הדברים שלא יודעים על המוח
טכנולוגיות חדשות שופכות אור על התעלומה הביולוגית הגדולה ביותר: כיצד המוח האנושי פועל?
מאת: קארל זימר | צילום: רוברט קלארק
"ייקח לי רגע למצוא את המוח שלך," אומר חוקר העצבים ואן וודין. הוא מלטף את זקנו האפרפר, רוכן מעל צג המחשב שלו ומעלעל באוסף של קבצים. בכונן של וודין מאוחסנים מאות מוחות של קופים, חולדות ובני אדם (ובהם מוחי שלי) בהדמיות תלת-ממדיות, מפורטות להפליא. וודין הציע לקחת אותי למסע בתוך ראשי. "נסייר בכל אתרי התיירות החשובים," הוא מבטיח לי בחיוך.
זהו הביקור השני שלי במרכז מרטינוס לדימות ביו-רפואי בבוסטון. בביקור הראשון, לפני כמה שבועות, התנדבתי לשמש שפן ניסיונות לוודין ולעמיתיו. הושכבתי על משטח טיפולים בחדר שבו הסורק המשוכלל פועל, כשפדחתי מונחת בתוך תיבת פלסטיק פתוחה. רדיולוג הניח קסדת פלסטיק לבנה על פניי. הבטתי בו דרך שני חרכי העיניים כשהידק את הברגת הקסדה, כדי ש-96 האנטנות הזעירות המותקנות בה יהיו קרובות אל מוחי די הצורך בשביל לקלוט את גלי הרדיו שהוא עמד לשדר. משטח הטיפולים החליק לתוך לועו הגלילי של הסורק, ואני נזכרתי בסרט "האיש במסכת הברזל".
הסריקה שעברתי נעשתה במסגרת משימתי לתעד את אחת המהפכות המדעיות הגדולות של ימינו: ההתקדמות המדהימה בחקר פעולתו של מוח האדם. כמה חוקרי עצבים מתמקדים במבנה המפורט של תאי עצב (נוירונים) יחידים, ואחרים מתחקים על הביוכימיה של המוח. שאיפתם היא לברר כיצד מיליארדי תאי העצב מייצרים אלפי סוגים שונים של חלבונים ומשתמשים בהם. בד בבד חוקרים נוספים, ובהם וודין, יוצרים מצגות של חיווט המוח, ברמת פירוט חסרת תקדים. הם מדמים את אותה רשת של כ-160,000 קילומטרים של סיבי עצב, הידועה בשם החומר הלבן, שמקשרת בין רכיביו השונים של המוח ומחוללת את כל מה שאנחנו חושבים, מרגישים ותופשים.
חוקרי עצבים הרואים את המוח בפעולתו יכולים לראות גם את פגמיו. הם מתחילים לזהות הבדלים מבניים בין מוחות רגילים למוחותיהם של הסובלים מהפרעות כמו סכיזופרניה, אוטיזם או מחלת אלצהיימר. כאשר ימפו את המוח בפירוט רב יותר אולי ילמדו כיצד לאבחן מחלות באמצעות השפעותיהן על הגוף, ואולי אפילו יבינו מהיכן נובעות ההפרעות הללו.
מכל הדרכים החדשות לדימות המוח, המרשימה ביותר היא אולי זו שהמציא הפסיכיאטר וחוקר העצבים קארל דיסרות מאוניברסיטת סטנפורד ביחד עם עמיתיו. כדי לראות את המוח הם קודם כל מעלימים אותו.
בביקורי במעבדתו של דיסרות הראו לי צנצנת זכוכית שהכילה מוח כמעט שקוף של עכבר. אין צורך לומר שמוחות רגילים, של בני אדם או של עכברים, הם אטומים, משום שתאיהם מוקפים בשומן ובתרכובות אחרות החוסמות את האור. יתרונו של המוח השקוף נעוץ בכך שניתן להציץ לתוך מנגנוניו בעודו נותר שלם.
בעבודה משותפת מצאו דיסרות והחוקר קוואנגחון צ'ונג מתכון שמחליף את התרכובות מפזרות האור של המוח במולקולות שקופות. אחרי שהם גורמים למוח של עכבר להיות שקוף הם יכולים לטבול אותו בסמנים כימיים זוהרים הנצמדים רק לחלבונים מסוימים או להתחקות על נתיב מסוים המקשר בין תאי עצב באזורים מרוחקים של המוח. בשלב הבא אפשר לשטוף קבוצה אחת של כימיקלים ולהוסיף אחרת, שתגלה את מקומו ואת מבנהו של תא עצב מסוג אחר. ההליך הזה מתיר את הקשר הגורדי של המעגלים העצביים בזה אחר זה. "אין צורך לפרק את המכשיר כדי לראות את החיווט שלו," דיסרות מסביר.
הכתבה המלאה פורסמה בגיליון פברואר 2014 של מגזין נשיונל ג'יאוגרפיק
להצטרפות למינוי »זהו הביקור השני שלי במרכז מרטינוס לדימות ביו-רפואי בבוסטון. בביקור הראשון, לפני כמה שבועות, התנדבתי לשמש שפן ניסיונות לוודין ולעמיתיו. הושכבתי על משטח טיפולים בחדר שבו הסורק המשוכלל פועל, כשפדחתי מונחת בתוך תיבת פלסטיק פתוחה. רדיולוג הניח קסדת פלסטיק לבנה על פניי. הבטתי בו דרך שני חרכי העיניים כשהידק את הברגת הקסדה, כדי ש-96 האנטנות הזעירות המותקנות בה יהיו קרובות אל מוחי די הצורך בשביל לקלוט את גלי הרדיו שהוא עמד לשדר. משטח הטיפולים החליק לתוך לועו הגלילי של הסורק, ואני נזכרתי בסרט "האיש במסכת הברזל".
הסריקה שעברתי נעשתה במסגרת משימתי לתעד את אחת המהפכות המדעיות הגדולות של ימינו: ההתקדמות המדהימה בחקר פעולתו של מוח האדם. כמה חוקרי עצבים מתמקדים במבנה המפורט של תאי עצב (נוירונים) יחידים, ואחרים מתחקים על הביוכימיה של המוח. שאיפתם היא לברר כיצד מיליארדי תאי העצב מייצרים אלפי סוגים שונים של חלבונים ומשתמשים בהם. בד בבד חוקרים נוספים, ובהם וודין, יוצרים מצגות של חיווט המוח, ברמת פירוט חסרת תקדים. הם מדמים את אותה רשת של כ-160,000 קילומטרים של סיבי עצב, הידועה בשם החומר הלבן, שמקשרת בין רכיביו השונים של המוח ומחוללת את כל מה שאנחנו חושבים, מרגישים ותופשים.
חוקרי עצבים הרואים את המוח בפעולתו יכולים לראות גם את פגמיו. הם מתחילים לזהות הבדלים מבניים בין מוחות רגילים למוחותיהם של הסובלים מהפרעות כמו סכיזופרניה, אוטיזם או מחלת אלצהיימר. כאשר ימפו את המוח בפירוט רב יותר אולי ילמדו כיצד לאבחן מחלות באמצעות השפעותיהן על הגוף, ואולי אפילו יבינו מהיכן נובעות ההפרעות הללו.
מכל הדרכים החדשות לדימות המוח, המרשימה ביותר היא אולי זו שהמציא הפסיכיאטר וחוקר העצבים קארל דיסרות מאוניברסיטת סטנפורד ביחד עם עמיתיו. כדי לראות את המוח הם קודם כל מעלימים אותו.
בביקורי במעבדתו של דיסרות הראו לי צנצנת זכוכית שהכילה מוח כמעט שקוף של עכבר. אין צורך לומר שמוחות רגילים, של בני אדם או של עכברים, הם אטומים, משום שתאיהם מוקפים בשומן ובתרכובות אחרות החוסמות את האור. יתרונו של המוח השקוף נעוץ בכך שניתן להציץ לתוך מנגנוניו בעודו נותר שלם.
בעבודה משותפת מצאו דיסרות והחוקר קוואנגחון צ'ונג מתכון שמחליף את התרכובות מפזרות האור של המוח במולקולות שקופות. אחרי שהם גורמים למוח של עכבר להיות שקוף הם יכולים לטבול אותו בסמנים כימיים זוהרים הנצמדים רק לחלבונים מסוימים או להתחקות על נתיב מסוים המקשר בין תאי עצב באזורים מרוחקים של המוח. בשלב הבא אפשר לשטוף קבוצה אחת של כימיקלים ולהוסיף אחרת, שתגלה את מקומו ואת מבנהו של תא עצב מסוג אחר. ההליך הזה מתיר את הקשר הגורדי של המעגלים העצביים בזה אחר זה. "אין צורך לפרק את המכשיר כדי לראות את החיווט שלו," דיסרות מסביר.
הכתבה המלאה פורסמה בגיליון פברואר 2014 של מגזין נשיונל ג'יאוגרפיק
תגובות