טיים אאוט timeout

GPS צבעוני למיפוי המוח

| מאת: האוניברסיטה העברית, טל בן עזרא

חוקרים פיתחו טכניקה שעוזרת להבין איך המוח עובד. השיטה מתבססת על טכניקת פענוח שדומה ל-GPS, ובניגוד לשיטות אחרות היא פשוטה וזולה יחסית

צילום: שאטרסטוק

מעבדות בכל העולם משקיעות מיליוני שקלים בשיטות שיעזרו להבין את המעגלים המוחיים, וכיצד הם מחוברים. במסגרת מחקר של חוקרים מהאוניברסיטה העברית פותחה טכניקה שעוזרת להבין איך המוח עובד. השיטה שפיתחו החוקרים מהאוניברסיטה העברית מתבססת על טכניקת פענוח שדומה ל-GPS, ובניגוד לשיטות אחרות היא פשוטה וזולה יחסית. ד"ר אלכס בינשטוק מהמחלקה לנוירוביולוגיה רפואית צופה כי בעקבות פרסום המאמר תיכנס השיטה לשימוש מעשי במעבדות רבות ברחבי העולם ותהווה נדבך חשוב בהבנת תפקודו של המוח.

בדומה למהנדסי אלקטרוניקה הצריכים לדעת את תרשים החיווט של מכשיר כדי לדעת כיצד הוא פועל ואיך אפשר לטפל בו, מדעני מוח מנסים לפענח את מפת החיווט של המוח כדי להבין כיצד הוא עובד.  עם זאת מיפוי הקשרים במוח מורכב בהרבה מתרשים אלקטרוני, וכאמור קבוצות מחקר רבות ברחבי העולם משקיעות משאבים כדי להתמודד עם אתגר זה. המוח מורכב ממיליארדי תאי עצב המעבירים אותות ביניהם, כל תא עצב כזה מקבל אותות מתָאים אחרים, מעבד אותו בגוף התא ומעביר אותות לתאים הבאים ברשת דרך שלוחה ארוכה המכונה אַקסון. כל תא יכול לקבל אותות מאלפי תאים ולשלוח אותות לאלפי תאים אחרים – ואם זה לא מספיק מסובך, התאים שאליהם מועבר האות יכולים להימצא הרחק מגוף התא. האקסונים שדרכם עובר האות הם שלוחות דקיקות (בדרך כלל פחות ממיליונית המטר), וגם אם נסמן אותם בצבעים מיוחדים, קשה עד בלתי אפשרי לעקוב אחר מספר גדול שלהם למרחק גדול בתוך "פקעת הצמר" שבמוח.

ארבעה צבעים

ד"ר שלמה צוריאל המבצע מחקר בתר דוקטורט במעבדתו של ד"ר בינשטוק בפקולטה לרפואה של האוניברסיטה העברית התגבר על הבעיה הזו בצורה מקורית. במקום לעקוב אחר האקסון לכל אורכו הוא ניצל את יכולת ההובלה של האקסון, כך שיביא לגוף התא סמנים המדווחים מהו אזור המטרה שאליו הוא מגיע. כדי לגרום לכך הוא הזריק באזור שאותו רצה למפות בארבע נקודות סמן עצבי, ובכל נקודה הסמן מחובר לצבע שונה. הסמן מוזרק בריכוז גבוה ומכל נקודה הוא מתפשט לסביבתו, כך שבין ארבע  נקודות ההזרקה נוצר שטח שבו לכל אזור קטן יש הרכב שונה של ארבעת הצבעים. הרכב הצבעים בכל אזור קטן כזה נקבע על פי מרחקו של האזור מכל אחת מנקודות ההזרקה. אקסונים המעצבבים את כל שטח ההזרקה לוקחים את הצבע, על הרכבו הייחודי, ומניידים אותו בעזרת בועיות קטנות אל גוף התא. כמה שעות לאחר ההזרקה גוף התא מלא בבועיות צבעוניות; הֶרכב הצבע בכל בועית מורה על המקום המדויק בשטח העצבוב שממנו היא נלקחה. התאמה של הבועיות בגוף תא אחד אל הנקודות באזור העצבוב שבהם יש הרכב צבעים דומה ממפה את האקסון של אותו תא על כל פיצוליו בצורה קלה. כך, תוך התבוננות בגופי התאים והאזור הממופה אפשר לזהות את המטרה הספציפית של כל תא ותא (ללא מעקב מפרך אחר כל הדרך שאותה עובר האקסון).

השיטה מוצאת את מיקום האקסון על פי מרחקו מכמה נקודות הזרקה, על עיקרון דומה פועל מקלט ה-GPS, שמחשב את מיקומו של האובייקט על פי המרחק שלו מכמה לוויינים. משום כך כינו החוקרים את השיטה GPS עצבי – Neuronal Positioning System ,NPS.

השיטה אפשרה בפעם הראשונה לחוקרים למפות כמה אזורים באותה רשת עצבית ולהבין עקרונות חדשים בארגון של רשתות עצביות. כיום החוקרים ממפים בעזרת השיטה מעגלים מורכבים יותר במוח ומתכוונים למפות שינויים עצביים הנגרמים בעקבות פציעות ובמצבים של כאב כרוני.

את המחקר הוביל ד"ר צוריאל תחת הנחייתו של ד"ר בינשטוק בפקולטה לרפואה של האוניברסיטה העברית ובמרכז המוח על שם ספרא, בשיתוף פעולה עם פרופ' ג'ף ליכטמן מאוניברסיטת הרווארד ובסיועו של תלמיד המחקר שגיא גודס מהמעבדה של ד"ר אלכס בינשטוק.

בואו לעקוב ולדבר איתנו גם בפייסבוק, בטוויטר ובאינסטגרם. עדכונים יומיים על הכתבות הנבחרות בטיים אאוט ניתן לקבל בניוזלטר היומי שלנו

תגובות

Silence is Golden SRV:SRV1 on: 46a62aaf4c86f67