מחקר חדש יכול להביא להבנה טובה יותר של אופן פעולת המוח – ועשוי להוביל גישות חדשות לטיפול בהפרעות נוירולוגיות ולפיתוח מחשבים החושבים באופן דומה יותר לבני אדם
מדענים מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג’לס – UCLA גילו כי דנדריטים (המוצגים כאן בירוק) אינם רק צינורות פסיביים לזרמים חשמליים בין תאי עצב במוח. צילום: Shelley Halpain / UC בסן דייגו
מחקר חדש של חוקרים באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג’לס – UCLA עשוי לשנות את ההבנה כיצד פועל המוח, ועשויה להוביל לגישות חדשות לטיפול בהפרעות נוירולוגיות לפיתוח מחשבים החושבים באופן דומה יותר לבני אדם.
המחקר התמקד במבנה ובתפקוד של דנדריטים, שהם מרכיבים של הנוירונים, תאי העצב שבמוח. נוירונים הם מבנים גדולים דמויי עץ מורכב מגזע (המכונה soma – גוף תא העצב), ענפים וסעיפים רבים המכונים דנדריטים.
גופי תאי העצב יוצרים פולסים חשמליים קצרים המכונים דחף עצבי (spikes) כדי להתחבר ולתקשר זה עם זה. המדענים האמינו כי בדרך כלל הפולסים הסומטיים הללו מפעילים את הדנדריטים, אשר שולחים באופן פסיבי זרמים ל – somas של נוירונים אחרים, אך תהליך זה לא נבדק עד כה ישירות. תהליך זה הוא את הבסיס להיווצרות ואיחסון זכרונות. המדענים האמינו כי זה היה התפקיד המרכזי של הדנדריטים.
החוקרים גילו כי הדנדריטים אינם רק צינורות פסיביים. מחקרם הראה כי הדנדריטים נעים בחופשיות ומייצרים כמעט פי 10 יותר פולסים מאשר גוף תא העצב. ממצא זה קורא תיגר על האמונה לפיה הדרך הראשית שבה נוצרים התפיסה, הלימוד ויצירת הזכרונות היא בגוף תא העצב.
“הדנדריטים מהווים יותר מ – 90 אחוזים מהרקמה העצבית,” אומר המדען העצבי מאיאנק מהטה מ-UCLA, המחבר הראשי של המחקר. “הידיעה כי הם הרבה יותר פעילים מאשר גוף התא משנה מיסודה את אופיה של הבנתנו כיצד מוח מחשב מידע. הדבר עשוי לסלול את הדרך להבנה ולטיפול בבעיות נוירולוגיות, ועל פיתוח מחשבי דמוי מוח.”
החוקרים גילו גם כי דנדריטים מייצרים תנודות מתח גדולות בנוסף לדחפים העצביים. הדחפים העצביים הם בינאריים, אירועי הכול או לא כלום. גופי תאי העצב פועלים כמו מחשבים דיגיטליים. אולם בדנדריטים נוצרים, מלבד דחפים אלה אלה גם מתח המשתנה לאט, בעוצמה אפילו גדולה מזו של הדחפים, מה שמביא את החוקרים להניח כי הדנדריטים מבצעים חישוב אנלוגי.
“מצאנו כי דנדריטים הם בני כלאיים שעושים חישובים אנלוגיים ודיגיטליים, ולכן הם שונים במהותם ממחשבים דיגיטליים גרידא, אך דומים במקצת למחשבים קוונטיים שגם הם אנלוגיים,” אמר מהטה, “אמונה בסיסית במדעי המוח היא כי הנוירונים הם מכונות דיגיטליות. או שהם יוצרים דחפים או שלא. תוצאות אלו מראות כי דנדריטים לא מייצרים רק דחפים אלא גם תנודות אנלוגיות גדולות שאינם הכול או לא כלום, זוהי סטייה גדולה ממה שמדעני המוח האמינו במשך שישים השנים האחרונות.”
המחקר התפרסם בגיליון 9 במרץ בכתב העת Science.
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170309150634.htm
18 תגובות
ניסים,
לפי הציטוט שהבאת נראה שאתה צודק.
יריב
המקור שלי זה ספר של 1700 עמודים שנקרא Principles of Neural Science, הוצאה של McGraw-Hill.
אבל, בויקיפדיה, https://en.wikipedia.org/wiki/Neuron אני מצטט:
The cell body of a neuron frequently gives rise to multiple dendrites, but never to more than one axon, although the axon may branch hundreds of times before it terminates. At the majority of synapses, signals are sent from the axon of one neuron to a dendrite of another. There are, however, many exceptions to these rules: for example, neurons can lack dendrites, or have no axon, and synapses can connect an axon to another axon or a dendrite to another dendrite.
ניסים,
אז מתשובתך אני מבין שהתשובה חיובית וישנם בגופנו נוירונים שאינם נמצאים במוח. זה דיי מפתיע כי עד היום התייחסתי תמיד לנוירון כאיבר שנמצא רק במוח גם אם יש לו שלוחות שמגיעות למשל לעמוד השדרה, לא חשבתי שקיימים נויירונים שנמצאים בירך למשל.
לגבי נוירונים ללא אקסון, עשיתי חיפוש בגוגל ובתוצאות דווקא אמרו שלא קיימים נוירונים ללא אקסון. תוכל אולי לתת קישור למקום שבו קראת שכן יש נוירונים כאלה?
יריב
יש תאי עצב שבהם דנדריט משמש כאקסון. אני לא מכיר ספציפית אילו תאים הם כאלה.
דוגמה: יש תאי עצב סנסוריים שמחברים את הברך לעמוד השידרה התחתון – ומשם יש תאי עצב מוטוריים בחזרה לברך. זה מה שבודקים כשנותנים מכה קלה עם פטיש גומי בברך. יש עוד רפלקסים כאלה בגוף.
ניסים,
לא הבנתי מההסבר שלך, האם קיימים נוירונים שאינם ממוקמים בראש? כלומר כאלו שכל חלקיהם, גוף התא, הדנדריטים והאקסון שלהם ממוקמים למשל ביד? או ברגל?
ומה תפקידו של נוירון ללא אקסון? היכן הוא ממוקם?
יריב
יש בגדול שלושה סוגי ניורונים. סוג אחד מתחבר לתאי חישה, סוג שני לתאי תנועה והסוג השלישי מתחבר רק לתאי עצב אחרים.
העצבים הם מאין “חבל” של מספר גדול של תאי עצב. יש מספר עצבים בראש (12 זוגות), ועוד עצבים שיוצאים מעמוד שידרה לאיברי הגוף.
ובדקתי את עצמי שוב – אכן יש ניורונים ללא אקסון 🙂
והאם קיימים נוירונים שממוקמים מחוץ למוח? או מחוץ לאיזור הראש? שהרי נוירון הוא תא עצב ואלו ממוקמים גם בעמוד השידרה, בידיים, ברגליים… אצלי בקונוטציה נוירון תמיד התקשר רק למוח.
יריב
צודק … טעות שלי.
ניסים,
גם לי זה לא נשמע הגיוני אבל קודם אמרת: ״אני מניח שהאקסון לא נצבע, או שמה שמראים זה ניורון ללא אקסון״.
יריב
ניורון הוא תא שמעבד ומפיץ מידע. תא בלי אקסון הוא לא ניורון.
ניסים,
האם קיימים נוירונים ללא אקסון? במוח? מה תפקידם?
נושא מענין הוא הדטרמיניסטיות שבה חלק מהמדענים או פילוספים (לא כולם כמובן) מתחומים שונים של המדע השונים קבעו קביעות חד משמעיות בנושא המוח וטבע האדם לדוגמא
לגבי רצון חופשי יש\אין ולגבי התחושה הסוביקטיבית האם זה רק סוג של אלוזיה האם ניתן ליישם יצור בעל תחושה סוביקטיבית בחומר אחר ועוד כל מיני קביעות נוקשות
בזמן שבעצם דברים כל כך מרכזים באופן שבו פועל המוח בכלל עוד לא היו ידועים למדע, אם דבר כל כך מרכזי במוח שנמצא עכשיו עוד לא היה ידוע עד כה נשאלת השאלה האם יש עוד רובדים שימצאו בהמשך?
זה לא איזה תוספת קטנה מה שמצאו אלה משהו מאד משמעותי,
לכאורה נראה שצריך להיות מידה של ענווה גם לאדם מבריק ומעולה בתחום מסוים מלנסות להכליל את תפיסתו
על מערכת אחרת שבעצם לא מוכרת בצורה מלאה, ניתן לומר שאם המערכת הזאת עובדת בצורה מסוימת
שהיא תואמת לתחום שבו האדם בקיא אז לדוגמא יהיה שם בחירה חופשית או לא לפי הבנתו אבל רק בהנחה שהיא עובדת רק באותם תחומים אבל מכיוון שיש עוד המון להבין על המערכת הזאת ראוי שיהיה מידה של זהירות,
כמו שלפטיש כל בעיה נראית כמו מסמר, פעם בתקופת הקיטור חלק מהאנשים תפסו את האדם כמו מכונה כזאת
ביולוגית עם גלגלי שינים כיום בתקופת המחשב הקלאסי המוח נתפס כמחשב ביולוגי דיגטלי ,
ברור עכשיו שמדובר ברמת סיבוך הרבה יותר גדולה שילוב של מחשוב אנלוגי וקלאסי והשאלה האם יש עוד שכבות שאולי כן מסתתר בזה גם מערכת חישוב שאינה קלאסית כמו שחלק מהמדענים מאמינים ואחרים מזלזלים זלזול עמוק באפשרות הזאת? לכאורה נראה שלא מכירים משהוא באופן מלא צריך להיזהר מלקבוע קביעות חד משמעיות לגביו.
זה הגיוני שכל הפעולות של המוח מתבצעות בקשרים עצמם בין הדנדריטים .
כיוון שלמוח אין מעבד מרכזי כמו למחשב, זה אומר שכל דנדריט כזה או חיבור שלו עם דנדריט אחר הוא בעצם גם מעבד וגם מאחסן זיכרון וכנראה שעובד בצורה אנלוגית, ומקבל ערך אנלוגי שאותו הוא מזרים הלאה אחרת לא היה יכול לאחסן מידע מעבר לאפס או אחד, הגירוי העצבי שזורם לאורך האקסונים גם הוא צריך להיות ערך אנלוגי …
יריב
במאמר המקורי מצויין שמה שצבוע בירוק זה דנדריטים. אני מניח שהאקסון לא נצבע, או שמה שמראים זה ניורון ללא אקסון.
העורק הירוק העבה שיוצא לכיוון שמאל ולמטה בתמונה.
1. לדעתי העורק הראשי שצבוע בירוק בתמונה הוא אקסון ולא דנדריט.
2. ״ממצא זה קורא תיגר על האמונה לפיה הדרך הראשית שבה נוצרים התפיסה, הלימוד ויצירת הזכרונות היא בגוף תא העצב״
מוזר, לפי מה שידוע לי עיקר הלימוד ויצירת הזכרונות נוצרים בסינפסות שמפוזרות בהמוניהן על גבי השלוחות הדנדריטיות.
3. ״החוקרים גילו גם כי דנדריטים מייצרים תנודות מתח גדולות בנוסף לדחפים העצביים. הדחפים העצביים הם בינאריים, אירועי הכול או לא כלום. גופי תאי העצב פועלים כמו מחשבים דיגיטליים. אולם בדנדריטים נוצרים, מלבד דחפים אלה אלה גם מתח המשתנה לאט, בעוצמה אפילו גדולה מזו של הדחפים״
זה ממש מוזר שעד היום לא גילו את זה, הרי חוקרי מוח מודדים כל הזמן את עוצמת המתח של הפולסים החשמליים במוח, אם הפולסים האלו רוכבים על גבי מתח אנלוגי משתנה אז גם הם עצמם היו אמורים להשתנות, איך לא זיהו זאת עם כל מכשירי המדידה?
ל: י.פורת
צדקת בהערתך. יש לכתוב “המוח פעיל פי עשרה”. אבל,
אפשר היה בניסוח מעט שונה “פעילות המוח רבה פי עשר”
פי עשרה, לא פי עשר