תקווה לחולי אלצהיימר: אלגוריתם מושתל מחקה זיכרון אנושי

חוקרים בארה"ב פיתחו שתל שיסייע למוח פגוע לקודד זיכרונות, ובכך הם מעניקים תקווה חדשה לחולי אלצהיימר ולחיילים פצועים שאינם יכולים לזכור את העבר הקרוב.

התותבת הזו למוח, שפותחה באוניברסיטת דרום קליפורניה (USC) ובמרכז הרפואי הבפטיסטי ווייק פורסט במסגרת עשר שנות שיתוף פעולה, מכילה מערך קטן של אלקטרודות שמושתל למוח. המפתח למחקר היה אלגוריתם ממוחשב שמחקה את האיתותים החשמליים שבאמצעותם מתרגם המוח זיכרונות קצרי טווח לזיכרונות קבועים.

השתל מאפשר עקיפה של אזור פגוע או חולה במוח, למרות שאין דרך "לקרוא" זיכרון - ולפענח את התוכן או המשמעות שלו - באמצעות איתותים אלקטרוניים. "זה כמו לתרגם מצרפתית לספרדית בלי להבין אף שפה", הסביר מנחה הפרויקט, טד ברגר מאוניברסיטת דרום קליפורניה.

השתל תפקד היטב בניסויים על עכברים וקופים. כעת הוא מוערך במוחות בני אדם, מסר צוות החוקרים בכנס הבינלאומי במילאנו להנדסת של האגודה הרפואית והביולוגית IEEE.

הפרויקט ממומן על ידי Darpa, הסוכנות למחקרים מתקדמים במשרד ההגנה האמריקאי, שמתעניינת בדרכים לסייע לחיילים להתאושש מאובדן זיכרון. אבל החוקרים אומרים שהממצאים יוכלו בסופו של דבר לסייע בטיפול במחלות נוירודגנרטיביות, כמו אלצהיימר, על ידי עקיפת מעגלים אלקטרוניים פגועים בהיפוקמפוס, מרכז הזיכרון של המוח.

תשומות חושיות למוח - ראייה, צלילים, ריחות ותחושות - יוצרות מערכות איתותים מורכבות, שידועות כ"רכבת יתדות", שנוסעות בהיפוקמפוס. התהליך הטבעי הזה כולל קידוד מחדש של האיתותים כמה פעמים, כך שיש להם חותמת אלקטרונית שונה כאשר הם מוכנים לאחסון כזיכרון לטווח ארוך.

נזק שפוגע בתרגום הזה יכול למנוע את היווצרות הזיכרון לטווח ארוך, בשעה שזיכרונות ישנים יותר נשמרים - וזו הסיבה לכך שכמה אנשים עם נזק מוחי או מחלה זוכרים אירועים ישנים, ואינם זוכרים מה קרה להם אתמול.

אלגוריתם התרגום, שהופק מהניסויים בבעלי החיים, הורחב למוח האנושי על ידי מחקר של תשעה חולי אפילפסיה שבהיפוקמפוס שלהם הושתלו אלקטרודות כדי לטפל בהתקפי המחלה הכרוניים.

החוקרים "קראו" את התשומה והתפוקה של האיתותים האלקטרוניים שנוצרו במוחם של החולים כאשר הם ביצעו משימות פשוטות, כמו זכירת מקומן של צורות שונות על צג מחשב. התוצאות שימשו לליטוש האלגוריתם עד שהיה יכול לנבא בדייקנות של 90% איך יתורגמו הצורות.

"היכולת הזו לנבא איתותים עצביים בעזרת המודל של USC מראה שאפשר להשתמש בו לבניית מכשיר שיתמוך או יחליף תפקוד של אזור פגוע במוח", אמר רוברט המפסון מווייק פורסט.

הצעד הבא יהיה לשגר את האיתות המתורגם חזרה למוח של חולה עם נזק להיפוקמפוס, בתקווה שהוא יעקוף את האזור הפגוע וייצור זיכרון ארוך מדויק.

הפרויקט של USC ומרכז וויק פורסט הוא דוגמה טובה להתקדמות שנרשמת בנוירו-טכנולוגיה על ידי מדענים ברחבי העולם. חוקרים אחרים משתילים מתקנים שמאפשרים למשותקים לבצע תנועות פשוטות עם גפיים רובוטיים או אפילו הגפיים המשותקים שלהם. אבל אף אחד אחר לא משתמש במחשבים כדי לשלוט באיתותי זיכרון במוח האנושי.