ד"ר יערה ארז וד"ר חנה קרן זכו במענק לפיתוח ממשק מוח-מחשב לניטור והתערבות רגשית

אחת הבעיות המרכזיות בתחום בריאות הנפש היא מחסור בכלים אובייקטיביים ורציפים להערכת מצב רוח ורווחה נפשית (Well-being). "כיום, הערכת מצב רוח מתבססת בעיקר על שאלונים סובייקטיביים בעלי רזולוציה זמן נמוכה, שמתארים לעיתים את מצב המטופל לאורך השבועות האחרונים בלבד", מסבירה ד"ר חנה קרן מהפקולטה לרפואה של בר-אילן שבגליל. "הדבר מגביל את היכולת לנטר שינויים דינמיים מהירים או לספק התערבויות בזמן אמת. מה שמוביל לפגיעה משמעותית באיכות הטיפול הקיים לחולים".

את הבעיה הזו מנסה לפתור הפרויקט המשותף של דר" קרן וד"ר יערה ארז מהפקולטה להנדסה, המתמקד בוויסות מצב רוח מותאם אישית באמצעות אותות עצביים ופיזיולוגיים. הפרויקט החדשני זכה במענק מטעם משרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה, במסגרת קול קורא לשנת 2025 בתחום הבריאות והרפואה, והוא בין הנבחרים מתוך 84 הצעות בתת-התחום של טכנולוגיות לבריאות הנפש.

זיהוי מצב הרוח בסביבת מציאות מדומה

במוקד עבודתן המשותפת של ד"ר ארז וד"ר קרן, עומד פיתוח ממשק מעולם מערכות מוח-מחשב (BCI)  שאינו פולשני. הוא יבוסס על מערכות שפותחו במעבדות של שתי החוקרות, וישולבו לטכנולוגיה אחת. ראשית, תשתמש הטכנולוגיה במערכת אדפטיבית לזיהוי מצב רוח אשר מתאימה את עצמה בזמן אמת לתגובות המשתמש, תוך שימוש במציאות במדומה (VR), אשר פותחה ע״י ד״ר קרן. "במהלך הניסוי, המשתמשים חווים סביבה וירטואלית משתנה, שמטרתה להשפיע על מצב הרוח בזמן אמת באמצעות אלגוריתמים של בקרה מעולם ההנדסה. למשל, הם הולכים בפארק, וסביבם משתנים פרמטרים כמו אור, קולות, מזג האוויר וכדומה", מסבירה ד"ר קרן.

במקביל, תאסוף הטכנולוגיה המוצעת אותות עצביים ופיזיולוגיים בו זמנית ממספר חיישנים, שימדדו פרמטרים מוחיים ופיזיולוגיים כמו EEG, דופק, מוליכות עור ותנועות עיניים. "יש פוטנציאל רב למדידת מצבים נפשיים באמצעות מדדים פיזיולוגיים. מחקרים רבים מראים למשל שבזמן עלייה בחרדה, יש עלייה מיידית ברמות הקורטיזול בגוף, שאפשר למדוד בקלות ברוק".

הערכת מצב תוך דקות, תוך שימוש בלמידת מכונה

הנתונים שיאספו במהלך הטיפול יועברו אל מערכת לניתוח נתונים מוחיים ופיזיולוגיים בזמן אמת, שפותחה במעבדה של ד״ר ארז. "הנתונים שייאספו יועברו למערכת ממוחשבת, מבוססת למידת מכונה, שתהיה מסוגלת לספק הערכת מצב רוח בטווח זמן של דקות", אומרת ד"ר ארז. "המערכת החדשנית הזו תהיה מסוגלת לא רק לזהות את מצב הרוח מהנתונים המוחיים והפיזיולוגיים במהירות –  אלא גם תאפשר תגובה והתערבות קלינית בזמן אמת".

שיתוף פעולה בין-פקולטטיבי

ד"ר יערה ארז, מהפקולטה להנדסה ומהמרכז הרב תחומי לחקר המוח ע"ש גונדה, מתמחה, בין השאר, בעיבוד מידע עצבי, רשתות מוחיות, למידת מכונה ושיטות חישוביות לעיבוד סיגנלים מוחיים. במסגרת מחקרה היא מפענחת סיגנלים מוחיים משיטות דימות שונות, ובוחנת את האופן שבו אזורים שונים במוח קשורים לתפקודים השונים ומתקשרים ביניהם. על בסיס ידע זה היא מפתחת כלים חדשניים אשר ישמשו לשיפור האבחון והטיפול באוכלוסיות קליניות במסגרת רפואה מותאמת אישית.

ד"ר חנה קרן, מהפקולטה לרפואה של בר-אילן שבגליל ומהמרכז הרב-תחומי לחקר המוח ע"ש גונדה, מתמקדת בשילוב בין מדעי המוח והנדסה, ומנסה לפענח באמצעות מודלים מתמטיים וניסויים חדשניים מותאמים אישית, מנגנונים לשונות רגשית בין אנשים, מדדים אובייקטיביים של רגשות, והשיבוש של כל אלו בדיכאון.

המטרה – ניטור וטיפול בזמן אמת בבריאות הנפש

עבודתן המשותפת והאינטרדיסציפלינרית של שתי החוקרות תשלב ידע במדעי המוח החישוביים, ממשקי מוח-מחשב ועיבוד אותות מתקדם, במטרה לקדם הן את ההבנה המדעית של דינמיקת מצב הרוח והן את היסודות הטכנולוגיים לטיפול מותאם אישית בבריאות הנפש.

המחקר יניח את התשתית ליישומים עתידיים שיאפשרו לבחון, בזמן אמת, את מצב רוחם של הסובלים מהפרעות מצב רוח, ולספק להם עזרה מיידית ומותאמת למצבם באופן אישי.