חוקרים בארצות הברית פיתחו שיטה להעניק תחושת מגע לגפיים תותבות, באמצעות גירוי ישיר של חוט השדרה
בשנים האחרונות נכנסו לשימוש גפיים תותבות חכמות, שאפשר להפעיל בשליטה של המוח. החיסרון הגדול שלהן הוא חוסר תחושה בגפה עצמה, המגביל את היכולת לבצע באמצעותן פעולות עדינות. כעת חוקרים מארצות הברית פיתחו דרך לאפשר לגפיים האלה לשדר תחושות למערכת העצבים, באמצעות שיטה קיימת לטיפול בכאבים דרך גירוי חשמלי של חוט השדרה.
תחושות רפאים
המנתח הצבאי הצרפתי בן המאה ה-16, אמברואז פארה (Paré), פגש מתוקף עבודתו חיילים רבים שנקטעה להם יד או רגל, אך למרבה ההפתעה הוא גילה כי הם מתארים תחושות או כאבים הנחווים כאילו הם מגיעים מהגפה הקטועה. תופעה זו נקראת "כאב רפאים" (כאבי פנטום), ונחשבה בעבר בעיקר להפרעה פסיכיאטרית. כיום אנו יודעים שמדובר בתופעה פיזיולוגית לחלוטין: מערכת החישה שלנו כוללת תאי חישה היקפיים שנמצאים מתחת לפני שטח העור ומאפשרים לנו לחוש גורמים כמו טמפרטורה ולחץ. תאי החישה הללו מעבירים את המידע למח וכך אנו מרגישים את העולם סביבנו. בעקבות קטיעת הגפה, תאי העצב שקיבלו מידע חושי מהגפה הקטועה עלולים לעבור שינוי ולהתחיל לקבל מידע חושי ממקורות אחרים בגוף. עם זאת, ייתכן שהמח עדיין מזהה את התאים הללו כתאים החשים את הגפה הקטועה, ועל כן הקיטעים תופסים את התחושה כמגיעה מהגפה החסרה.
לעתים קרובות מדובר בתופעה בלתי נעימה, ויש גם קטועי גפיים שהיא גורמת להם סבל רב. האם ניתן לנצל זאת לצרכים חיוביים? ההתפתחויות הטכנולוגיות בעולם הרפואה הובילה להמצאת גפיים תותבות "חכמות" אשר נשלטות על ידי המח ומאפשרת יכולות מוטוריות מפותחות בהרבה מהגפיים התותבות הסטטיות שהיו בשימוש בעבר. הדור הבא של גפיים תותבות לא רק יקבלו הוראות מהמוח, אלא גם יעבירו אליו בחזרה מידע מהסביבה. מנגנון כזה כבר מקרב אותנו מאוד למה שקורה ביד הלא קטועה, ומאפשרת יצירת "מעגל סגור" של חישה ותנועה המזינים זה את זה.
זרוע תותבת שעיצב הרופא הצרפתי אמברואז פארה, תחריט עץ משנת 1564 | מקור: NLM / SCIENCE SOURCE / SCIENCE PHOTO LIBRARY
דרך הגב
החוקרים במעבדתו של לי פישר באוניברסיטת פיטסבורג בארצות הברית הבחינו כי קטועי גפיים בעלי תותבות משתמשים פחות בתותבות שלהם בגלל שהתותבת אינה מאפשרת חישת גירויים מהסביבה, מה שמפחית את יעילות השימוש בה. דוגמה לכך רואים אצל קטועי ידיים שמתקשים מאוד לבצע את התנועות העדינות של האצבעות הנדרשות לתמרון חפצים שונים ללא חישה של החפצים עצמם.
עד כה, קבוצות מחקר שונות בחנו אם אפשר להחזיר את התחושה לקטוע הגפיים על ידי גירוי של עצבי החישה ההיקפיים שבעבר עיצבבו את הגפה הקטועה. למשל, אם נקטעה כף היד, ייתכן שאפשר לגרות את העצב שקיבל מידע תחושתי מכף היד בנקודה גבוהה יותר בזרוע, למשל המרפק, וכך לגרום לו לחוש את כף היד שאינה נמצאת במציאות. עם זאת, השימוש בשיטה זו מוגבל לאנשים עם פגיעות גפיים חלקיות, ואינה מתאימה למשל לאדם שכל זרועו נקטעה, עד הכתף.
שיטת "גירוי חוט השדרה" (SCS), שבה משתילים אלקטרודות בחוט השדרה ומעבירים דרכן זרם חשמלי לתאי העצב, מאושרת כיום לטיפול בכאבי גב וגפיים. השימוש בשיטה דורש ניתוח קצר יחסית ופשוט. החוקרים, בהובלת סנטוש צ'נדרסקרן (Chandrasekaran) רצו לבדוק אם אפשר להשתמש בשיטת SCS כדי לגרום לתחושות רפאים אצל קטועי גפיים. הם סברו כי אם אכן אפשר לגרום לתחושות הללו בגירוי מלאכותי, בהמשך יהיה אפשר לחבר לקטועי הגפיים תותבות חכמות, והתחושה שנגרמת מהגירוי בחוט השדרה תיתפס כמגיעה מהגפה התותבת. במחקר החדש החוקרים השתילו אלקטרודות SCS בחוט השדרה של ארבעה קטועי ידיים: אישה עם קטיעה מהכתף, גבר ואישה עם קטיעה מעל המרפק ואישה עם קטיעה של כף היד. הם העבירו זרמים חשמליים מסוגים שונים ובעוצמות שונות לחוט השדרה, ובחנו האם הנבדקים חוו תחושות כלשהן עקב כך.
התחושה מהגירוי בחוט השדרה נתפסת כמגיעה מהיד הקטועה. האלקטרודות המחוברות בניסוי ישירות לחוט השדרה | צילום: UPMC
תחושה לא טבעית
כל ארבעת הנבדקים דיווחו שבעקבות השתלת האלקטרודות הם חוו תחושות שנתפסו כמגיעות מהזרוע או מהיד שנקטעו. בעוד חלק מהגירויים גרמו לתחושה כללית המגיעה מהגפה כולה, גירויים אחרים גרמו לתחושות מאוד ממוקדות, כמו תחושת מגע בחלק העליון של כף היד או באצבע מסוימת. התחושות שתיארו הנבדקים היו לעתים מאוד ספציפיות, כמו תחושה של פתיחה וסגירה של היד, תנועה של הבוהן או כיפוף של המרפק. הניסוי ארך כחודש, כשהתחושות המדווחות נשארו יחסית יציבות מבחינת מיקום התחושה בגפה. עם זאת, לצד תחושות טבעיות, כמו מגע, הנבדקים דיווחו גם על תחושות שהם הגדירו כעקצוץ, דקירה או זמזום.
מעניין לציין כי אותם גירויים גרמו לתחושות שונות מאוד אצל נבדקים שונים. למשל, אצל שני מטופלים התחושות שנוצרו בזרוע הקטועה לוו בתחושה נוספת בזרוע הקיימת. דוגמה נוספת היא שגירוי זהה באותו המיקום בחוט השדרה של שני אנשים גרמה לתחושות שונות אצלם: אחד חווה תחושה באצבעות ואחד לא. אף על פי שהיה דמיון מסוים בין מיקומי הגירויים והתחושות שנחוו, הייתה גם שונות גדולה בין הנבדקים השונים. החוקרים כן ראו קשר בין עוצמת הגירוי לעוצמת התחושה שנחווית אצל כל הנבדקים.
קבלת מידע חישתי מהתותבת היא דבר שחסר מאוד לקטועי גפיים כיום, והיא חיונית לשיפור השימוש באיבר התותב. העובדה שגירוי חוט השדרה בשיטת SCS כבר קיבל אישור של מינהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA), גם אם למטרת טיפול בכאב ולא לטיפול בקטועי גפיים, מגדילה באופן משמעותי את הסיכוי שהוא יקבל אישור גם לניסויים קליניים נרחבים בטיפול החדש. עם זאת, יש לשפר את חוויית המשתמש של קטועי הגפיים כדי שיחושו באמצעות הגפה התותבת תחושות טבעיות כמו חום ומגע במקום התחושות המלאכותיות שחשו הנבדקים במחקר זה לעתים קרובות.
החוקרים מדגישים כי מטרתם לא הייתה להמציא מכשיר לשימוש קבוע שיפתור את בעיית חוסר התחושה בגפיים תותבות, אלא להדגיש את הקלות היחסית ביישום שיטת SCS, ואת האופן שבו היא מאפשרת לנבדקים לחוות תחושות מגפיים קטועות. בנוסף, החוקרים מקווים כי הפרסום יעודד פיתוחים טכנולוגיים שיאפשרו ייצור תותבות מתוחכמות יותר. כעת, האפשרות שתהיה גפה תותבת חכמה שתוכל לחוש את הסביבה, להעביר את התחושות הללו למוחו של המשתמש וגם לקבל ממנו הוראות תנועה מדויקות, נראית קרובה מתמיד.
המטופלת פאט ביין, המשתתפת בניסוי, מספרת על המחקר ועל התחושות בגפה המלאכותית המחוברת לעמוד השדרה, סרטון של אוניברסיטת פיטסבורג (אנגלית, כתוביות בעברית):
