(אן מדברת. צפו)
זה קרה באופן פתאומי וללא כל התראה מוקדמת בשעת אחר צהריים, במהלך משחק כדורעף חופים. בגיל 30 הפכה אן למשותקת בכל גופה, ואיבדה את השליטה על כל השרירים. במשך חמש שנים הלכה כל לילה לישון עם הפחד שתמות בשנתה. זה לקח שנים של טיפולי פיזיותרפיה עד שהצליחה להזיז מעט את שרירי הפנים, באופן שאפשר לה לצחוק או לבכות. מאז עברו 18 שנים והיכולת לדבר לא חזרה.
"בין לילה הכול נלקח ממני", כתבה אן תוך שימוש במכשיר המאפשר לה להקליד לאט על מסך מחשב באמצעות תנועות מזעריות של ראשה.
עוד בנושא:
כיום עוזרת אן לחוקרים באוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו (UCSF) ובאוניברסיטת ברקלי לפתח טכנולוגיית מחשב-מוח חדשה שתוכל, בעתיד הלא-רחוק, לאפשר לאנשים כמוה לתקשר בצורה טבעית יותר באמצעות אווטאר דיגיטלי המסנתז הבעות פנים ודיבור – באמצעות שימוש באותות המוח. באמצעות שתל המותקן בראשה, המערכת "קוראת" את מחשבותיה ורצונותיה, מפענחת את האותות לטקסט במהירות של כמעט 80 מילים לדקה (שיפור עצום ביחס ל-14 המילים לדקה שמכשיר התקשורת הנוכחי שלה מספק), מקריאה אותן ואף יוצרת הבעות פנים מתאימות.
4 צפייה בגלריה
נפלאות הבינה המלאכותית: שתל המושתל בראש מעביר את האותות מהמוח לפענוח
(צילום: Noah Berger, UCSF)
ד"ר אדוארד צ'אנג, מומחה לכירורגיה נוירולוגית, שעובד על הטכנולוגיה של ממשק מוח-מחשב כבר מעל לעשור, מקווה שהמערכת החדשה שפיתח תאושר בקרוב על ידי ה-FDA. "המטרה שלנו היא לשחזר תקשורת מלאה, שהיא הדרך הטבעית ביותר עבורנו לדבר עם אחרים", אמר צ'אנג.
תסמונת הנעילה
במאמר שפרסמו בנושא רובין מרקס ולאורה קורצמן באתר של אוניברסיטת UCSF, הן מספרות שבשנת 2005 הייתה אן מורה למתמטיקה בתיכון בקנדה, נשואה כשנתיים ואם לבן חורג בן שמונה ולתינוקת בת שנה. השבץ גרם לה ל"תסמונת נעילה", שאותה היא תיארה במאמר שכתבה, תוך שהיא מקלידה באיטיות אות אחר אות באמצעות תנועות זעירות של פניה.
ד"ר אדוארד צ'אנג, מומחה לכירורגיה נוירולוגית: "המטרה שלנו היא לשחזר תקשורת מלאה, שהיא הדרך הטבעית ביותר עבורנו לדבר עם אחרים"
"תסמונת הנעילה, או LIS, היא בדיוק כמו שזה נשמע", כתבה. "אתה מודע לחלוטין, יש לך תחושה מלאה, כל חמשת החושים עובדים, אבל אתה כלוא בתוך גוף שבו לא פועלים שרירים. למדתי שוב לנשום לבד, ועכשיו יש לי תנועת צוואר מלאה, הצחוק שלי חזר, אני יכולה לבכות ולקרוא ועם השנים החיוך שלי חזר, ואני מסוגלת לקרוא וגם לומר כמה מילים”.
כשהתאוששה מעט, הבינה שהיא יכולה להשתמש בחוויות שלה כדי לעזור לאחרים, וכעת היא שואפת להיות יועצת במוסד לשיקום. "אני רוצה שהמטופלים שם יראו אותי וידעו שחייהם לא הסתיימו", כתבה. "אני רוצה להראות להם שנכויות לא צריכות לעצור או להאט אותנו".
אן למדה על המחקר של צ'אנג בשנת 2021, לאחר שקראה על אדם משותק בשם פנצ'ו, שעזר לצוות לתרגם את אותות המוח שלו לטקסט בזמן שניסה לדבר. הוא חווה שבץ בגזע המוח שנים רבות קודם לכן, ולא היה ברור אם המוח שלו עדיין יכול לאותת על תנועות הדיבור. באמצעות המערכת שפותחה, המטופל נדרש לא רק לחשוב על משהו, אלא ממש לנסות ולדבר אותו כך שאותות מהמוח ישודרו לכיוון הפנים. פנצ'ו הפך לאדם הראשון שחי עם שיתוק והוכיח שניתן לפענח אותות מהמוח לכדי מילים.
כדי לסנתז את קולה של אן, כך שיישמע כמו לפני מחלתה, השתמש הצוות בהקלטה של אן מדברת בטקס נישואיה. "המוח שלי מרגיש משונה כשהוא שומע את הקול המסונתז שלי", כתבה אן, "זה כמו לשמוע חברה"
עם אן, הצוות של צ'אנג ניסה משהו שאפתני אפילו יותר: פענוח אותות המוח שלה לדיבור, ביחד עם תנועות המחווה של הפנים. לשם כך, הצוות השתיל מלבן דק של 253 אלקטרודות על פני שטח מוחה, באזורים הנחשבים קריטיים לדיבור. האלקטרודות יירטו את אותות המוח, שאלמלא השבץ היו עוברים לשרירים בשפתיים, בלשון, בלסת ובגרון של אן, כמו גם בפניה. כבל המחובר ל-port על ראשה של אן, קישר בין האלקטרודות לבין מחשבים חיצוניים.
במשך שבועות, עבדה אן עם צוות הפיתוח והמחקר כדי לאמן את אלגוריתמי הבינה המלאכותית של המערכת לזהות את אותות המוח הייחודיים שלה לדיבור. זה כלל חזרה על ביטויים שונים מאוצר של 1,024 מילים שוב ושוב, עד שהמחשב זיהה את דפוסי הפעילות המוחית הקשורים לכל צלילי הדיבור הבסיסיים.
בשלב הבא עברה אן לעבודה הקשה באמת: היא עבדה עם הצוות על אימון אלגוריתם הבינה המלאכותית כדי לזהות את אותות המוח שלה הקשורות להבעות דיבור ותתי הברות עד ליצירת מילים מדוברות. אך במקום לאמן את הבינה המלאכותית לזהות מילים שלמות, החוקרים יצרו מערכת שמפענחת מילים ממרכיבים קטנים יותר, תת-יחידות הדיבור, בשם פונמות (אוסף של הגאים הדומים זה לזה במאפיינים פונטיים או פונולוגיים). בטכניקה זו המחשב היה צריך ללמוד רק 39 פונמות כדי לפענח כל מילה באנגלית. זה גם שיפר את הדיוק של המערכת וגם הפך אותה למהירה פי שלושה.
כדי לסנתז את קולה של אן, כך שיישמע כמו לפני מחלתה, השתמש הצוות בהקלטה של אן מדברת בטקס נישואיה. "המוח שלי מרגיש משונה כשהוא שומע את הקול המסונתז שלי", כתבה אן, "זה כמו לשמוע חברה". כיום היא מצפה לרגע שבו בתה, שמכירה רק את הקול המסונתז במבטא בריטי שבו השתמשה עד היום, תשמע את קולה החדש. "הבת שלי הייתה בת שנה כשחליתי, היא לא מכירה את אן שהייתי ואיך נשמעתי".
במקביל, צוות נפרד החל לבנות את דמותה המצוירת, האווטאר של אן, שמאפשר לייצר תנועות המדמות את תנועות שרירי הפנים. החוקרים יצרו תהליכי למידה מותאמים אישית שמאפשרת לפענח את האותות ממוחה וליצור את תנועות הפנים האופייניות, כולל כאלה שתואמות להבעות של אושר, עצב והפתעה.
כעת עובדים החוקרים על השלב הבא של יצירת גרסה אלחוטית שלא תחייב את אן להיות מחוברת פיזית למערכת המסיבית, ותאפשר לה עצמאות ואינטראקציות חברתיות. "להיות חלק מהמחקר הזה נתן לי תחושת מטרה", אמרה אן, "אני מרגישה שאני תורמת לחברה, כאילו יש לי שוב עבודה. המחקר הזה מאפשר לי לחיות באמת בזמן שאני עדיין בחיים".
האם ממשק מוח-מחשב יעקוף חוט שדרה פגוע?
ד"ר ליאור אונגר, מומחה לנוירוכירורגיה מהמרכז הרפואי שיבא, מסביר בעקבות ההישג האמריקני כי "המחשב עדיין לא יודע לקרוא מחשבות, אבל הוא מסוגל לקלוט את הפלט שלהם. למשל, אם אני רוצה לחייך, לאחר שחשבתי על כך ארצה להפעיל את שרירי הפנים הספציפיים שמייצרים את החיוך. מחשבה כזו תגרום להפעלה חשמלית של אזורים במוח שאחראים על אותם שרירים, ואת זה המחשב יודע לקרוא ולפרש, משום שהמיקום שלהם במפה המוחית ידוע לנו".
ד"ר ליאור אונגר: "אם נדע אילו שרירים צריך להפעיל על ידי ממשק מוח-מחשב, נוכל לעקוף את הפגיעה בחוט השדרה. המחשב יקרא אילו שרירים המשותק רוצה להפעיל וישלח את הזרמים בעצמו במקום חוט השדרה הפגוע"
האם בעתיד משותקים יוכלו גם להפעיל את הגפיים ולקום מכיסא הגלגלים?
התרחיש הזה כנראה עוד רחוק מיישום, אבל הוא ממש לא אוטופיה, לדעת ד"ר אונגר: "כיום אנחנו כבר יודעים להפעיל שרירים בזרם חשמלי. אם נדע אילו שרירים צריך להפעיל על ידי ממשק מוח-מחשב, נוכל לעקוף את הפגיעה בחוט השדרה. המחשב יקרא אילו שרירים המשותק רוצה להפעיל וישלח את הזרמים בעצמו במקום חוט השדרה הפגוע".
ד"ר ליאור אונגרצילום: יאיר שגיא"גם אם נדמה שממשק מוח-מחשב הוא מדע בדיוני, הטכנולוגיה קיימת במחקר וגם בשימוש הקליני כבר כמה שנים", מוסיף ד"ר אונגר, "אלקטרודות שמושתלות במערכת העצבים כבר היום יודעות לקרוא ממנה ולשדר חזרה במטרה לטפל במחלות כמו כאב כרוני ופרקינסון. העליה המדהימה ברזולוציה של קריאת המפה החשמלית המוחית שעולם המדע הגיע אליה לאחרונה, תאפשר בעתיד לקבל מפה ברורה יותר של הפעילות המוחית, ואיתה גם שחזור של פעולות מדויקות יותר ויותר".
