מוֹדֶל 'מקולקל' של העולם

בתוך ראשינו מתקיים מודל של העולם סביב, שנבנה תוך שימוש בכל המידע שהמוח אוסף מהחושים שלנו. לפי מודל זה אנו יודעים היכן דברים נמצאים, מה מסוכן או נחשק, מי ביישן ומי אוהב להתגאוֹת. המודל מתעדכן ומשתכלל כל הזמן בהתבסס על מידע חדש שזורם אל המוח מהעיניים, מהאוזניים, מהאף, מהפה, ומחיישׁני המגע והטמפרטורה המפוזרים ברחבי הגוף. המוח האנושי אוהב מידע, ותמיד צמֵא לעוד ועוד ממנו.

מה קורה כאשר המידע מפסיק לזרום מחוש מסוים כיוון שחשוך מדי כדי לראות, או רועש מכדי להקשיב? במקרה זה, המוח משלים את המידע החסר על ידי התמקדות רבה יותר בחושים האחרים. לדוגמה, אם אנו מנסים לעקוב אַחַר שיחה אך איננו מצליחים לקבל מספיק מידע מהאוזניים, נתמקד יותר בתנועות השפתיים של הדוֹברים. אם אנו הולכים ברחוב חשוך וחושבים שראינו משהו אוֹרֵב בין הצְּלָלים, נקשיב טוב יותר לסביבה כדי לזהוֹת צעדים.

למרבה הצער, המוח לא תמיד יכול לקבל את המידע שהוא צריך על ידי התמקדות-יֶתֶר בחושים האחרים. אם אנו נמצאים באולם רועש, שבו המולה ופטפוטים מטביעים לגמרי את הקול שאנו מנסים לשמוע, לא נוכל לקבל את כל המידע הנחוץ לנו רק על ידי התמקדות רבה יותר בשפתי הדוברים. עבור אנשים רבים, הקושי הזה אינו זמני, ולא מסתיים כאשר רעש הרקע מתעמעם, או כאשר מדליקים את האור. ישנם אנשים שמוחותיהם אינם מצליחים לקבל את המידע החסר לא משום שחשוך מדי או רועש מדי, אלא כיוון שחוש מסוים אינו מְתפקד כראוי. משקפיים ומכשירי שמיעה הם עֲזָרִים גאוניים שהומצאו במטרה לפתור את הבעיה הזו, אך לפעמים אין ביכולתם לתקן את החוש ה'מקולקל'. אם כן, איך נוכל לספֵּק למוח את המידע שהוא צריך? אנו כבר יודעים כי המוח משתמש בחושים אחרים כדי לאסוף נתונים חסרים. אולי נוכל לשלוח לו את המידע החסר באמצעות חוש אחר.

הַקְשִׁיבוּ עם פרקי כפות הידיים שלכם

אנשים רבים המתמודדים עם בעיות שמיעה נאבקים להבין מהיכן צלילים מגיעים. מצב זה עלול לגרום לבעיות רבות. לדוגמה, אם אנו שומעים לפתע משאית שועטת לְעֶבְרֵנוּ, קשה לזוז מהדרך אם איננו יודעים מאיזה כיוון היא מגיעה! המוח גם מתקשה להפריד בין צלילים המגיעים מכיוונים שונים, כמו למשל בין קולו של אדם העומד לפנינו למוזיקה הבוקעת מרמקול שנמצא לשמאלנו.

כיום אני חוקר, בשיתוף עם צוות מדענים, אם ניתן להשתמש ברֶטֶט על פרקי כפות הידיים כדי לסייע לאנשים להבין מאיפה הצלילים מגיעים. כאשר האוזניים מְתפקדות כראוי, המוח יכול להבחין במקור הצליל על ידי השוואַת עוצמַת הצליל בכל אוזן. כפי שאפשר לראות באיור 1, אם הצליל מושמע מצד ימין, גלי הקול נישאים באוויר ישירות לתוך האוזן הימנית. כדי להגיע לאוזן שמאל, גל הקול ראשית צריך לעבור דרך הראש. הצליל נחלש כשהוא נחסם על ידי הראש, כפי שהוא נחלש כשסגירַת דלת חוסמת אותו. מכאן שהמוח יכול להשתמש בכְּלָל פשוט כדי להבין את מקור הצליל: אם הצליל חזק יותר באוזן השמאלית, כנראה שהוא מגיע מצד שמאל, ואם הוא חזק יותר באוזן הימנית, כנראה שהוא מגיע מצד ימין. זוהי אחת הדרכים העיקריות המסייעות למוח להבין איפה נמצא הצליל, וזה הכְּלל שעליו התבססנו.

הֵמרנו את הצליל לרֶטֶט, ושלחנו אותו באמצעות צמידים אשר רטטו בשקט כנגד העור. צלילים שנשמעו באוזן שמאל הומרו לרטט בפרק כף היד השמאלי, וצלילים שנשמעו באוזן ימין הומרו לרטט בפרק כף היד הימני. המשמעות היא שבדיוק כפי שקורה באוזניים, אם הצליל הגיע מצד ימין, הרטט היה חזק יותר בפרק כף היד הימני, ואם הצליל הגיע מצד שמאל, הרטט היה חזק יותר בפרק כף היד השמאלי. קיווינו כי על ידי שימוש באותו הכְּלל שבו המוח עושה שימוש לצורך שמיעה, הוא יצליח להבין כעת איפה הצלילים נמצאים.

הניסוי שלנו

כל המתנדבים שהשתתפו בניסוי שערכנו חוו קשיים בשמיעה, והשתמשו בשתלים שַבְּלוּלִיִּים, שהם סוג של עֵזֶר-שמיעה המותקן באמצעות ניתוח. המתנדבים לניסוי ישבו על כיסאות, מוקפים רמקולים שהוצבו סביבם בחצי עיגול, וענדו צמידים רוטטים על שני פרקי כפות הידיים (איור 2A). בחנּו באיזו מידה המתנדבים הצליחו לפענח מהיכן הצלילים מגיעים – בהתבסס על אוזניהם בלבד, על הצמידים בלבד, או בשילוב של אוזניהם והצמידים [1]. השמענו צליל מתוך רמקול, ואז שאלנו את המתנדבים מאיזה רמקול הוא בוקע. חישבנו באיזה דיוּק הם הצליחו למקֵּם את הצליל, בכך שמדדנו עד כמה התשובה של כל אחת ואחד מהם הייתה רחוקה מהרמקול הנכון. מדדנו את המרחק הזה במעלוֹת, שייצגו את הזווית שבין הרמקול הנכון לרמקול שבו הם בחרו. חזרנו על התהליך הזה שוב ושוב, וחישבנו את ממוצע כל הציונים. היינו מרוצים מאוד מהממצאים שלנו!

האם זה עָבַד?

איור 2B מציג את התוצאות. כאשר השתמשו רק באוזניהם, מיקומי הצליל שזיהו המתנדבים לניסוי היו בדרך כלל רחוקים ממיקום הצליל הנכון. עם זה כאשר הם השתמשו בצמידי היד הרוטטים בלבד, או באוזניהם בשילוב עם צמידי היד, בדרך כלל הם היו קרובים הרבה יותר למיקום הנכון. מעניין להבחין בכך שביצועי המתנדבים שלנו היו המיטביים כאשר הם השתמשו בצמידים ובאוזניהם יחד. אלו הן חדשות טובות, כיוון שהמשמעות היא שהמוח משלֵּב בשִׂמחה מידע שמקורו ברטט בפרקי כפות הידיים עם מידע שמקורו בצליל שאנו שומעים באוזניים.

הגילוי שלפיו הצמידים עשויים לשפר מאוד את יכולתָם של אנשים למקֵּם צלילים הוא מרגֵּשׁ במיוחד, כיוון שהשיפורים הללו התאפשרו כמעט ללא אימון. מאז, הראינו שכאשר אנשים מתאמנים כחצי שעה ביום במשך 10 ימים, יכולתָם למקם צלילים הולכת ומשתכללת [2]. מי יודע כמה טובים הם יהיו אם ישתמשו בצמידים מִדֵּי יום במשך חודשים, או אפילו שנים?

סוג חדש של מכשיר שמיעה?

חוץ מאשר לעזור לאנשים המתמודדים עם בעיות שמיעה למקֵּם צלילים בצורה טובה יותר, אנו מנסים לשפר היבטים אחרים של שמיעתם. זאת על ידי שליחת מידע צְלִילִי חסֵר לפרקי כפות הידיים שלהם, באמצעות רֶטֶט. לדוגמה, לאחרונה הראינו כי רטט יכול לסייע לאנשים הנעזרים בשתלים שבלוליים להבין דיבור בצורה טובה יותר כאשר ישנם רעשי רקע רבים [3, 4]. זוהי בעיה נפוצה במקומות הומים כמו כיתות רועשות, מפעלים ומשרדים.

עד כה, הראינו רק כי הגישה הזו יכולה לעזור לאנשים במהלך בדיקות המבוצעות במעבדה. כעת, אנו מבקשים ליצור מכשיר שיכול לסייע לאנשים בחיי היומיום שלהם. לצורך כך אנו מְעַצְּבִים ויוצרים צמיד חדש (איור 3), הדומה לשעון חכם או לפִיטבִּיט (Fitbit, חֶבְרָה אמריקאית המייצרת צמידי כושר שמאפשרים מעקב אחר מידע הנוגע לכושר הגופני), שאנשים יכולים לענוד מחוץ למעבדה, כשהם מתנהלים בחיי היום-יום שלהם [6]. אנו עובדים עם אחד מהיצרנים הגדולים בעולם בתחום עזרי שמיעה ושתלים שבלוליים, כך שהצמידים שלנו יוכלו להתחבר למכשירי השמיעה באופן אלחוטי, כדי לקלוט צלילים מכל אוזן. נוסף על כך אנו מְפתחים מכשירים קטנים משלנו, אשר קולטים ואוספים צלילים מהאוזניים, עבור אנשים שעדיין אין להם מכשירי שמיעה.

אם הצמידים שאנו מְפתחים יהיו בשימוש מחוץ למעבדה, הם יוכלו לעזור לאנשים ברחבי העולם. הצמידים עשויים להיות שימושיים במיוחד במדינות עניות יותר, שבהן מיליוני אנשים שאיבדו את שמיעתם אינם זוכים לטיפול. לדוגמה, בהודו – מדינה שבה חיים יותר ממיליארד אנשים – פחות משליש מהילדים לקויי השמיעה הולכים לבית הספר [7]. כמו כן, במדינות עניות יותר, סיכוייהם של מבוגרים בעלי בעיות שמיעה למצוא עבודה קטנים משמעותית, ועקב כך לעיתים קרובות הם נאלצים לִחיות בעוני. מכשירים כמו שתלים שבלוליים יקרים מדי עבור רוב האנשים, ובמדינות עניות יותר קיים מחסור ברופאים ובציוד רפואי הדרושים להרכבַת שתלים כאלה. הצמידים שאנו מְפתחים יכולים להתגבר על בעיות אלו. ניתן לייצר אותם בעלוּת נמוכה מאוד, ואפשר להרכיבם ללא צורך ברופאים בעלי הכשרה יוצאת דופן, או בציוד רפואי יקר. ביכולתם של הצמידים שלנו לשפר משמעותית את אפשרויות התעסוקה עבור מיליונים רבים הסובלים מבעיות שמיעה, כמו גם את החינוך שהם מקבלים ואת חייהם החברתיים. אנו משקיעים את מֵרַב המאמצים כדי לגרום לכך להתממש.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כל המחקר נערך בהעדר כי קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

אני מודה לאנשים שהתמזל מזלי לעבוד לצידם במסגרת המחקר המתואר במאמר זה: Robyn Cunningham, Sean Mills, Tobi Goehring, Sam Perry, Jana Zgheib ו-Ama Hadeedi. תודה מקרב לב גם ל- André Brokmaan, Hans Fleschenberg, Sando, Helen Fletcher, Jana Zleb, Frederique Vee, Toby Wells ו- DavisonFletcher, על שקראו את המאמר הזה וסיפקו מָשׁוֹב מועיל במיוחד. המימון עבור משכורתו של המחבּר ניתן מטעם קרן William Demant.

הצהרת כלי בינה מלאכותית

טקסט חלופי הנלווה לאיורים במאמר זה נוצר על ידי פרונטירז בסיוע כלי בינה מלאכותית, ונעשו מאמצים על מנת להבטיח את דיוקו, כולל בדיקה על ידי כותבי המאמר כאשר הדבר התאפשר. אם ברצונכם לדווח על בעיה, אנו צרו איתנו קשר.