מערכת טכנולוגית למיפוי ובדיקה תפקודית של המוח, מכשיר נייד לחיזוי התקפי מיגרנה ודיכאון ומוצר לביש לקריאת גלי המוח לשימוש ביתי – שלושה פיתוחים מסעירים עושים את מה שנתפש עד לאחרונה כמדע בדיוני ומנטרים את המוח בדרך לאבחון ולפתרון בעיות נוירולוגיות ופסיכיאטריות שונות 

רופאי הספורט מתלבטים לעתים קרובות מתי אפשר להחזיר את השחקן למגרש או לזירת האימונים, לאחר שנחבט בראשו ועבר זעזוע מוח. האם הוא כשיר להמשיך מיד לאחר הפציעה? ואם הוא יחזור למגרש אחרי כמה שעות של מנוחה – האם ייגרם לו נזק מוחי בלתי הפיך? חברת ElMindA, שמפתחת טכנולוגיות למיפוי ולבדיקה תפקודית של המוח, מציעה פתרון לדילמה זו ולסוגיות דומות המטרידות גם רופאים המטפלים בחולים הסובלים ממחלות נוירולוגיות ופסיכיאטריות שונות, כמו פרקינסון, דיכאון, אלצהיימר, אפילפסיה או הפרעות קוגניטיביות אחרות. 

"פגיעות ראש נחשבות למכת מדינה בארצות הברית, עם למעלה מחמישה מיליון מקרים של זעזועי מוח בשנה, בעיקר אצל ילדים. לכן, כשיצאנו לדרך התמקדנו בפגיעות ראש ובזעזועי מוח", מסביר ד"ר זיו פרמן, סמנכ"ל תכניות מחקר מחברת ElMindA. "בהקשר זה, פיתחנו עבור הרופאים כלי שעוזר להם להבין כיצד המוח מתאושש ובעקבות זאת גם לקבל החלטות שונות. לדוגמה, במקרה של ספורטאים שנפצעו - הרופאים צריכים להחליט האם יחזרו למגרש ולאימונים או שהם חייבים להמשיך במנוחה כדי למנוע נזק מתמשך. הוועד האולימפי אישר להשתמש במערכת ה-BNA (Brain Network Activation) שפיתחנו באולימפיאדה האחרונה שנערכה בריו בברזיל, ובכוונת הסגל האולימפי לבחון שימוש נרחב במערכת הזו גם באולימפיאדת טוקיו שתיערך בשנת 2020.

"בנוסף, אפשר להשתמש בטכנולוגיה שפיתחנו גם לתחומי הפסיכיאטריה. לדוגמה, אפשר לבחון אפקטיביות של טיפול חדש הניתן לסובלים מדיכאון, ולאחר הטיפול אפשר להמשיך במעקב אחרי פעילות המוח ולזהות בזמן אם חלה הידרדרות כדי להקדים את מתן הטיפול ולמנוע מהחולה להגיע לשלבים המסוכנים והקשים".

 

אובייקטיביזציה של תהליכים מוחיים

ElMindA הוקמה לפני 11 שנה, והיא נחשבת לאחת החברות המובילות בארץ ובעולם בתחום הניטור המוחי. בשנת 2014 החברה קיבלה אישור רגולטורי מה-FDA (מינהל המזון והתרופות האמריקאי), והיא מחזיקה באישורים מקבילים גם מאירופה, וממדינות נוספות – קנדה, ברזיל וישראל כמובן.

"המוח הוא תחום מסעיר והחזון שלנו הוא להביא את העולם הדיגיטלי לתוך הקליניקה, להיעזר בכלים שמאפשרים לעשות אובייקטיביזציה של תהליכים מוחיים ולייצר מהם ערך לרופאים", מסביר ד"ר פרמן. "מערכת ה-BNA  הייחודית שפיתחנו מבצעת בדיקה אלקטרו-פיזיולית, שהיא גם רב-ערוצית וגם לא פולשנית, במטרה לזהות דפוסי פעילות של רשתות מוחיות אצל הנבדק כשהוא מבצע תהליכים מוחיים שונים. זיהוי דפוסים אלה מאפשר לרופאים למפות את פעילות הרשתות המוחיות של הנבדקים ולהשוות אותה לפעילות במוחות בריאים. למעשה, מערכת ה-BNA מפיקה עבור הרופאים תובנות אובייקטיביות שונות, כמותיות ואיכותיות, לגבי פעילות המוח של הנבדק – כך שהם יכולים לאבחן ולקבל החלטות טיפוליות טובות יותר.

"הפיתוח שלנו מבוסס על טכנולוגיית ה-EEG – מכשיר שהומצא כבר לפני מאה שנה, הכולל אלקטרודות המוצמדות לגולגולת של הנבדק ובעזרתן נרשמת הפעילות החשמלית במוח. אנחנו משתמשים בחומרה הקיימת מעולם האפילפסיה או בעיות שינה כדי לאסוף את הדאטה של הפעילות המוחית, אך הדאטה שלנו מכילה גם מידע נוירו-קוגניטיבי, דאטה קלינית וגם כלי הדמיה אחרים. עיקר הפיתוח שלנו הוא התוכנה המתבססת על ה-EEG, ממפה ומנתחת את הנתונים כך שנקבל תובנות בעלות משמעות משנת חיים", מפרט ד"ר פרמן.

לפני כארבע שנים הצטרפה ElMindA כשותפה במאגד BSMT (Brain Stimulation and Monitoring Toolbox Consortium) שאורגן ונתמך על ידי מסלול מגנ"ט, אחד ממסלולי הסיוע של זירת התשתית הטכנולוגית ברשות החדשנות, בניהולו של אילן פלד. ב-BSMT חברות שלוש חברות נוספות (אלפא אומגה, אינסייטק ובריינסווי) וכן שותפים למאגד גם מרכזים אקדמיים מהארץ העוסקים בחקר המוח. המאגד מייצר שילובים המאפשרים חיבור כלי הניטור המוחי עם טכנולוגיות לגרייה מוחית במטרה לשפר ולאפשר התאמה אישית של הטיפול בהפרעות נוירולוגיות ונוירו-פסיכיאטריות שונות. מאגד זה יצר סביבה עסקית חזקה ומשתפת פעולה המהווה יתרון לקבוצה מישראל אל מול טכנולוגיות מקבילות בעולם.

בנוסף, ElMindA שותפה ב- IBT-Tech- איגוד משתמשי טכנולוגיות מתקדמות בתחום המוח – מסלול נוסף של זירת התשתית הטכנולוגית ברשות החדשנות. IBT-Tech היא יוזמה של ד"ר פרמן מ- ElMindA, עימאד יונס מחברת אלפא אומגה, ד"ר דקל טליאז מחברת טליאז ומירי פוליצוק מעמותת IBT. מטרת היוזמה היא לאגד את החברות בארץ הפועלות בתחום המוח לצורך ביצוע תכנית להפצה ולהטמעה של טכנולוגיות מתקדמות ו/או לשיתוף משאבים תומכי מחקר ופיתוח.

תובנות לגבי הקופסה השחורה האנושית

הכלים שפיתחה ElMindA הם אוטומטיים לגמרי. "הקלינאי מפעיל את כפתור ההקלטה, וכל תהליכי המיפוי, שבעבר לקחו מאות של שעות, מתבצעים אוטומטית ועולים לשמירה בענן", אומר ד"ר פרמן. "מערכת ה-BNA מייצרת מפות של הפעילות המוחית מסיגנלים הנרשמים במהלך בדיקת ה-EEG. כשהמיפוי מוכן, אנחנו משווים את ההקלטה הספציפית למסד הנתונים העצום שברשותנו - למעלה מ-180,000 נתוני דאטה מהקלטות מוחיות של נבדקים בריאים וחולים - ומזהים דפוסים של נורמליות וא-נומליות בפעילות המוחית במטרה לחלץ תובנות על התפתחות מחלות ועל התקדמות תהליכי ריפוי. באופן הזה המערכת שלנו מזהה סמנים (מרקרים) ונירו-מרקרים שיעזרו לרופאים, לדוגמה, לאתר חולי פרקינסון בשלבים מוקדמים יחסית.

"בניגוד ל-MRI, השימוש במערכת שלנו הרבה יותר זול ופשוט, וניתן לעשות זאת גם באמצעים ביתיים ובעלות של כמה מאות דולרים. מדובר בבדיקה לא פולשנית. כל מה שהנבדקים צריכים לעשות הוא לחבוש מעין כובע עם אלקטרודות במשך כמה דקות. זה לא כואב ומייצר הרבה מאוד תובנות לגבי מה מתרחש בתוך הקופסה השחורה שלנו", מסביר ד"ר פרמן.

"מטרתנו היא להפעיל את הטכנולוגיה לא רק בזמן פגיעה, אלא גם לעקוב אחרי אותם נבדקים לאורך זמן כדי לזהות גם תהליכים אחרים", מפרט ד"ר פרמן. "לדוגמה, בעיר דה וילג'ס שבפלורידה יש פלח גדול של אוכלוסייה מבוגרת בגיל 55 ומעלה, שחלקה מאריכה חיים עד גיל 95. אנחנו עוקבים שם אחרי ההידרדרות המוחית של חלק מהתושבים, הסובלים מאלצהיימר ומ-MCI ועורכים להם בדיקות תקופתיות. מערכת ה-BNA מייצרת מיפוי של פונקציות קוגניטיביות, מפות קשב, זיכרון, פעילות סנסורית ופעולות שונות של פונקציות קוגניטיביות, ולכן אנו יכולים לזהות אצל הנבדקים מהן התגובות לטיפול ואם חלה הידרדרות".

"בעתיד, בכוונתנו להמשיך ולהגדיל את מסד הנתונים כדי שנוכל לשפר את המערכת, והרופאים יוכלו לערוך השוואות והצלבות עם פעילות מוחית של נבדקים באותו גיל, או מאותו מגזר, כדי לקבל תובנות מדויקות יותר. אמנם ElMindA היא חברה מסחרית, אבל כדי להצליח אנחנו חייבים מדע מדויק ומוצק ולכן החברה מבוססת על חוקרים מולטי-דיסיפלינרים וחלק ניכר מהם הינם בעלי דוקטורטים המחוברים למדע שבבסיס הטכנולוגיה", מסכם ד"ר פרמן.

 

מדד EEG לחיזוי התקפי מיגרנה

חברת BrainMARC מפתחת גם היא טכנולוגיה חדשנית מבוססת EEG אולם היא מיועדת לניטור פעילות מנטאלית, חיזוי התקפי מיגרנה, דיכאון וחרדה, רמת הקשב והריכוז וכן לניטור רציף של קשב וריכוז בעת טיפול שיקומי. BrainMARC פועלת בחממת אלון מדטק ונצ'רס ביוקנעם במסגרת מסלול החממות הטכנולוגיות בניהולו של איתי בק ותחת זירת ההזנק בניהולה של אניה אלדן.

ד"ר יעל רוזן, מנכ"לית חברת BrainMARC, היא יזמית ומנהלת בתחום המכשור הרפואי, שהקימה וניהלה את היחידה למסחור ידע, ניסויים קליניים ומענקי מחקר במרכז הרפואי רמב"ם. ד"ר גודד שחף, שעומד מאחורי פיתוח הטכנולוגיה, הוא רופא, חוקר מוח, יזם, ומנחה שותף במעבדה לפסיכו-ביולוגיה שיקומית במרכז שיקומי רעות בתל אביב.

"הייחודיות בטכנולוגיה שפיתחנו היא ביכולת לזהות סמני EEG מפעילות חשמלית מוחית על בסיס ערוץ מדידה יחיד ובזמני מדידה קצרים", מסבירה ד"ר רוזן. "אנו רותמים סמנים אלה, ובפרט את סמן הקשב, לחיזוי מוקדם של הידרדרות ולחיזוי התגובה לטיפול במגוון מחלות נוירולוגיות ופסיכיאטריות. התקדמות טכנולוגית זו מאפשרת לנו להנגיש את מדידת ה-EEG לצרכנים הביתיים באמצעות מכשיר נייד ואפליקציית מובייל שפיתחנו. למעשה, מדידה יומית קצרה של הפעילות המוחית, באמצעות EEG, מאפשרת למטופלים לחזות התקפי מיגרנה, מצבי דיכאון, חרדה והפרעת קשב וריכוז, ולהיערך לכך באמצעות פעולות מונעות".

"בניסויים קליניים שערכנו, ראינו שינוי בפעילות החשמלית המוחית הנמדדת בתגובה לגירוי צליל בין בריאים לחולים, ושינוי עם הדינמיקה הקלינית של החולים. אצל חולי מיגרנה, לדוגמה, חלה עלייה בפעילות כיום-יומיים לפני ההתקף, ואילו אצל הסובלים מדיכאון נראית בדרך כלל פעילות נמוכה. מטופל שאינו מגיב לטיפול תרופתי יראה דינמיקה של ירידה בפעילות החשמלית, המקדימה את ההערכה הקלינית המקובלת בשבועות", מסבירה ד"ר רוזן.

"היישום הפשוט של הטכנולוגיה מאפשר לנו ליצור מוצר שיתאים לשימוש קליני וביתי, ויספק המלצות לטיפול לאחר זמן מדידה קצר", היא מדגישה. "המשמעות היא שהמטופלים יוכלו, בעזרת אפליקציית המובייל, לבצע מדי יום מדידה קצרה, הנמשכת כדקה, של הפעילות המוחית ולקבל מדד לסיכון לקבלת התקף מיגרנה ביום-יומיים הקרובים. כיום המוצר אינו מתיימר להיות טיפולי, אם כי החברה פועלת בימים אלו לפתח גם מערכת המלצות מותאמת אישית לפעולות התנהגותיות יומיומיות, שתכליתן למנוע או להפחית את אירועי המיגרנה, ביניהן המלצות בנושאי תזונה ופעילות מרגיעה - מדיטציה, שינה, פעילות גופנית ועוד.

"אפשרות נוספת הנבחנת על ידי החברה היא שילוב של רכיב ביו-פידבק במוצר (מבוסס ניטור פעילות מוחית) שייתן מענה מיידי להפחתת מתח (וסיכון למיגרנה אם מזוהה מצב סיכון גבוה). בקרוב החברה תחל בניסוי המשך כדי לפתח וליישם את רכיב ההמלצות למניעת מיגרנה, שיבוסס על מערכת הלומדת את המשתמש ומודדת את המשתמשים הביתיים", מפרטת ד"ר רוזן.

 

תוכנה לניטור רציף של קשב ורגש

"על בסיס אותה טכנולוגיה, פיתחנו גם תוכנה המאפשרת ניטור רציף של קשב ורגש מפעילות חשמלית מוחית על בסיס ערוץ מדידה יחיד", ממשיכה ד"ר רוזן. "תוכנה זו הודגמה בעיקר בעת טיפול שיקומי לאחר שבץ. בניסוי שנערך במרכז הרפואי רעות נמצא כי שימוש במדדים המוחיים להכוונת הטיפול השיקומי שיפר משמעותית את מצבם הקליני של המטופלים, יותר מאשר טיפול רגיל ללא המדדים המוחיים.

"יעילותו של הטיפול השיקומי, ובעיקר לאחר שבץ, עולה ביחס ישר עם הגיוס הקשבי של המטופל. הפגיעה בשבץ הינה פגיעה מוחית שמובילה לפגיעה מוטורית. לצורך שיקום הפגיעה המוטורית, החולה צריך לייצר 'מסלולי הפעלה' חדשים לתנועה שנפגעה, ולשם כך עליו להתגייס קשבית כדי לבצע פעולה שלפני הפגיעה המוחית נעשתה ללא מאמץ קשבי (באופן אוטומטי)", מסבירה ד"ר רוזן.

התוכנה של BrainMARC נותנת למטפל הצצה למוחו של המטופל ומאפשרת לו לזהות את הזמנים שבהם המטופל מגויס קשבית, ולפיכך, התרגול אפקטיבי, כמו גם זמנים שבהם התרגיל קל או קשה מדי עבור המטופל. במצבים אלה המטפל ינסה לגייס את המטופל כדי להחזירו לטיפול יעיל, אם לא יצליח - הוא ינסה לשנות את רמת התרגיל, סוג התרגיל או אף לתת למטופל מנוחה אם אינו מצליח להחזירו לתרגול יעיל. כדי להשתמש בכלי, המטופל מרכיב את מכשיר ה-EEG במהלך הטיפול. האותות החשמליים נקלטים במחשב ומעובדים למדדים הרלוונטיים למערך הטיפול השיקומי. התוכנה מנחה את המטפל על ידי מערך של שלושה צבעים לגבי איכות התרגול כשהמטרה היא למקסם את משך הזמן של הטיפול היעיל. בניסוי הקליני שבו נבדק האם אכן השימוש בתוכנה שיפר את התוצאה הקלינית של המפגש הטיפולי, נמצא שבמפגשים טיפוליים שעשו שימוש בתוכנה להכוונת הטיפול - החולים השיגו שיפור קליני משמעותי פי חמש מאשר במפגשים שבהם לא נעשה שימוש בתוכנה.

ד"ר רוזן מציינת כי "רשות החדשנות עושה פעילות משמעותית בקידום טכנולוגיות צעירות בתחומים חדשניים, אשר ללא תמיכה, לא היו בשלים להגיע לשוק ולמכירות משמעותיות. הדבר ללא ספק משמעותי יותר עבור מוצרים בתחום הרפואי הדורשים ניסויים בחיות ובני אדם בעלויות גבוהות מעבר ליכולת המימון העצמי של מרבית היזמים".

המוצרים ש-BrainMARC מפתחת הם חלק מתחום הבריאות מבוססת הסלולר (mHealth) המהווה אחת המגמות המשמעותיות בשוק הרפואה הדיגיטלית. "ההערכה היא שיש כיום כ-165,000 אפליקציות סלולריות בתחום הבריאות וכ-20 אחוזים מהן קשורות לניטור וטיפול במחלות", אומרת ד"ר רוזן. "כלי הניטור הקיימים כיום בעולם הנוירו-פסיכיאטרי הינם איכותיים באופיים (שאלונים, ראיונות), וכמעט שאין כלי מדידה אובייקטיבים. מבחינה זו, ההתפתחות של כלי רפואה דיגיטלית לניטור כמותי ואובייקטיבי  מהווה מהפכה של ממש". 

"התרומה של טכנולוגיות מתחום הבריאות הדיגיטלית היא בהגברת היעילות של מערכת הבריאות, הגדלת הנגישות, הקטנת עלויות, העלאת האיכות והפיכת הרפואה ליותר מותאמת אישית", מדגישה ד"ר חני רוטמן שרץ, מובילת הידע בתחום הבריאות הדיגיטלית ברשות החדשנות. "מטופלים וצרכנים יכולים להשתמש בבריאות דיגיטלית כדי לנהל טוב יותר את בריאותם ולעקוב אחר מצבם ואחר הפעילויות שהם מבצעים לשיפור הבריאות".

 

שלוש אלקטרודות על המצח

גם חברת נוירוסטיר (Neurosteerעוסקת בניטור רציף של המוח באמצעות אלקטרודות EEG. פרופ' נתן אינטרטור, מנכ"ל neurosteer, הוא חוקר מוח מאוניברסיטת תל אביב העוסק במודלים מתמטיים של עיבוד אותות מתקדם לקריאת פעילות מוחית. "הבנתי שבעזרת מתמטיקה אפשר להוציא הרבה יותר מידע מ-EEG והתחלתי לקרוא את המוח עם אלקטרודות על המצח", הוא מתאר. "הבנתי שגם בתחומי הרפואה וגם בתחומים הקשורים בהבראה (wellness) אפשר להפיק הרבה מאוד מידע באמצעות סרט קטן על המצח, ובו שלוש אלקטרודות בלבד. ואם אוכל לעשות זאת אקבל קורא פעילות מוחית קטן נייד, רציף ולא יקר שאפשר להפוך להרבה יותר זמין ושימושי".

בשנה האחרונה, שבה יצא פרופ' אינטרטור לשנת שבתון מהאוניברסיטה כדי לפתח את הנושא, הוא הקים עם שותפו לני רידל, מומחה בתחום הביג דאטה את החברה במטרה להפוך את קורא המוח הנייד למוצר ממשי שיכול לפתור בעיות שונות. כעת, בשלב בדיקת ההיתכנות, רשות החדשנות תומכת בחברת Neurosteer.​

 "המוצר מנטר פעילות קוגניטיבית ופעילות אמוציונלית, אך גם פעילות הקשורה למתח ולרמת התודעה (הרדימות) וההכרה", מסביר פרופ' אינטרטור. "בכוונתנו לפתח מוניטור לשימוש קליני וביתי (בדומה למוניטור המנטר סוכרת, פעילות לבבית ותופעות אחרות), כדי לסייע בשיקום המטופלים. המוניטור המחובר למצח של המטופל, אוסף את הנתונים ומעביר לענן, שם המידע מעובד, ובעזרת שיטות של למידת מכונה ובינה מלאכותית – מתקבלות תגובות שאפשר להשוות למצבים קודמים של אותו אדם או למצבים של אנשים אחרים במצב דומה. התובנות מועברות לחולה עצמו, למטפל שלו בצורת נוירו-פידבק או כהתרעות שונות הנותנות אינדיקציה לתגובה לתרופה או למצבו הנוכחי של החולה".

נכון לעכשיו, Neurosteer נמצאת בשלב הניסויים הקליניים במטרה לבדוק את השימושיות הקלינית, אך האפשרויות הן מגוונות: אפשר לחבר את המוניטור למצחם של חולים הנמצאים בהכרה נמוכה או שאין דרך לתקשר איתם ולדעת מה מצב הפעילות המוחית שלהם. אחרי תהליך הניטור המוחי אפשר יהיה לתת להם את הטיפול הנכון ואף לעזור להם להתעורר. אפשרות קלינית אחרת היא להיעזר במוניטור כדי שמטופלים אלה יוכלו לתקשר עם הסביבה למרות שאינם יכולים להזיז אף איבר בגופם.

 

הרבה יותר ממוצר רפואי

השימושים של "קורא המוח" של Neurosteer יוצאים מגבולות הרפואה, וכבר נעשו ניסויים גם בתחומים אחרים: בדיקת רמת הריכוז של תלמידים כשהם פותרים תרגילים במתמטיקה או עושים פעילות לימודית אחרת. במקרה זה, הנתונים שיתקבלו יסייעו למורים להבין מה גורם לכל תלמיד להיות מרוכז וכך הם יוכלו להנגיש את החומרים הלימודיים בצורה שתשמור על תשומת לב וריכוז מקסימלי, שכן בעוד שלתלמיד אחד קל יותר להבין הדגמה באנימציה, תלמיד אחר מעדיף לקרוא טקסטים כסיפור. זה עובד גם הפוך: אם רוצים שהתלמיד יאמן חלקים ספציפיים של המוח, למשל זיכרון לטוח קצר לעומת קריאה מהירה, המוניטור מעבד את התהליך הקוגניטיבי, מבין היכן הקושי ולמציע דרכים לשיפור הלמידה והאימון.

המוצר, שיהיה נייד, קטן ולביש, יאפשר למטופלים לנהל מחלות מסוימות כמו אפילפסיה, חרדות קליניות, דיפרסיה ואחרות, כשהם משתמשים בו בזמן השינה או בשעות אחר הצהריים למדיטציה. "כשיודעים לנטר ולנתח את נתוני המוח, אפשר לסגל הרגלי חיים שיסייעו במניעת התקפים שונים", מסביר פרופ' אינטרטור.

לאחר שלב הניסויים הקליניים, החברה מתכננת לפתח מוצר רפואי ולפעול לקבלת אישור ה-FDA. בשלב הבא – המטרה היא להפוך את הטכנולוגיה לזמינה יותר ולרתום אותה לתחומי הלייף-סטייל.

Neurosteer, כמו טליאז וחברות נוספות המוזכרות בגיליון זה, משתתפת בביתן הלאומי הישראלי של רשות החדשנות בכנס מדעי החיים הגדול בעולם הנערך השנה בסן דייגו בארצות הברית. יונתן כהן, נציג מחלקת שת"פ אמריקות של הרשות המרכז את משלחת החברות לכנס, מציין כי הביתן הישראלי יוצר עניין רב וכי צפויות מאות פגישות שהחברות יקיימו במהלך ימי הכנס. "מניסיון העבר, ההשתתפות בכנס מועילה מאוד לגיוס השקעות ולקידום שיתופי פעולה עסקיים וטכנולוגיים עם שותפים אמריקאים ואחרים המגיעים לכנסים מסוג זה", הוא אומר.