התעוררות

 

כל הורה מכיר את ההתלבטות: האם לתת לילד את המושכות ולעודד אותו להתפתחות אישית, או לפקח מקרוב אחר מעשיו? האיזון העדין בין פעילות עצמאית לבין השגחה ובקרה הוא קשה להשגה, אך המוח האנושי דווקא שומר עליו בקלות, ומצליח לווסת במדויק את פעילותו-שלו. מדעני מכון ויצמן למדע פיתחו באחרונה שיטה ייחודית, המאפשרת להבין כיצד מבצע המוח משימה מורכבת זו, ובכך מגביר את שליטתו על פעילותו העצמית.

 

המוח מכיל כ-100 מיליארד תאים מסועפים הנקראים נוירונים, אשר מעבירים אותות חשמליים. אותות אלה מקודדים את המידע המאפשר למוח לתזמן את כל הפעילויות המתרחשות בו, ולמעשה לנהל את כל ההתנהגות של בני-האדם ובעלי-החיים. כדי להעביר את הגירוי לתאי העצב השכנים, האות העצבי צריך לעבור את המירווח הצר שבין התאים (הקרוי המירווח הסינאפטי). תהליך זה מתבצע במספר שלבים. בשלב הראשון, בעקבות אותות המגיעים לתא מנוירונים אחרים, הפוטנציאל החשמלי שלו חוצה ערך סף מסוים, וכתוצאה מכך הוא "יורה" אות חשמלי, שגורם לשחרור חומריםשונים מהתא. חומרים אלה - המכונים "מוליכים עצביים" - חוצים את המירווח שבין התאים, ונקלטים על-ידי קולטנים מיוחדים הממוקמים על דופן הנוירון הסמוך, וכך מעבירים אליו את המסר העצבי. מאחר שהרשת העצבית כוללת אין-ספור קשרים בין נוירונים ומעגלי משוב רבים, עלולה הפעילות החשמלית להתפתח במהירות ולגרום ל"ירי" בלתי-פוסק, אשר מתבטא בתופעות כמו הזיות או התקפי עוויתות - כדוגמת אלה המתחוללים במחלת הכיפיון (אפילפסיה). משום כך, ריסון ה"שידור" של האות העצבי הוא שלב חשוב בתקשורת נכונה בין תאי העצב. לכן קיימים תאים מעכבים, אשר שולחים אותות שמפחיתים את הפוטנציאל החשמלי של תאי העצב, ומונעים "ירי" בלתי נשלט של תאי עצב בעקבות גירויים.

 

השאלה שהעסיקה מדענים רבים עסקה בעיתוי שיגורם של האותות המעכבים: האם הם משוגרים באקראי, או שהם מתואמים באופן כלשהו עם האותות המעוררים. המכשול הגדול שניצב בפניהם היה המורכבות העצומה של האירועים המובילים להעברת כל אות - הפוטנציאל החשמלי של תא העצב הוא תוצאה של שילובים רבים מאוד בין אותות מעוררים ומעכבים, כך שלמעשה כמעט אי אפשר לקבוע את התרומה ואת העיתוי של אות יחיד מסוים. שיטה ניסויית חדשה, שפיתחו באחרונה ד"ר אילן למפל והחוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר מיכאל אוקון, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, עשויה לפתור את הקושי. באחד ממחקריו הקודמים החדיר ד"ר למפל אלקטרודות זעירות לתאי עצב, והצליח למדוד, בעת ובעונה אחת, את הפוטנציאל החשמלי של זוגות נוירונים. כך עלה בידו להראות, כי הפוטנציאל החשמלי של תאי עצב סמוכים הוא למעשה דומה מאוד, כך שניתן להסיק כי התאים קולטים שילובים דומים של אותות מרשת תאי העצב המקיפה אותם. על סמך ממצאים אלה הניחו המדענים, כי אם יבדקו זוג תאי עצב סמוכים, ויעבירו דרכם זרם החשמלי באמצעות האלקטרודות הזעירות, הם יוכלו למדוד בנפרד - בעת ובעונה אחת - את תחילת העירור של תא אחד, ואת תחילת העיכוב בתא השני. כך ניתן יהיה לקבוע בדייקנות את העיתוי של שני האירועים,  ולבדוק את המיתאם ביניהם.

 

באופן זה מדדו החוקרים את הפעילות החשמלית של זוגות תאי עצב הממוקמים באיזור מסוים בקליפת המוח של חולדות - אליו מגיע מידע תחושתי מזיפי השפם של החיה. המדידות התבצעו הן בזמן פעילות ספונטנית של תאי העצב, כלומר בהיעדר גירוי תחושתי חיצוני, והן בזמן גירוי תחושתי. מכיוון שהחוקרים מדדו את פעילותם של נוירונים בקליפת המוח המעבדת אותות מזיפי השפם של חולדה, הגירוי התחושתי הושרה בניסוי הזה על ידי הזזתם של הזיפים. החוקרים גילו, כי בשני המקרים האותות המעכבים היו מתוזמנים במידה רבה עם האותות המעוררים - ופיגרו אחריהם רק במספר אלפיות-השנייה. האותות היו מתואמים לא רק מבחינת עיתוי שיגורם, אלא גם בגודלם - ככל שתאי העצב המעוררים שיגרו יחד אות חזק יותר, כך התגברה עוצמת האות שמקורו בתאים המעכבים. ממצאים אלה, שפורסמו באחרונה בכתב העת Nature Neuroscience, מספקים את העדות הישירה הראשונה לכך שאותות מעוררים ומעכבים במוח מתואמים באופן מתמשך ומדויק.

ד"ר למפל: "ממצאים אלה יכולים לשפוך אור על תעלומה בלתי פתורה - האם חוסר איזון בין אותות מעוררים ומעכבים עשוי להסביר חלק מהגורמים להתחוללותן של הפרעות עצביות מסוימות. פתרון התעלומה יאפשר אולי, בעתיד, להשתמש במידע שיתקבל כדי לתכנן ולפתח תרופות שישיבו את שיווי המשקל שהופר".