מגע ללא יד אדם

מדענים מאוניברסיטת שיקגו ואוניברסיטת קייס וסטרן ריזרב מצאו דרך ליצור תחושות מגע אצל שני קטועי גפיים, על ידי גירוי ישיר של מערכת העצבים. התחושות הללו חשובות לשיקום מיומנות התנועה של האיברים הפגועים.

מחקר חדש שפורסם בכתב העת Science Translational Medicine מאשש ממצאים של מחקר קודם על קידוד העוצמה של תחושות מגע במערכת העצבים. במחקר הקודם הצליחו החוקרים לגרום לאדם משותק לחוות תחושת מגע באמצעות זרוע רובוטית שנשלטה על ידי מוחו. החוקרים יצרו ממשק ישיר עם המוח דרך מערך אלקטרודות שהושתל באזורי המוח שאחראים על תנועות היד והמגע, ואפשרו לו להזיז את הזרוע ולחוש דרכה במגע של חפצים.

המחקר החדש נקט גישה דומה אצל שני גברים שאיבדו את אחת הזרועות שלהם. לשניהם הושתל "ממשק עצבי" – התקנים עם אלקטרודות שחוברו לעצבי הזרוע שלהם שהיו מעבירים אותות מהיד לפני שנקטעה. לדברי פרופ' סלימאן בנסמאיה (Bensmaia) מאוניברסיטת שיקגו, "אם אתה רוצה לספק לקטוע גפיים או למשותק יד מיומנת, לא מספיק שיוכל להזיז אותה. היא צריכה גם לקבל משוב ממערכת תחושת המגע. לשם כך עלינו לראות תחילה איך היד הבריאה ומערכת העצבים הבריאה מקודדים את המידע ואז לנסות לחקות את זה עד כמה שאפשר באמצעות התקנים תותבים".

לא מספיק להניע את היד, היא צריכה לקבל משוב ממערכת תחושת המגע | איור: Graczyk et al, Sci. Transl. Med
 

שחזור של עוצמת התחושות

המחקר בקטועי גפיים בחן בשיטתיות את יכולות הנבדקים להבחין בין עוצמת התחושות שעורר גירוי העצבים שלהם. לשם כך שינו חלק מתכונות האותות, כמו התדר והעוצמה של הדחפים החשמליים.  מחקר קודם של בנסמאיה הוכיח שמה שקובע עד כמה חזק חפץ מסוים לוחץ על העור, כלומר כמה חזק מערכת העצבים תופסת את עוצמת הגירוי – הוא מספר הפעמים שאוכלוסיית סיבי עצבים מסוימת מפעילה אות עצבי בתגובה לגירוי כלשהו בפרק זמן מסוים. הגודל הזה קרוי "קצב הירי האוכלוסייתי".

תוצאות המחקר החדש מאששות את ההשערה הזו: קצב ההפעלה של הגירוי החשמלי הוא זה שקובע את עוצמת התחושה בגפיים. כשהחוקרים שינו את התכונה הזו, הם הצליחו לשנות את גודל התחושה וגם לנבא את מידת השינוי שלה: קצב הירי האוכלוסייתי היה קשור בצורה הדוקה לקצב ההפעלה. כך אפשר להשפיע באופן שיטתי על עוצמת התחושה וכך לחקות את תחושות הגוף הטבעיות הדרושות לתנועה.

בהיעדר תחושות מגע טבעיות, גפיים תותבות לעולם לא יתקרבו לדרגת המיומנויות של הידיים שלנו. אפשר להדגים את זה על ידי יצירת מוזיקה: נגינה בפסנתר דורשת מגע עדין, ופסנתרן מחונן יודע כמה חזק עליו להקיש על הקלידים בהתבסס על אותות תחושתיים מקצות האצבעות שלו. בלעדיהם, הצלילים שמשמיע הפסנתר לא יישמעו "מוזיקליים".

"הרעיון הוא שאם נוכל לשחזר במדויק את האותות הללו, קטוע הגפיים לא יצטרך לחשוב על זה ופשוט יגיב לחפצים באופן טבעי ואוטומטי. תוצאות המחקר הזה הן צעד ראשון לקראת העברת מידע ברזולוציה גבוהה על מגע", מסכם בנסמאיה.