שיטה מתקדמת להבחנה בין גידולים סרטניים לגושים שפירים באמצעות תהודה מגנטית, שפיתחו פרופ' הדסה דגני וקבוצת המחקר שלה ממכון ויצמן למדע, קיבלה באחרונה "אור ירוק" ממינהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA). משמעות הדבר היא, ששיטת האיבחון המתקדמת, הבלתי-חודרנית, אשר עשויה לחסוך מנבדקים רבים את הסבל הכרוך בביצוע בדיקות ביופסיה חודרניות, תיושם בקרוב בשורה של מרכזים רפואיים בעולם.

 

השיטה מבוססת על הזרקת חומר ניגוד לזרם הדם של הנבדק, ומעקב אחריו באמצעות מערכת דימות בתהודה מגנטית (MRI). חומר הניגוד חודר לגידול סרטני ומתפזר בו בקצב ובאופן שונה מהדרך שבה הוא חודר ומתפזר בגידול שפיר. מערכת ה-MRI מזהה את ההבדלים האלה, וכך היא מבחינה - באופן בלתי-חודרני וללא התערבות ניתוחית - בין גידולים סרטניים לגידולים שפירים. שיטתה החדשה של פרופ' דגני כוללת שיפורים ודרכי מדידה חדשות, המתבטאים, בין היתר, בביצוע המדידה בשלוש נקודות מוגדרות בזמן, והשוואת הנתונים המתקבלים וניתוחם במערכת ייחודית. לכן קרויה השיטה בקיצור בשם 3TP. השיטה ניתנת ליישום באמצעות סורקי ה-MRI הרגילים המצויים כיום בבתי- חולים במרכזים רפואיים רבים בארץ ובעולם, וייחודה בכך שהיא מאפשרת קבלת מידע "חד" ומפורט המוביל לאיבחון מדויק מזה שמתקבל במדידות MRI רגילות.

 

בנוסף להבחנה בין גידולים סרטניים לגידולים שפירים, השיטה מספקת גם מידע על התפתחותם של כלי דם מיקרוסקופיים באיזור הגידול, דבר שעשוי לסייע בחיזוי קצב התפתחותו של הגידול. יכולת החיזוי נובעת מהעובדה שהתפתחות כלי דם היא תנאי הכרחי להתפתחותם של גידולים סרטניים: כלי הדם משמשים להובלת חמצן ומזון אל תאי הגידול. העדר דרכי התובלה האלה גורם בהכרח להאטה ואף לבלימת התפתחותו של הגידול. יכולתה של המערכת לבחון גידולים קטנים מאוד מאפשרת לה להקדים במידה ניכרת את איבחון הגידול.

 

שיטת ה-3TP של פרופ' דגני מאפשרת גם מעקב אחר גודל המרווחים הבין-תאיים, דבר שעשוי לסייע בבחינת יעילותם של טיפולים תרופתיים. כך, למשל, הפחתה בצפיפותם של כלי דם והרחבת המרווחים הבין-תאיים (שמשמעותה הפחתה בצפיפות התאים באיזור) עשויות להעיד על הצלחתו של טיפול תרופתי בבלימת התפתחותו של הגידול.

 

בשנים האחרונות נבחנה השיטה בניסויים קליניים של איבחון סרטן השד שהתנהלו במספר מרכזים רפואיים בארצות הברית, ובמסגרתם הושוו ממצאי השיטה הבלתי- חודרנית לתוצאות של בדיקות ביופסיה שבוצעו באותם נבדקים. התוצאה: בדיקות ה-3TP הצליחו לזהות כמעט 100% הסרטניים המוצקים שקוטרם היה חמישה מילימטרים או יותר. בניסויים שבהם נכללו כל הבדיקות, כולל חולות ב- DCIS, סרטן תעלות החלב בשד (סוג של סרטן מותחם שלא מתפשט ולא מייצר גושים), אחוז הדיוק היה כ-90%.

 

פרופ' דגני אומרת, שהשיטה נוחה וידידותית למשתמש בה, אפשר להפעילה בהצלחה ללא קושי מיוחד, ולקבל תשובה מיידית החוסכת מהנבדקים דאגה ומתח נפשי. היא מקווה שבעתיד אפשר יהיה להשתמש בשיטה לאיבחון מהיר ויעיל של סוגי סרטן נוספים, מעבר לסרטן השד וסרטן בלוטת הערמונית. למעשה, בקרוב עומד להתחיל מחקר שנועד לבחון את יכולתה של השיטה לאבחן שלבים מוקדמים של סרטן הריאה.

 

חברת "ידע" של מכון ויצמן למדע, העוסקת בקידום יישומים תעשייתיים המבוססים על פירות מחקריהם של מדעני המכון, העניקה לחברה האמריקאית 3TP LLC רישיון בלעדי למיסחור השיטה. 3TP LLC ביקשה וקיבלה "אור ירוק" לשימוש רפואי בשיטה ממינהל המזון והתרופות של ארה"ב (FDA). עכשיו נבחנות בקשות דומות של החברה להפיץ וליישם את השיטה גם בבתי-חולים בקנדה, בישראל ובאירופה.

 

 

 

 

איך קורה שנער שנמשך לזוחלים, הקדיש ימים רבים לצפייה בהם, למד את אורחותיהם, ובהיותו חייל בן 19 בלבד פירסם מחקר מקיף על האקולוגיה של נחשי ארץ ישראל, מוצא את עצמו במעבדה לנוירוביולוגיה? ד"ר אילן למפל מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע (שהיה הנער הזה), עונה על השאלה הזאת בפשטות: "המורכבות של מרכז הראייה במוח מרתקת אותי עוד יותר. באיזור זה של המוח מצויים מיליארדי תאי עצב הפועלים יחד במאמץ 'לעשות סדר' באותות העצביים המגיעים אל המוח מהעיניים. מדובר במערכת מורכבת מאוד שאנו רחוקים מלהבין את מנגנוני הפעולה שלה. ככל שהמחקר מתפתח, ואנו לומדים יותר, עולות שאלות חדשות, ומתברר שהמוח הרבה יותר מסובך משסברנו".

 

מחקריו של ד"ר למפל מציבים אתגר לפני התפיסה המקובלת באשר לדרך שבה הנוירונים שבאיזור הראייה במוח מעבדים מידע ולתקשורת שהם מנהלים ביניהם. כשהוא מחזיק עט לפניו, הוא מדגים את העיקרון שלפיו התפיסה הראייתית שלנו באשר לעצם כלשהו אינה משתנה אם נביט באותו עצם פעם אחת או מאות פעמים. לעיני הצופה, העט נשאר יציב וקבוע. אבל הנוירונים במוחו של המתבונן אינם מצויים במצב קבוע, נהפוך הוא: הם "יורים" אותות חשמליים המשוגרים לעבר תאי עצב אחרים, כאשר עוצמת האותות משתנה ללא הרף, ובמידה משמעותית. "זה פרדוקס", אומר ד"ר למפל, "מצד אחד, התפיסה הראייתית שלנו יציבה מאוד, אבל מצד שני, באותו זמן מתחוללת שונות רבה בפעילות העצבית".

 

השונות בעוצמת האותות העצביים של הנוירונים המשתתפים נחשבה עד כה למעין רעש אקראי, חסר משמעות, המלווה את פעולת המערכת. אבל במחקריו הנוכחיים הצליח ד"ר למפל להוכיח, שה"רעש" הזה אינו אקראי כל עיקר. הוא רשם את האותות שנקלטו באותו זמן בשני תאים שונים, וכך חשף את העובדה שברוב הנוירונים בקבוצה התקבלו תבניות כמעט זהות של "רעש". בעקבות מחקריו אלה הוא משער, שהרעש מתפקד כמעין "מגבר" שמאפשר העברת אותות חלשים מתא עצב אחד למשנהו. אבל כיצד מצליח המוח להבחין בין הרעש לבין האותות האמיתיים שמגיעים מהעיניים? שאלה זו תעמוד במוקד מחקריו הקרובים של ד"ר למפל.

 

במחקר שמתנהל בימים אלה בוחן ד"ר למפל רמזים המצביעים על כך שתכונות מסוימות של תאי העצב באזור הראייה במוח הן דינמיות, כלומר, הן אינן מתקבעות עם התבגרות בעל-החיים או האדם, אלא משתנות בתגובה לחוויות חזותיות המתחוללות בכל משך החיים. כדי לגלות כיצד התכונות הללו משתנות, הוא חוקר נוירונים בודדים במוח החי, ומנסה לבדוק את ההשפעה של גירויים ראיתיים שונים על התאים.

 

למפל מסביר, שכל המחקרים האלה מתחילים בשאלה פשוטה אחת - "איך התא הבודד מעבד מידע?" כדי לחפש את התשובה לשאלה הבסיסית הזאת, הוא משתמש ברישום תוך-תאי. שיטה זו מבוססת על שימוש במיקרו-אלקטרודות המאפשרות למדוד ישירות את הפעילות החשמלית של תא עצב חי ופועל. כך אפשר להשוות בין קלט לפלט, ולהבחין איך התא מעבד ו"מפרש" את המידע שקיבל לפני שהוא מעביר אותו הלאה. השיטה גם מאפשרת לבדוק תאים סמוכים בעת ובעונה אחת, דבר שמאפשר לראות מהם הקלטים המשותפים לתאים, הגורמים לכך שהתאים האלה "יורים" אותות חשמליים יחד, או מתיהם מעבירים ביניהם אותות.

 

היכולת להתבונן ולמדוד את המתחולל בתא עצב יחיד מאפשרת לד"ר למפל לרדת לשורשיהן של הפעילויות הבסיסיות ביותר של המוח. ד"ר למפל: "איזה שינוי חל במידע כאשר הוא עובר בתא? מה טיב הקישוריות בין תאים? מה משמעות האות שעובר בין התאים? אלה שאלות היסוד שאנו חייבים לשאול לפני שנוכל לשאול את השאלה הגדולה יותר: כיצד אנחנו רואים?"

 

 

 

רבים מאתנו היו בוודאי שמחים לגלות כי ניתן למחוק זיכרונות בלתי-נעימים. ליכולת כזו עשויה להיות משמעות מיוחדת כאשר מדובר בזיכרונות טראומטיים, המשבשים את חייו של הזוכר. ייתכן שבעתיד נוכל למחוק או לפחות לעמעם זיכרונות מסוגים מסוימים באופן מבוקר. כלל חדש בפעולת המוח, שהתגלה באחרונה על-ידי מדעני מכון וייצמן למדע בראשותו של פרופ' ידין דודאי מהמחלקה לנוירוביולוגיה, עשוי להצעיד אותנו צעד חשוב קדימה בדרך להשגת מטרה זו.

 

כל זיכרון שאנו רוכשים עובר מיד לאחר רכישתו תהליך של הבשלה (קונסולידציה), שבה הוא נעשה עמיד לגירויים חיצוניים ולתרופות שונות העלולים למחוק אותו. עד לא מכבר מקובל היה, שתהליך ההבשלה הזה מתרחש רק פעם אחת בחייו של הזיכרון, ומשנסגר חלון הזמנים של הרגישות ל"מוחקי הזיכרון" הללו (בדרך כלל כשעה-שעתיים לאחר שהזיכרון נרכש), נותרת העמידות בעינה לכל משך קיומו של אותו זיכרון. אולם באחרונה החלו להימצא עדויות לכך, שייתכן כי זיכרון הופך מחדש להיות רגיש להפרעות למשך זמן קצר לאחר שנשלף (כלומר מיד לאחר שנעשה בו שימוש). אם אכן אלה הם פני הדברים, כי אז פירושו של דבר שאם המוח נזכר בדבר מה, מיד לאחר ההיזכרות ניתן יהיה להפעיל מחדש את הגורמים "מוחקי הזיכרון" ולמחוק את הזיכרון, אף כי עבר זמן רב, אפילו שנים, מאז נרכש.

 

הבעיה הייתה, שניסויים בנושא חדשני זה,במעבדות מובילות בעולם, הראו כי במקרים מסוימים ניתן אולי למחוק זיכרון ישן עם שליפתו, אך במקרים אחרים לא נמצאה עדות לכך.

 

קבוצתו של פרופ' דודאי זיהתה עתה כלל חדש בפעולת מערכות הזיכרון במוח, שמלבד האור שהוא מטיל על הדרך שבה המוח פועל ועל יציבותם של זיכרונות, מסוגל גם להסביר את אי-ההתאמה בין המחקרים השונים. הכלל שהתגלה קובע באילו תנאים הופך הזיכרון הנשלף לרגיש מחדש לפעילות אפשרית של "מוחקי הזיכרון". כדי להבין כלל זה, ראוי לזכור כי לפיסות מידע רבות המצויות בזיכרוננו יש הקשרים רבים שחלקם סותרים זה את זה (קונפליקטיים). למשל, מזון מסוים יכול להיזכר בהקשר טעים או לא-טעים, אדם מסוים יכול להיזכר בהקשר נעים או לא נעים, ועוד. כאשר אנו טועמים אותו מזון או רואים אותו מכר, נשלפים כהרף עין בזיכרוננו כל ההקשרים הללו גם יחד, או אחדים מהם, אך בסופו של דבר, רק אחד מהם מכתיב את ההתנהגות יותר מאחרים (כלומר הופך לדומיננטי). זיכרון זה הוא שיקבע, למשל, אם נאכל את המזון או נדחה אותו, או אם נחייך למכרנו או שמא נתעלם ממנו. קבוצתו של פרופ' דודאי גילתה, כי רק אותו זיכרון ש"זכה בתחרות" עלה אל פני השטח בעקבות השליפה והשתלט על ההתנהגות, נחשף מחדש לחלון זמנים של רגישות, והוא חייב להבשיל מחדש בטרם יחזור ויתקבע כזיכרון ארוך טווח. במילים אחרות, הזיכרון "המנצח" עלול בתנאים מסוימים, כתוצאה מניצחונו, להפסיד את עתידו. בלשון תמציתית יותר, ניתן לומר כי יציבותו של זיכרון נשלף עומדת ביחס הפוך לדומיננטיות שלו. תגלית זו עשויה לסייע בעתיד לפיתוח שיטות למחיקת זיכרונות לא רצויים, וכתוצאה מכך אולי אף לטיפול בטראומות נפשיות.

 

מחקרים העוסקים בבסיס הפיסי של תכונותיו ומנגנוניו הבסיסיים של הזיכרון, ובמיוחד כאלו הדורשים התערבויות כימיות ואחרות, נעשים בבעלי-חיים. את ניסוייהם בנושא זה ביצעו פרופ' דודאי וחברי קבוצת המחקר שלו בחולדות ובדגים, המתאימים במיוחד לצורך המחקר: החולדות למדו לזכור טעמים, הדגים למדו לזכור הבזקי אור, ובשני המקרים אומנו בעלי-החיים לזכור זיכרונות סותרים, כלומר טעם הוא לפעמים טוב ולפעמים רע, אות האור מבשר סכנה או איננו מבשר אותה. בשני המינים אפשר היה להראות שההקשר הדומיננטי, זה שניצח והכתיב את ההתנהגות לאחר השליפה, רק הוא זה שאפשר היה למוחקו באמצעות מתן תרופות מתאימות תוך דקות ספורות מרגע שליפתו. העובדה שככל שהדברים אמורים ב"חומרה הבסיסית" של מערכות הזיכרון במוח מתקיים דמיון רב מאוד בין המינים השונים של בעלי חיים, לרבות בני אדם, פותחת את הפתח לתקווה שתרופות לא רעילות שתימצאנה יעילות במחיקה הזיכרון בדרך זו בבעלי-חיים תפעלנה פעולה דומה גם בבני אדם. עם זאת, עד כה טרם נבחנה הדרך לבצע את התהליך בבני אדם.

 

תוצאות המחקר התפרסמו באחרונה בכתב העת המדעי "סיינס". בצוות המחקר השתתפו, מלבד פרופ' דודאי, תלמידי המחקר מרק אייזנברג, טלי קובילו ודיאגו ברמן.

 

 

ספקן: מיליארדי תאי עצב פועלים יחד במוח בתהליך הראייה. מכיוון שכל תא עצב הוא מערכת מורכבת מאוד בפני עצמה, נראה שלא יהיה זה מציאותי לצפות שמחשבים יוכלו לראות.

 

מדען: זו סיבה טובה להתחיל לעבוד על זה.אם אפשר היה לגרום למחשב לראות, לחקות את תהליך הראייה הטבעי, היו נוספות לחיינו אפשרויות רבות ומלהיבות. מחשבים יוכלו להוות "עין נוספת" שתפעל בחדרי ניתוח ותזעיק את הרופאים כשבעיות כלשהן יחלו להתהוות; יעילותן של מערכות אבטחה תשופר ללא הכר; חנויות גדולות יוכלו להשתמש במחשבים כדי לזהות כשלי תחזוקה או לעקוב אחר חשודים בגניבה; ומפעלי תעשייה יפעילו "עיניים ממוחשבות" כדי לזהות תקלות בפסי ייצור. ואם לא די בכל אלה, הרי שמחקר בתחום זה עשוי לשפוך אור על הדרך שבה המוח שלנו מעבד את הקלט העצבי המגיע אליו מהעיניים שרואות את התמונה שלפנינו.

 

הבעיה היא בדרך שבה מחשבים "קוראים" דימויים ותמונות. הם רואים אותם כצירוף של ריבועים קטנים ("פיקסלים"), שנושאים רק סוג אחד של מידע: צבע. אבל צבע עשוי להיות מדריך כוזב כשמדובר בהבחנה בין אובייקטים. פרפר צהוב הנמצא על פרח צהוב עשוי להיראות למחשב כחלק מהפרח. ליצן, המציג צבעים רבים, יכול להיראות כמספר אובייקטים שונים. זברה, שלה שני צבעים המתחלפים לסירוגין, יכולה להיראות למחשב כאוסף של סרטים שאין ביניהם קשר.

 

כדי לפתח את יכולתם של מחשבים לראות החלו כמה מדענים ממכון ויצמן למדע לפעול באסטרטגיית פעולה המתנהלת "מלמטה כלפי מעלה". באסטרטגיה זו תהליך ניתוח המידע מתחיל מפיקסל בודד. כלומר, בשלב הראשון מבצע המחשב השוואה בין כל פיקסל בתמונה למשנהו, לפי צבע. כשנוצרות קבוצות פיקסלים המאורגנות לפי הצבע, עובר המחשב להשוואה בין הקבוצות, אלא שהפעם הוא מוסיף להשוואת צבע מדדים מורכבים יותר: טקסטורה (הפסים השחורים והלבנים של הזברה מתגלים כ"טקסטורה" הקיימת בתוך אובייקט אחד ויחיד); צורה (כל פיקסל בודד דומה בתכלית לכל פיקסל בודד אחר, אבל קבוצות של פיקסלים יוצרות צורות רבות ושונות); ועוד. קבוצות שמדדים רבים משותפים להן ייחשבו על-ידי המחשב כחלקים שונים של אובייקט אחד, או של קבוצה גדולה שתושווה לקבוצות גדולות אחרות. ככל שהקבוצות גדולות יותר, המדדים להשוואה ביניהן נעשים רבים ומורכבים יותר. ריבוי הגורמים ומורכבותם מקטין מאוד את טווח הטעות האפשרית של המחשב המפרש את התמונה הנצפית. בדרך זו הצליחו מדעני המכון להשיג שיפור ניכר ביכולתו של המחשב להבחין בין אובייקטים שונים. את המחקר ביצע ד"ר איתן שרון, במסגרת עבודת דוקטורט שהכין בהנחייתם של פרופ' אחי ברנד ופרופ' רונן בצרי, בהשתתפות ד"ר מרב גלון, כולם מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן למדע.

 

התהליך החדש של עיבוד המידע החזותי אמנם מורכב למדי, אבל על-אף זאת הוא מבוצע במהירות רבה יותר בהשוואה לזמן שנדרש לתהליכים אחרים לעיבוד תמונה, שמידת מורכבותם דומה. גורם היתרון כאן הוא המיעוט היחסי של מדדים המושווים בשלביו הראשונים של התהליך, כאשר המחשב משווה פיקסלים בודדים או קבוצות קטנות. התוצאות המתקבלות בחישובים ראשוניים אלה מסייעות באופן מצטבר להשגת הפתרונות בשלבים המתקדמים והמורכבים יותר של התהליך.