לגיבורי הסרט "המטריקס" יש שקע מלאכותי בעורפם; כשהם מתחברים דרכו למחשב, הם יכולים לעבור במחשבתם למציאות וירטואלית, או "להוריד" למוחם בן־רגע ידע שימושי. עד לאחרונה נחשב חיבור ישיר בין המוח למחשב לרעיון המתאים לסיפורי מדע בדיוני, ותו־לא. אך התפתחויות טכנולוגיות מן העת האחרונה מוכיחות כי חיבור שכזה הוא אפשרי עקרונית, ומקרבות אותנו למימוש הפוטנציאל השימושי העצום שטמון בו.
אלקטרודות בתוך המוח
תוספות מלאכותיות לגוף האדם אינן רעיון חדש. רגליים תותבות היו בשימוש כבר ביוון העתיקה, ומפרקים מלאכותיים הושתלו בבני־אדם לפני למעלה משמונים שנה. קוצבי־לב הופיעו בשנות החמישים של המאה העשרים (הדגמים המוקדמים שכנו מחוץ לגוף, והתחברו ללב המטופל בכבל חשמלי מסורבל), וכעשור לאחר מכן נבנו הנוירוסטימולטורים הראשונים – מכשירים השולחים גירויים חשמליים לאיזורים מיוחדים בעומק המוח או לחוט השדרה, ובכך מקלים על חלק מהסימפטומים של מחלת פרקינסון ומחלות מוחיות אחרות.
אבל האתגר הגדול הוא "להתחבר" למתחולל במוח. במוח האנושי שוכנים עשרות מיליארדי נוירונים (תאי־עצב), המחוברים ברשת מורכבת להדהים של קשרים והמעבירים ביניהם אותות חשמליים וביוכימיים. כיצד ניתן להתחקות אחר הפעילות הזו? מדענים עושים זאת כיום בכמה שיטות.
בשיטה אחת, מנתח חודר דרך הגולגולת, ומשתיל בתוך המוח אלקטרודות העוקבות באופן ישיר אחר הפעילות החשמלית של הנוירונים שבקירבתן. כבר בשנות הששים ידעו מדענים להתחקות כך אחר פעולתו של נוירון בודד, אבל בשנים האחרונות השתכללה השיטה ללא הכר. בניסוי שזכה לכיסוי תקשורתי נרחב, הצליחו בשנת 2003 חוקרים ממעבדתו של מיגל ניקולליס באוניברסיטת דיוק ללמד קופים לשלוט בכוח המחשבה בלבד על זרוע רובוטית. הקופים אומנו בתחילה לשלוט בזרוע הרובוטית באמצעות מוט־היגוי (ג'ויסטיק) שהפעילו בידם (היות שהזרוע הנעה הבהילה אותם, היא מוקמה בנפרד מהקופים, והם צפו בייצוג שלה על גבי צג). אלקטרודות שהושתלו באיזור האחראי לתנועת היד במוחם של הקופים עקבו אחר פעילותם החשמלית של כמה מאות נוירונים, והעבירו את המידע שהתקבל למחשב. לאחר שהמחשב "למד" את דפוסי הפעולה של הנוירונים בעת ביצוע התנועה, ניתקו החוקרים את מוט־ההיגוי, והעבירו את הפיקוד על הזרוע הרובוטית למחשב המחובר למוח הקופים. הקופים המשיכו בהתחלה להשתמש במוט־ההיגוי המנותק (למרות שהיתה זו הפעילות העצבית שנרשמה במוחם ששלטה בזרוע הרובוטית!), אך עד מהרה נטשו אותו, והחלו לשלוט מנטלית בזרוע הרובוטית מבלי להזיז איבר בגופם; הם המשיכו לעשות כן גם כשמוט־ההיגוי סולק, ולאחר אימון לא־ממושך, שיחזרו את רמת השליטה בזרוע הרובוטית שהיתה להם כשהפעילו אותה דרך מוט־ההיגוי.
אבל לא רק קופים זכו לטיפול שכזה: מת'יו נייגל, שחקן פוטבול לשעבר בן 24 המשותק בכל ארבע גפיו כתוצאה מדקירה בצווארו, הפך ביוני 2004 לאדם הראשון שמוחו חובר ישירות למחשב. צוות מדענים ורופאים בראשותו של ג'ון דונוהיו מאוניברסיטת בראון השתיל מערך זעיר של מאה אלקטרודות דקיקות באזור האחראי לתנועה הרצונית במוחו של נייגל; לאחר שלושה שבועות החלמה, הוא התחיל להתאמן בהפעלת מערכת ממוחשבת הקרויה "בריינגייט" (BrainGate) שחוברה למוחו בכבל חשמלי, וכיום הוא מסוגל להשתמש בתוכנת דואר אלקטרוני, לשלוט בטלוויזיה, ואפילו לשחק "פונג" – הכל באמצעות מחשבתו בלבד.
מת'יו נייגל, האדם הראשון שמוחו חובר ישירות למחשב (צילום: מייקל אדוארדס, באדיבות מגזין Wired)
שלא כמו הקופים, נייגל יכול לספר על חוויותיו. על מה הוא חושב כשהוא מזיז את סמן המחשב? "בהתחלה הייתי חושב על להזיז את העכבר בעזרת היד", הוא עונה בראיון למגזין Wired; "היום אני פשוט מדמיין שאני מזיז את הסמן ממקום למקום". במובן מסוים, המחשב נהפך לאחד מאיברי גופו של נייגל.
גלי מוח והדמיה רפואית
שיטה אחרת להתחקות אחר פעולת המוח אינה מצריכה ניתוח – במקום לשתול אלקטרודות בתוך המוח, ניתן להצמיד אותן לעור הקרקפת, כך שירשמו את הפעילות האלקטרואנצפלוגרפית, הידועה בציבור הרחב בשם "גלי מוח". מכשירי EEG העוקבים אחר גלי המוח משמשים מזה למעלה מחמישים שנה לאבחון מחלות מוחיות, אך לאחרונה הם שוכללו כך שניתן להשתמש בהם גם כאמצעי שליטה. המילה האחרונה בתחום, נכון לזמן כתיבת שורות אלה, שייכת לג'ונתן וולפאו ודניס מקפרלנד, שני מדענים ממרכז וואדסוורת' באלבני, ניו־יורק, שאיפשרו לארבעה מטופלים משותקים להניע בכוח מחשבתם סמן על צג מחשב, כשהם חובשים קסדה בה קבועות 64 אלקטרודות. לאחר מספר חודשים של אימון, השיגו המטופלים מיומנות דומה לזו שהשיגו, בניסויים אחרים, קופים שבמוחם הושתלו אלקטרודות.
בין המדענים בתחום שוררת אי־הסכמה על דרך הפעולה הטובה ביותר. דונוהיו וחלק מעמיתיו, המשתילים אלקטרודות בפנים הגולגולת, סבורים כי רק לשיטה שלהם יש פוטנציאל להיות מדויקת במידה שתאפשר שליטה בתנועות מורכבות ועדינות; אחרים טוענים כי ניתוחי מוח הם מסוכנים, וכי יש למקד את מאמצי המחקר ב"שיטת הקסדה", בה האלקטרודות מוצמדות לקרקפת מבחוץ. שלא במפתיע, התומכים בהשתלה התוך־גולגולתית מכנים את שיטתם "השיטה הישירה" ואת שיטת הקסדה "השיטה העקיפה", ואילו תומכי שיטת הקסדה מכנים את השיטות "פולשנית" ו"לא־פולשנית", בהתאמה.
דרך שלישית לחקור את צפונות המוח היא באמצעות שיטות הדמיה רפואיות, שהבולטת שביניהן היא תהודה מגנטית פונקציונלית – fMRI (ראשי תיבות של Functional Magnetic Resonance Imaging). כשאיזור במוח מופעל, הוא זקוק ליותר חמצן ואספקת הדם אליו מתגברת. מכשירי ה-fMRI של היום מסוגלים לזהות זרימת דם מוגברת גם לאיזורים זעירים בגודלם; כך, כאשר מבקשים מנבדק לבצע פעולה פיזית או מנטלית בזמן שמוחו נסרק ב-fMRI, ניתן לגלות בדיוק מרשים אלו איזורים במוח אחראים על הפעולה. סריקות כאלה מבדילות באופן מובהק סטטיסטית בין דוברי אמת לדוברי שקר, בין נזירים בודהיסטים ל"סתם אנשים", וגם בין מוזיקאים ללא־מוזיקאים, בעת שהם מאזינים למוזיקה.
טכנולוגיית ה-fMRI הצמיחה תחומי מחקר חדשים, חלקם בעלי שמות מעוררי סקרנות (או חלחלה) כגון "נוירו־כלכלה" ו"נוירומרקטינג". לדוגמא, חוקרים מתבוננים כיום במתרחש במוחם של נבדקים בעת שהאחרונים מחליטים החלטות כספיות, או בזמן שהם טועמים קוקה־קולה ופפסי־קולה ומשווים ביניהם. בניסוי האחרון התגלה כי כשהנבדקים לא ידעו איזה משקה הם שותים, רובם העדיפו פפסי־קולה, והאיזור האחראי על "תחושת התגמול" היה פעיל משמעותית יותר במוחותיהם של המעדיפים פפסי־קולה מאשר במוחותיהם של המעדיפים קוקה־קולה; אך כשהנבדקים ידעו מה הם שותים, כמעט כולם הצהירו כי הם מעדיפים קוקה־קולה, ובאיזור במוחם הקשור לחשיבה ולשיפוט נצפתה פעילות מוגברת. שם המותג, מסתבר, מותיר במוח עקבות ברורים.
סריקת fMRI של מוח אנושי (צילום באדיבות ד"ר ארתור וו. טוגה, המעבדה להדמייה עצבית, אוניברסיטת UCLA)
למה כל זה טוב?
קהל־היעד המובן־מאליו של הטכנולוגיות שתוארו לעיל הוא אוכלוסיית המשותקים. בעולם חיים כיום עשרות אלפי בני־אדם שעקב תאונה או מחלה אינם מסוגלים להניע אף אחד מגפיהם; מצבם של אחרים גרוע אף יותר – הם לכודים כליל בתוך גופם, ואינם יכולים אפילו לדבר או למצמץ בעיניהם. איכות חייהם של אלה וגם של אלה תשתפר באופן דרמטי אם יוכלו לשלוט בעזרת מחשבותיהם בלבד על זרוע רובוטית או על סמן מחשב. הפוטנציאל המסחרי שבתחום לא נעלם מעיניהם של העוסקים בו – לראיה, ג'ון דונוהיו, החוקר מאוניברסיטת בראון שעומד בראש ניסוי השתלת האלקטרודות במוחו של מת'יו נייגל, הוא גם המייסד והמדען הראשי של סייברקינטיקס (Cyberkinetics), חברה בורסאית המשווקת את הטכנולוגיה שהוא ועמיתיו מפתחים.
אבל יש המפליגים כבר במחשבות על פיתוח נועז אף יותר – במקום לשלוט דרך המחשבה במכשיר חיצוני ומלאכותי, מדוע לא לשלוט באיברי הגוף עצמם? משותקים רבים איבדו את השליטה בגפיהם משום שהקשר העצבי בין מוחם לבין גפיהם נותק (למשל, בשל פגיעה בעמוד השדרה), אך שרירי הגפיים והעצבים המזינים אותם ישירות נותרו תקינים. את האותות הנקלטים מהמוח ניתן עקרונית לעבד, ואז להזין לאותם עצבים; כך, המחשב "ידלג" על הנתק, ויחזיר למשותק את השליטה על גופו (פרוטזות הפועלות על ידי חיבור לעצבים שבקצות הגדם קיימות כבר כיום).
המשותקים אינם קהל היעד היחיד של הטכנולוגיה הזו. חלק גדול מהמחקרים הנעשים כיום בנושא ממומנים, לפחות חלקית, על ידי דארפ"א (DARPA) – הסוכנות למחקר מתקדם של משרד ההגנה האמריקאי. גורמים רשמיים בדארפ"א מדברים בגלוי ובהתלהבות על רובוטים ומטוסים הנשלטים על־ידי המחשבה, אותם ניתן יהיה לשלוח למשימות מסוכנות מבלי לחשוש לאובדן חיי אדם.
חברת סוני רשמה בשנים האחרונות מספר פטנטים העוסקים בחיבור מוח–מחשב, אך בכיוון הפוך מזה שתואר כאן: מתקן המונח על ראש המשתמש משגר אותות על־קוליים מדוייקים לעבר איזורים מסוימים במוחו, ויוצר חוויה חושית של מראות, טעמים וצלילים. חירשים ועיוורים יוכלו אולי בעתיד "לראות" ו"לשמוע" באמצעות שיטה זו, אבל יש להניח כי גם הפוטנציאל הבידורי שלה לא חמק מעיניהם של מנהלי החברה.
פילוסופיה ונוירו-אתיקה
לקשר ההולך ומתגלה בין חשיבה לבין פיסיולוגיה עשויות להיות גם השלכות פילוסופיות. ישעיהו ליבוביץ', מחוקריה המפורסמים של "הבעייה הפסיכו־פיסית", כתב פעם: "לפחות בשני דברים, שהם עקרוניים ויסודיים, חורגת המציאות הפסיכית מן התפישה במתודה המדעית: שתכניה שייכים לרשות־היחיד ולא לרשות־הרבים של הידיעה וההכרה, ושאינם ניתנים למדידה ולהערכה כמותית". מעניין אם היה משנה את דעתו לו היה זוכה לראות בחייו את ההתפתחויות הטכנולוגיות שתוארו במאמר זה.
להיבט חשוב נוסף של התפתחויות טכנולוגיות אלה התייחס לאחרונה דונלד קנדי, העורך הראשי של כתב־העת המדעי היוקרתי "Science": "באשר למוח שלי, לא הייתי רוצה שאף אחד ילמד אותו, לכל מטרה שהיא. הוא הזהות האינטימית ביותר שלי". קנדי אינו היחיד החרד לפרטיות ה"בריינום" (על משקל "גנום") שלו, והיכולת "להציץ" לתוך מוח האדם אכן יצרה את התחום הקרוי "נוירו־אתיקה", העוסק בהשלכות האתיות של חקר המוח ומדעי־העצב.
העתיד
המדע עדיין עושה את צעדיו הראשונים בחיבור המוח למחשב – היכולות עדיין גולמיות מאד, דורשות אימון לא־מבוטל, והמכשור הנלווה הוא מסורבל. כמו כן, עדיין לא ברור עד כמה יציבים ובטוחים הם שתלים במוח, ומהן השפעותיהם ארוכות הטווח; יש הסבורים כי השתלת האלקטרודות במוחו של נייג'ל היתה נמהרת ומסוכנת, וכי די בכישלון רפואי אחד שיגבה חיי אדם כדי לדרדר את התחום שנים רבות אחורה.
המוח הוא אולי החידה הגדולה והחשובה ביותר המעסיקה את המדענים בימינו. למרות המשאבים האדירים המושקעים בחקר המוח ואלפי המאמרים המדעיים המתפרסמים אודותיו מדי שנה, אנחנו עדיין רחוקים מרחק עצום מהבנה מעמיקה של אופן פעולתו. המתמטיקאי האנגלי צ'ארלס באבג' הצהיר בערוב ימיו, לפני כמאה וחמישים שנה, כי הוא מוכן לוותר על שארית חייו תמורת סיור מודרך בן שלושה ימים בעתיד, חמש מאות שנה מאוחר יותר, בו יוכל לחזות בהתפתחות הטכנולוגיה. אילו הייתי אני יכול לבקר בעתיד, חמש מאות שנה מהיום, אחת השאלות הראשונות שהייתי שואל היתה "האם פוענחו כבר כל סודות המוח?".
|
קישורים
בניסוי - קופים שולטים על זרוע רובוטית
איפשרו לארבעה מטופלים - ניסוי ב"שיטת הקסדה"
בזמן שהם טועמים - עוד ניסוי fMRI
מספר פטנטים - של חברת סוני
|
RSS מאמרים |
כתבו למערכת |
אודות האתר |
טרם התעדכנת |
ארכיון |
חיפוש |
עזרה |
תנאי שימוש