גלי פעילות עצבית במוח מספקים מידע על אירועים קוגניטיביים שהתרחשו בו בעבר

כמה טוב היה לו יכולנו "לחפור" בקליפת המוח, כמו ארכיאולוגים, ולגלות שם ממצאים שיחשפו את כישרונותינו, את התנסויות העבר שלנו, דברים שלמדנו – לקבל תמונה ייחודית ומלאה של האישיות. מחקר חדש רומז כי המשאלה הזו עשויה, יום אחד, להתגשם. המחקר מגלה כי גלי פעילות ספונטניים במוח האדם מבטאים את ה"עקבות" של דברים חשובים שהתרחשו במוח – גם כעבור יממה מזמן התרחשותם. יתכן כי גלי מוח אלה פותחים חלון שיאפשר לנו להציץ על ההיסטוריה של תהליכי הקוגניציה במוח, וגם לאבחן תפקוד מוחי לא תקין, המאפיין, לדוגמה, פיגור שכלי, אוטיזם והפרעות נפשיות.

מקור התגלית הנוכחית הוא בממצא שהתגלה במערכת הראייה האנושית לפני מספר שנים בקבוצתו של פרופ' רפי מלאך, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, ובאזורי מוח אחרים על-ידי קבוצות מחקר נוספות, ולפיו המוח לא נח לרגע – גם במצבים בהם האדם עצמו נמצא במנוחה. התברר כי גם כשהאדם אינו חשוף לכל גירוי, אמיתי או מדומיין, למשל במנוחה ובעיניים עצומות, מופיעים במוח גלים איטיים של פעילות עצבית – שונים מאוד מההתפרצויות הקצרות והמהירות המאפיינות את עיבוד המידע הרגיל במוח. גלים איטיים אלה, המכונים "גלים ספונטניים" או "גלי מצב מנוחה", נעים באופן מאורגן להפליא בין חלקי קליפת המוח ויוצרים תבניות מורכבות חוזרות וסימטריות. השאלה המסקרנת היא מה אפשר ללמוד מתבניות מורכבות אלה ומה משמעותן?

מחקר שהובילה תלמידת המחקר טל הרמלך, בהנחייתם של פרופ' רפי מלאך וד"ר סון פרמינגר, יצא לדרכו מההשערה שתבניות הפעילות המוחית בזמן המנוחה מהוות מעין "ארכיון" של התנסויות קודמות של הפרט. למעשה, כל התנסות שאנו עוברים מפעילה את רשתות המוח, והפעלה זו מובילה לשינוי ארוך טווח בקשרים בין תאי המוח. יכולת שינוי זו נקראת הגמישות המוחית של המוח (פלסטיות מוחית). השערת החוקרים הייתה שבעקבות התנסויות שונות לאורך חיינו נוצרות תבניות מוח מוטמעות שהינן מעין "ציפיות מוקדמות" הנמצאות במוח עוד לפני ביצוע משימה מנטלית כל שהיא – ציפיות הממלאות תפקיד חיוני, למשל, ביכולת שלנו ליצור תמונה בעלת משמעות מהמידע החלקי המגיע מהעיניים. העדפות כאלה קובעות, לדוגמה, שהמוח יבטא יכולת מוגברת לזיהוי פנים או לקבלת החלטות. אוסף כל הידע המוקדם הזה מובנה לתוך הקשרים בין תאי העצב. קשרים אלה מתבטאים בתבנית גלי המנוחה.

המדענים תכננו ניסוי שבו הנבדקים חוו התנסות שיצרה הפעלה ממוקדת וממושבת של רשת עצבית. השפעתה ארוכת הטווח של התנסות ממוקדת זו על גלי המוח במנוחה נמדדה בתנאי מעבדה. בשלב הראשון, המתנדבים הוכנסו למכשיר דימות בתהודה מגנטית (fMRI), שם התבקשו לדמיין את עצמם במצב של צורך בקבלת החלטה במהירות. כך הפעילו באופן ממוקד אזור מסוים באונה הקדמית, האחראי על תהליכי קבלת החלטות. הנבדקים קיבלו משוב מידי על מידת הצלחתם בהפעלת האזור: הפעילות המוחית באזור זה תורגמה לצליל, וככל שהפעילות התגברה, כך הצליל התחזק. באופן זה יכלו הנבדקים להפעיל בצורה חזקה ומתמשכת רשת של אזורים הקשורים לקבלת החלטות. המדענים שיערו שכתוצאה מהפעלה זו, יתחזקו הקשרים בין חלקי הרשת, כך שאפשר יהיה לראות את עקבות ההתחזקות בפעילות הספונטנית של קליפת המוח גם במצב מנוחה.

הגלים הספונטניים במצב המנוחה של הנבדקים נסרקו באמצעות fMRI לפני ההפעלה הממוקדת, מיד לאחריה, וכן ביום שלמחרת, במטרה לבחון את השפעת התהליך על גלי המנוחה לאורך זמן. הממצאים, שהתפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Journal of Neuroscience, הראו כי ההפעלה אומנם עיצבה מחדש את מבנה הקשרים, ובנייה חדשה זו השאירה את חותמה בתבנית גלי המנוחה. באופן מפתיע התברר שהעיצוב המחודש של גלי המנוחה המשיך והתחזק אף יותר למחרת האימון. אופן עיצוב התבניות הפעילות המוחית התאים לתיאוריות של למידה מוחית. לפי התיאוריה הקלאסית של דונלד הב, מאמצע המאה ה-20, כאשר שני תאי עצב בעלי קשר פועלים בעת ובעונה אחת, הקשרים ביניהם מתחזקים. לעומת זאת במצב של פעילות לא מתואמת, הקשרים בין שני תאי העצב נחלשים. באופן דומה, תבניות גלי המנוחה לאחר האימון הראו חיזוק התיאום (סינכרון) בין אזורי מוח שהופעלו ביחד בזמן האימון, וירידה בתיאום בין אזורים שעברו דיכוי בזמן האימון.

המחקר פותח אפשרות להשתמש בגלי המנוחה של המוח ככלי למיפוי "אירועים קוגניטיביים" שהתרחשו במוח הפרט בעברו הקרוב. מעבר לכך, בהיבט רחב יותר, הוא רומז כי פעילות המנוחה במוח האדם מהווה תיעוד מפורט של החותם שעיצבה ההיסטוריה הקוגניטיבית של הפרט. באופן כללי יותר, יתכן כי כל הפרופיל האישיותי שלנו – כל כישרון, מגבלה, נטייה ולמידה, משאירים את חותמם בתבנית גלי המנוחה במוחנו, ותורמים לעיצובה. "כיום אנחנו יודעים יותר ויותר על העקרונות הכלליים לפיהם המוח פועל, אבל איננו יודעים מה גורם להבדלים בין אנשים", אומר פרופ' מלאך. "יתכן שהפעילות של המוח בזמן מנוחה תאפשר לנו בעתיד לקבל ביטוי אובייקטיבי לפרופיל הייחודי של כל פרט". האפשרות הזו עשויה להיות חשובה במיוחד כשמדובר בפתולוגיות של המוח, כמו אוטיזם, סכיזופרניה, או איבוד הכרה. יתכן שמיפוי פעילות המוח במצב מנוחה יספק תובנות נוספות על השיבושים שנגרמים למוח במצבים אלה, ויקל על האיבחון שלהם.

מידע נוסף אפשר לקבל במשרד דובר מכון ויצמן למדע: 08-934-3856