מדעני המכון פיתחו שיטה המאפשרת לנכים לכתוב ולנווט כסא גלגלים באמצעות רחרוח

רחרוח – שאיפות ונשיפות עדינות דרך האף – מאפשר לאנשים משותקים להתגבר על מגבלות תנועה שונות, לכתוב ולנווט כסא גלגלים. המערכת שפיתחו פרופ' נועם סובל, מהנדסי האלקטרוניקה ד"ר אנטון פלוטקין ואהרון וייסברוד ותלמידת המחקר לי סלע מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, מזהה שינויים בלחץ האוויר בחלל האף, ומתרגמת אותם לאותות חשמליים. בדיקה של המכשיר במתנדבים בריאים ומשותקים הראתה כי השליטה בו מהירה ביותר, וכי הוא מאפשר להניע כסא גלגלים במסלול מורכב, ולשחק משחק מחשב במהירות ובדיוק דומים לאלה המושגים באמצעות עכבר מחשב או ג'ויסטיק. פרופ' סובל: "מרגש להיווכח שאנשים פגועים קשה, אשר סובלים מ'תסמונת כליאה' – כלומר אנשים שתפקודם הקוגניטיבי תקין אך הם 'כלואים בתוך גופם' עקב שיתוק מלא – יכולים, באמצעות המערכת החדשה, לתקשר עם בני משפחותיהם, לענות על שאלות, ואף ליזום תקשורת עם הסביבה. הנכים שהשתמשו במכשיר כתבו מסרים מרגשים לבני המשפחה שלהם, ושיתפו אותם לראשונה במחשבות ובתחושות שלהם". ארבע מערכות כתיבה באמצעות רחרוח נמסרו לשימושם של ארבעה חולים שהשתתפו בבדיקתן. בימים אלה בוחנת חברת "ידע מחקר ופיתוח" – המקדמת יישומים תעשייתיים על בסיס המצאותיהם של מדעני מכון ויצמן למדע – אפשרויות למסחור והפצת הטכנולוגיה.

פעולת הרחרוח היא יכולת מוטורית מדויקת, הנשלטת, בין היתר, על-ידי מיקומו של החיך הרך – מחיצה גמישה שתנועתה מנתבת את מעבר האוויר דרך הפה (בשאיפה) או דרך האף (ברחרוח). השליטה על החיך הרך נעשית על-ידי מספר עצבים המגיעים ישירות מהמוח (מבלי לצאת מחלל הגולגולת). עובדה זו הובילה את צוות המדענים, בראשות פרופ' סובל, לשער, כי היכולת לרחרח, כלומר לשלוט בתנועת החיך הרך, נשמרת גם במקרים של פגיעה עצבית חמורה, הגורמת שיתוק. בדיקה באמצעות דימות מגנטי תפקודי (fMRI) חיזקה את השערתם, כשהראתה כי השליטה בתנועת החיך הרך נעשית במספר רב של אזורי מוח. הם גם גילו כי האזורים השולטים בתנועת החיך הרך חופפים במידה רבה אזורי מוח הקשורים בשפה. המדענים קיוו כי הקשר הטבעי הזה יאפשר שימוש אינטואיטיבי במכשיר הרחרוח ליצירת תקשורת, ויתרום למהירות השימוש בו.

כדי לבדוק זאת, המדענים יצרו מכשיר אשר מודד את השינויים בלחץ האוויר בחלל האף (באמצעות חישן לא פולשני המותקן בפתח האף), ומתרגם אותם לאותות חשמליים. בשביל חולים מונשמים יוצרה גרסה סבילה (פסיבית) של המכשיר, המזרימה אוויר לתוך חלל האף. במקרה זה, על המשתמש במכשיר ללמוד להניע את החיך הרך – יכולת המושגת על-ידי כ-75% מהאוכלוסייה. בדיקה ראשונית של המכשיר שנעשתה על-ידי מתנדבים בריאים ששיחקו באמצעותו במשחק מחשב, הראתה כי יעילות מנגנון הרחרוח דומה לזו של יד השולטת בעכבר מחשב או בג'ויסטיק. החלפת משחק המחשב בתוכנה לכתיבת טקסט, איפשרה למתנדבים לכתוב בקצב של כתשע אותיות בדקה. בשלב הבא, שנעשה בשיתוף עם פרופ' נחום סורוקר מבית-חולים לווינשטיין, השתתפו חולים הסובלים משיתוק בארבעת הגפיים ומ"תסמונת כליאה" (locked-in syndrome). אחת החולות, שהייתה במצב כליאה במשך שבעה חודשים בעקבות שבץ, למדה להפעיל את המכשיר בתוך מספר ימים, והעבירה מסר ראשון לבני משפחתה. חולה אחר, כלוא במשך 18 שנים בעקבות תאונת דרכים, כתב לחוקרים כי המכשיר החדש נוח יותר ופשוט יותר מזה המבוסס על מצמוצי עיניים. עשרה חולים נוספים, הסובלים משיתוק בארבע הגפיים, הצליחו לכתוב ולהפעיל מחשב באמצעות רחרוח.

בנוסף להיותו אמצעי תקשורת יעיל, מהווה הממשק החדש גם אמצעי תחבורה. המדענים יצרו "בקר תנועה" המבוסס על "קוד רחרוחים" פשוט, בו שני רחרוחים פנימה (שתי שאיפות דרך האף) מסמנים "קדימה", שני רחרוחים החוצה מסמנים "אחורה", רחרוח החוצה ואחריו פנימה מסמנים "שמאלה", ורחרוח פנימה ואחריו החוצה מסמנים "ימינה", וחיברו אותו לכסא גלגלים חשמלי. חולה הסובל משיתוק מהצוואר ומטה הצליח לנווט את הכסא לאורך מסלול מורכב – הכולל מספר פניות חדות – לאחר 15 דקות אימון, וברמת דיוק דומה לזו שהשיג אדם בריא.

"שפת הרחרוח" – המבוססת על כיוון (פנימה-החוצה), עצמה ומשך משתנים – יוצרת רב-גוניות שמאפשרת יצירת קודים מורכבים אשר יגבירו את הבטיחות, את הדיוק ואת טווח הפעולה של המכשירים המופעלים באמצעותה. המערכת החדשה זולה לייצור, פשוטה, ומהירה להפעלה, ביחס לממשקי מוח-מכונה אחרים. פרופ' סובל סבור כי הפיתוח החדש לא רק נושא תקווה לאנשים משותקים, וכי הוא יכנס לשימוש במגוון תחומים נוספים, כמעין "יד שלישית" שתשרת רופאים מנתחים, טייסים וכדומה.