חוקרים פיתחו מכשיר שמאפשר לקטועי גפיים להבחין על ידי מגע בין עצמים בעלי טמפרטורה שונה, באמצעות חישת פנטום.
מדי יום אנו מנתחים את העולם הסובב אותנו. בעזרת חושינו אנו יכולים להתבונן, להאזין ולהריח, ולהפיק מסקנות חשובות שמאפשרות לנו לתפקד היטב בסביבתנו. גם למישוש יש חשיבות רבה: הוא מאפשר לנו לחוש את העצמים הקרובים אלינו ולזהות את המרקם והטמפרטורה שלהם. יש חיות, למשל עכברים, שממששות בעיקר עם השפם שלהן. בני האדם, לעומת זאת משתמשים בעיקר בכפות ידיהם למישוש סביבתם. הידיים משמשות אותנו גם לאחיזה ולשימוש בכלים, והשילוב של הפעולות האלה עם חושים מעודנים מועיל לנו מאוד. כשאנו מרימים כוס תה, לדוגמה, כף ידנו האוחזת בכוס חשה את המגע שלה אך גם את הטמפרטורה שלה. כך אנו יודעים אם כדאי לנו ללגום כבר מהתה או שמוטב לנו להתאפק עוד קצת.
חייהם של אנשים שידיהם נקטעו עלולים להיות מורכבים. בהיעדר ידיים, פעולות יומיומיות פשוטות כמו בישול ולבישת בגדים הופכות לאתגר משמעותי. הטכנולוגיה המודרנית מאפשרת כיום להתאים לקטועי גפיים ידיים תותבות שיפצו על האובדן. תותבות מתקדמות יכולות לבצע פעולות עדינות שכרוכות בהפעלה נפרדת ומדויקת של האצבעות, ועל ידי כך להשיב לקטועי הגפיים את החופש והעצמאות שאיבדו.
עם זאת, עדיין יש פער גדול בין המצוי לרצוי, ואפילו התותבות המשוכללות ביותר אינן תחליף של ממש לידיים המקוריות, בין השאר משום שאיננו יודעים לחקות את האופן שבו הן משמשות לחישה של העולם. מחקרים עכשוויים מחפשים דרכים להעניק לידיים התותבות יכולות חישה. בשנים האחרונות נעשו כמה מחקרים שבהם ניסו לפתח תותבות שיעבירו לבעליהן תחושות של מרקם, צורה ונוקשות. כעת, במחקר חדש, המחישו חוקרים שאפשר להשיב לקטועי גפיים גם את חישת הטמפרטורה, באופן מדויק – עוד צעד חשוב בדרך ליצירת תותבות שיחזירו את מלוא היכולות.
חישת חום
בעורנו טמונים מבנים שנקראים קולטני חום (תרמורצפטורים). אלו הם קולטני חישה שמופעלים בתגובה לטמפרטורה חמה או קרה בטווחים מסוימים. כשאנו נוגעים בעצם מסביבתנו, או מקרבים אליו את ידינו, הטמפרטורה שלו מפעילה את הקולטנים הללו, והם מעבירים את המידע למוח, שמפענח אם העצם חם או קר. העצבים האלה נותרים מחוברים למוח גם כשהיד נקטעה, ועדיין יכולים להעביר למוח מידע רלוונטי.
הטכנולוגיה החדשה נוסתה על פבריציו פידטי בן ה-57, שידו נקטעה מתחת למרפק לפני 37 שנים. באזור הגדם יש נקודות שבהן עוברים עצבים ששימשו בעבר לחישת חום ביד. במחקר קודם גילו החוקרים שחימום או קירור של נקודות כאלה עשויים להפעיל את העצבים הללו אצל חלק מהנבדקים, ולאפשר למוח לחוש את הטמפרטורה באצבעות היד הקטועה, למרות חסרונה. החוקרים קראו לתגובה הזאת “תחושת פנטום תֶרְמִית”, כלומר תחושה מדומה של חום שמגיעה מאיבר שאינו קיים.
החוקרים קיוו, לפיכך, ליצור שינוי מקומי של הטמפרטורה בנקודות הרגישות, כדי לאפשר לנבדק לחוש בטמפרטורה של העצמים שבהם נוגעת היד התותבת. לשם כך הם התקינו חיישן טמפרטורה באצבע המורה של היד התותבת וחיברו אותו למכשיר העברת המידע התֶרְמי שפיתחו, שנקרא MiniTouch. הצד השני של המכשיר, שהוצמד לנקודה הרלוונטית על הגדם, חימם או קירר אותה בהתאם למידע שהגיע מהחיישן באצבעות. כך יכלו להורות למוח מה לחוש, כאילו התחושה הגיעה מהיד הביולוגית האבודה.
כדי לוודא שהשיטה אכן פועלת ביעילות ערכו החוקרים סדרה של ניסויים. ראשית התבקש הנבדק לאחוז בקבוקי מים זהים למראה ולמיין אותם לפי הטמפרטורה שלהם. ואכן כל עוד המכשיר פעל, הנבדק הבדיל בהצלחה מלאה בין בקבוקים בטמפרטורות של 20, 24 ו-40 מעלות צלזיוס. לעומת זאת, כשהמכשיר היה כבוי מידת ההצלחה הייתה 33 אחוז – כלומר זיהוי אקראי לחלוטין.
לאורך הניסוי דיווח הנבדק שכל עוד המכשיר פעל הוא הרגיש גם את חום גופם של החוקרים שבאו איתו במגע. על כן ביקשו החוקרים לבחון אם באמת יוכל לזהות יד אמיתית במישוש, על פי הטמפרטורה שלה בלבד. הם יצרו יד מזויפת מסיליקון רך, והניחו לו לנסות להבחין במישוש בינה לבין יד אמיתית. כשהמכשיר פעל, רמת הזיהוי הייתה גבוהה והגיעה ל-80 אחוז, לעומת 60 אחוז בלבד בלעדיו.
לבסוף, נתנו לנבדק למיין קוביות מתכת קרות או חמות לקופסאות לפי הטמפרטורה שלהן. בעזרת המכשיר הוא מיין אותן בהצלחה מרובה, אך כשל לגמרי כשהמכשיר נותר כבוי.
“עם הטכנולוגיות החדשות האלה אני יכול להבין טוב יותר במה אני נוגע”, אמר פידטי בריאיון מוקלט. “ללא ספק, העדיפות הראשונה שלי תהיה להשתמש בזה במטבח, לבישול”.
נראה שהדרך להחלפת ידיים שנקטעו עוד ארוכה, בין היתר כי לא ניתן לעורר תחושת פנטום תרמית אצל כל קטועי הגפיים. כדי לאפשר לאנשים שאיבדו את ידיהם לבצע פעולות יומיומיות ביעילות ובמהירות יהיה עלינו לספק להם תחליפים שטווח התנועה שלהם גבוה, ושיוכלו לתקשר עם המוח ולדווח לו במה נגעו. יש לקוות שעם הזמן הידיים התותבות ימשיכו להשתפר, ושהפיתוח המרשים הנוכחי יתיישן בהקדם ויוחלף בידיים תותבות חדישות וטובות אף יותר.
מאת: טל פישר
באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/
