שומר מסך

מדעני המכון גילו כי פעילות חשמלית של תאי המוח מתקיימת גם כאשר האדם אינו חשוף כלל לגירויים, והוא סבור כי הגיע אל המנוחה והשלווה.

 

מה מתחולל במוח במצב מנוחה? לדוגמה, מה מתרחש באזורים המעבדים מידע ראייתי כאשר אנו עוצמים עיניים? שאלה זו מעסיקה באחרונה חוקרים רבים במקומות שונים בעולם. במחקר חדש הצליחו מדעני מכון ויצמן למדע לפתור את התעלומה, ולהראות כי הפעילות החשמלית של תאי המוח מתקיימת גם כאשר האדם אינו חשוף כלל לגירויים, והוא סבור כי הגיע אל המנוחה והשלווה.

 

במחקרים קודמים שביצעו פרופ' רפי מלאך ותלמיד המחקר יובל ניר, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, וקבוצות מחקר נוספות בעולם, אשר השתמשו במדידות באמצעות דימות מוח תיפקודי (fMRI), עלו ממצאים מפתיעים ושנויים במחלוקת, שלפיהם קיימים גלים של פעילות עצבית במערכות החישה השונות (ראייה, שמיעה, מישוש וכדומה). כל מערכת חישה הראתה פעילות אופיינית, שהתקיימה גם בזמן מנוחה, כאשר המוח אינו מקבל כל גירוי. פעילות זו שילבה את כל האזורים המוחיים השייכים למערכת, ופעלה בתיאום משני צידי המוח - בדומה למתחולל בזמן חישה "אמיתית" המופעלת בתגובה לגירוי. אולם, מדידות ה-fMRI מספקות מידע עקיף על פעילותם של תאי עצב, ולכן אינן מודדות דפוסי פעילות חשמלית מהירים ביותר.

 

כדי לנסות למדוד ישירות פעילות חשמלית במוח, פנו פרופ' מלאך ויובל ניר לעזרתו של פרופ' יצחק פריד מאוניברסיטת קליפורניה בלוס-אנג'לס ומהיחידה לניטור באמצעות רישום חשמלי של גלי מוח (EEG) במרכז הרפואי על-שם סוראסקי בתל-אביב. שיתוף הפעולה הזה איפשר לחוקרים להשתמש בנתונים שנאספו מחולי אפילפסיה לצרכים קליניים, אשר כללו מדידות ישירות של פעילות תאי עצב באזורי מוח שונים. במחקר החדש העלו החוקרים שאלה נוספת: כיצד ייתכן שהפעילות החשמלית במנוחה אינה גורמת הזיות חושיות, כמו חזיונות וקולות שווא?

 

ניתוח המדידות הוכיח מעבר לכל ספק, כי הפעילות החשמלית של המוח אמנם מתקיימת גם בזמן מנוחה, וכי היא מתבצעת באופן מתואם באזורים השונים השייכים למערכות החישה, ובשני עברי המוח (ימין ושמאל). המחקר, שתוצאותיו פורסמו באחרונה בכתב העת Nature Neuroscience, סיפק גם נתונים חדשים על אופיה של פעילות המנוחה: מדובר בתנודות איטיות ביותר, שונות מאוד מההתפרצויות הקצרות והמהירות המאפיינות את תגובת תאי העצב לגירויים - משהו שמזכיר "שומר מסך" במרקעי מחשבים. הבדלים אלה בדינמיקה של הפעילות החשמלית ובעוצמתה יכולים אולי להסביר כיצד יודע המוח להבחין בין אותות שמקורם בגירוי חיצוני לאלה שאינם כרוכים בגירוי, דבר שמונע הופעת הזיות. החוקרים שללו את האפשרות כי מדובר בפעילות מוחית הקשורה בדמיון חזותי - המדידות הראו כי פעילות המנוחה חזקה יותר דווקא בזמן שינה, כולל בשלב השינה שאינו מלווה בחלומות.

 

מהו תפקידן של התנודות האיטיות והשקטות? שאלה זו נותרה, בשלב זה, ללא מענה. אפשרות אחת שמציעים החוקרים היא, שגם תאי העצב, כמו בני-האדם (או לפחות הפילוסופים מביניהם), צריכים "לחשוב" כדי להתקיים. במילים אחרות, חיוניותם והישרדותם של תאי העצב תלויה בפעילותם המתמדת. אפשרות נוספת היא, שהתנודות האיטיות בזמן מנוחה מאפשרות הפעלה מהירה של המערכת במקרה של חשיפה פתאומית לגירוי - ממש כפי ש"הגל השקט" מאפשר שידור אזעקת אמת בעת הצורך, או כפי שרכב המילוט של שודדי בנקים ממתין להם כשמנועו פועל, דבר שמאפשר זינוק מהיר. יובל ניר: "בניגוד לגישה שהייתה מקובלת, שלפיה המוח המצוי במצב מנוחה מופעל באמצעות 'מתג' אשר מפעיל אותו בתגובה לשינויים חיצוניים, הולכת ומתבססת באחרונה גישה שלפיה המוח מצוי במצב של פעילות מתמדת, וכי הגירויים והשינויים הסביבתיים מעצבים ומשנים את אופי פעילותו".

 

פרופ' מלאך: "השילוב שהתקיים במחקר הזה, בין שאלות של מדע בסיסי, הנוגעות לפעולתו של המוח, לבין שיטות קליניות ונתונים שנאספו בבית-החולים, איפשר לפצח חידה שאי-אפשר היהלפתור באמצעות מחקר 'שגרתי' באנשים בריאים. בנוסף, ממצאי המחקר עשויים לאפשר, בעתיד, פיתוח של שיטות איבחון מתקדמות". שיטות איבחון שיתבססו על זיהוי שינויים בדפוסי פעילות המוח בעת מנוחה, לא יחייבו שיתוף פעולה של הנבדקים, מה שיאפשר לאבחן אנשים בזמן שינה, וכן ילדים, חולים קשים או חולים הנתונים בתרדמת.

 

מה בדיוק מתרחש במוח כאשר אנו נזכרים בחוויות מהעבר? כיצד מצליחים תאי העצב שבמוח "להחזיר" לתודעה אירוע שמאוחסן בזיכרון? מחקר של מדעני מכון ויצמן למדע בשיתוף עם מדענים אמריקאיים, שפורסם באחרונה בכתב העת Science, מראה כי בזמן ההיזכרות, המוח למעשה "חי מחדש" את האירועים. כלומר, דפוס הפעילות של תאי המוח בעת ההיזכרות דומה מאד למתרחש בהם בזמן שהאירוע נחווה בפועל. מבחינת המוח, מדובר במעין "שידור חוזר" של החוויה האמיתית, המקורית.

 

חברי צוות המחקר, שכלל את תלמידת המחקר הגר גלברד-שגיב ואת מיכל הראל ממעבדתו של פרופ' רפי מלאך במחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, בשיתוף עם פרופ' יצחק פריד והחוקר הבתר-דוקטוריאלי רועי מוקמל מאוניברסיטת קליפורניה שבלוס אנג'לס, אספו נתונים מחולי אפילפסיה, שבמסגרת הטיפול הרפואי שהם מקבלים מושתלות במוחם אלקטרודות זעירות המאפשרות לעקוב אחר פעילותם של תאי עצב בודדים. החולים צפו ברצף של סרטונים קצרים, שכללו בין היתר קטעים מתוכניות טלוויזיה מוכרות כמו "משפחת סימפסון" ו"סיינפלד", אירועים היסטוריים וקטעי סרטים מפורסמים. במקביל נמדדה הפעילות החשמלית של תאי עצב וצברים של תאי עצב בהיפוקמפוס ובאיזור נוסף בקליפת המוח שלהם (שני אזורים אלה קשורים לזיכרון). החוקרים גילו, כי חלק גדול מהתאים מראים העדפה ברורה לסרטון מסוים או למספר סרטונים מתוך המבחר הגדול של הסרטונים שהוקרנו - העדפה שהתבטאה בפעילות מוגברת של תאי העצב. כעבור דקות אחדות התבקשו הנבדקים להיזכר באופן חפשי בסרטונים בהם צפו, ולדווח בכל פעם שסרטון מסוים עולה למחשבה. פעילות תאי העצב נמדדה שוב - תוך כדי תהליך ההיזכרות.

 

התברר, כי תאי עצב שהראו פעילות מוגברת בעת הצפייה בסרטון מסוים, התנהגו באופן דומה גם בזמן ההיזכרות קצרת הטווח באותו סרטון. הפעילות המוגברת של תאי העצב החלה כשנייה וחצי לפני שהנבדק דיווח על ההיזכרות - כך שהחוקרים יכלו לזהות את הסרטון בו נזכר הנבדק עוד לפני שהנבדק עצמו דיווח על כך. "ייתכן כי פרק הזמן של השנייה וחצי - זמן לא קצר במונחים של המוח - הוא הזמן העובר מהרגע בו ההיזכרות עולה למודעות ועד שהנבדק יכול לדווח עליה. אפשרות אחרת היא, שבחלק מפרק הזמן זה הנבדק עצמו עדיין אינו מודע לזיכרון שעלה בו, והפעילות בה אנו צופים היא חלק מהפעילות המוחית המעלה את הזיכרון למודעות", אומרת הגר גלברד-שגיב.