שיטה חדשה, המאפשרת לשלוט בכיוון הגדילה של שלוחות עצביות באמצעות קרן לייזר, עשויה לסייע בעתיד בטיפול בפגיעות מוח, בפיתוח פרוטזות אלקטרוניות ומכשירי שמיעה ממוחשבים
ינאי עופרן, הארץ, וואלה!
תאי עצב ושלוחותיהם
קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/brain051202.html
צוות חוקרים אמריקאי-גרמני הצליח לנתב את כיוון הגדילה של תאי עצב בעזרת קרן לייזר. זו עשויה להיות פריצת דרך משמעותית בטיפול בפגיעות מוח, כמו גם במאמצים לפתח מכשירים אלקטרוניים שמבוססים על תאי עצב.
תא עצב בודד יכול להגיע לאורך של יותר ממטר. אמנם גוף התא הוא בועה קטנטנה שקוטרה פחות ממיליונית המטר, אבל הוא שולח שלוחות ארוכות שמעבירות מסרים אל תאים מרוחקים. בשנה האחרונה מתרבים הסימנים שבקרוב אפשר יהיה לעודד יצירה של תאי עצב במוח ובחוט השדרה כדי להתגבר על פציעות או מחלות. הבעיה היא שעדיין קשה מאוד לשלוט בגדילה של שלוחות תאי העצב ולכוון אותן לאזורים הרצויים.
השאיפה לשלוט בכיוון הגדילה של שלוחות עצביות לא נובעת רק ממוטיבציות רפואיות. חוקרי מוח אוהבים לדמות את המוח למחשב. אך ישנן פעולות שהמוח מבצע בקלות תוך חלקיקי שנייה ואילו מחשבים, אפילו מחשבי על, מתקשים לבצע גם אחרי מאמץ ממושך.
למשל, מחשב יזדקק לשעות ארוכות כדי לחשב את הכוח שצריך להפעיל על כל שריר בגוף כדי לשמור על יציבה זקופה ולמנוע נפילה, אך המוח מבצע את המשימה הזאת כדבר שבשגרה. זאת אחת הסיבות לכך שחוקרים מנסים לפתח מחשבים, שיתבססו על תאי עצב ולא על מעגלים אלקטרוניים. מחשבים כאלה, מקווים המפתחים, יוכלו לבצע חישובים שמחשבים אלקטרוניים לא מסוגלים להם. אבל כדי לפתח מערכת כזו צריך כמובן לשלוט בגדילה של תאי העצב.
מי שיצליח לפתח ממשק מוצלח בין תאי עצב למערכות אלקטרוניות יוכל לשפר מאוד את הפרוטזות האלקטרוניות שמפותחות בשנים האחרונות. הפרוטזות האלה הן זרועות רובוטיות המופעלות על ידי מחשב, שמקבל הוראות ממרכזי הבקרה המוטוריים במוח. גם מכשירי שמיעה חדשניים לחירשים, שהופכים צלילים לאותות חשמליים ומעבירים אותם לתאי עצב, מבוססים על ממשק נוירו-אלקטרוני כזה. כדי לשפר את הממשקים האלה מנסים חוקרים כבר שנים לגדל תאי עצב על שבבי סיליקון – בינתיים בהצלחה חלקית בלבד. המפתח להצלחת המאמצים האלה הוא היכולת לשלוט בכיוון הגדילה של שלוחות העצב.
פריצת דרך: קרן לייזר אוחזת בשלוחות העצב כמו פינצטה
אלן ארליכר מאוניברסיטת לייפציג חשף השבוע את הפתרון שהוא וצוותו פיתחו. הם התבססו על טכנולוגיה שפותחה בשנות השבעים ונקראת "פינצטה אופטית". הפינצטה הזאת היא קרן לייזר חזקה, שבעזרתה אפשר לתפוס ולמשוך עצמים זעירים כמו מולקולות בודדות. ארליכר השתמש בקרך לייזר חלשה יותר, ולכד בעזרתה את הקצה של שלוחה עצבית מיד כשזו החלה להתפתח.
במאמר שיפורסם בעוד שבועיים בכתב העת PNAS) Sciences" the National Academy of "Proceedings of) יחשוף הצוות תמונות של תאים מונחי לייזר. השלוחות של התאים האלה צייתו לתכתיבים קפריזיים במיוחד, גדלו בזיגזג וביצעו פניות חדות (באתר האינטרנט של כתב העת אפשר לצפות גם בסרטי וידיאו).
מומחים שניתחו את הטכנולוגיה של ארליכר וצוותו אישרו, שמדובר בפריצת דרך משמעותית. איש לפניהם לא הצליח להשיג שליטה טובה כל כך בשלוחות העצביות בלי לפגוע בהן. סביר להניח שאפשר יהיה לתרגם את הניסויים הראשוניים של הצוות לטכנולוגיה שתהיה ישימה גם בתוך גוף של חולים, באמצעות השתלת סיבים אופטיים למשל. אבל הפרשנים מציינים גם שקשה מאוד להבין איך הטכנולוגיה עובדת – למה נלפתת השלוחה אל קרן הלייזר, ואיך ומה גורם לה לשנות את כיוון הגדילה שלה. גם ארליכר מודה שהוא לא מבין בדיוק מה גורם לשיטה שלו להצליח ואיך מנחה קרן הלייזר את התאים. אבל עובדה היא שהטכנולוגיה עובדת, ובעולם המחקר והפיתוח עדיפה טכנולוגיה מוצלחת עם הסברים צולעים על טכנולוגיה צולעת עם הסברים מוצלחים.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~390272654~~~204&SiteName=hayadan
