הקפיצה הגדולה

מערכת העצבים שלנו אינה מסוגלת לפעול לאורך זמן במצב של עוררות גבוהה. הסיבה לכך נעוצה במנגנוני הסתגלות שמפעילות כל המערכות החושיות בגופנו, אשר מווסתים את תגובת תאי העצב לגירויים שונים.

מימין: בועז מוהר, פרופ' אילן למפל וקטי כהן-קאשי. גירוי מחזורי. צילום: מכון ויצמן
מימין: בועז מוהר, פרופ' אילן למפל וקטי כהן-קאשי. גירוי מחזורי. צילום: מכון ויצמן

האגדה על הילד שצעק "זאב זאב" ללא הצדקה, עד שאנשי הכפר לא האמינו לו במקרה של מצוקה אמיתית, אינה רק סיפור טוב. מתברר שהיא משקפת אמת ביולוגית עמוקה: מערכת העצבים שלנו אינה מסוגלת לפעול לאורך זמן במצב של עוררות גבוהה. הסיבה לכך נעוצה במנגנוני הסתגלות שמפעילות כל המערכות החושיות בגופנו, אשר מווסתים את תגובת תאי העצב לגירויים שונים. בין היתר אחראית תופעת ההסתגלות לכך שלאחר מספר דקות נצליח לנהל שיחה בחדר רועש, נוכל לקרוא ספר לאחר שעברנו מחדר מואר לחדר חשוך למחצה, ולא נהיה מודעים למגע הבגדים בגופנו.

נראה, כי ההסתגלות נועדה להתגבר על הפער בין הטווח העצום של הגירויים שקולטת מערכת העצבים לבין אמצעי העיבוד המוגבלים שלה. עוצמת הקול, לדוגמה, יכולה להשתנות פי כמה אלפים, אך תאי העצב מסוגלים לשנות את תדירות הירי של האותות שלהם פי כמה מאות בלבד. בזכות מנגנוני ההסתגלות יכולים תאי העצב לעבוד תמיד בתחום התדירויות היעיל ביותר שלהם, גם כאשר הם נדרשים לקלוט ולהעביר גירויים חזקים, כמו רעש רכבת, וגם במקרה של גירויים חלשים, כמו לחישה.

אחת הדוגמאות הבולטות לתופעת ההסתגלות היא, שכאשר גירוי כלשהו חוזר על עצמו, באופן קבוע, תגובת תאי העצב אליו הולכת וקטֵנה. במחקר שנעשה במעבדתו של פרופ' אילן למפל מהמחלקה לנוירוביולוגיה, אשר התפרסם באחרונה בכתב העת Journal of Neuroscience, ביקשה החוקרת הבתר-דוקטוריאלית מקבוצתו, ד"ר קטי כהן-קאשי, לבחון מה קורה כאשר מפירים אפילו במקצת את האופי המחזורי של הגירוי.
לשם כך תוכנן ניסוי שבו נמדדה תגובת תאי העצב בקליפת המוח לסדרה מחזורית של גירויים בשערות השפם של חולדות, ולאחר הפסקה קצרה, שבה לא ניתן כל גירוי, קיבלו השערות גירוי פתאומי נוסף, בעוצמה זהה. התוצאות הראו, כי בזמן הגירוי המחזורי יורדת תדירות הירי של תאי העצב, כצפוי, בהדרגה פי שלושה עד ארבעה. עם זאת, התגובה לגירוי הפתאומי הייתה מפתיעה: כשליש מהתאים הגיבו לו בעוצמה חזקה פי שלושה מתגובתם לגירוי הראשון בסדרה המחזורית. פרופ' למפל מסביר את הממצא המפתיע בכך, שהגירוי הפתאומי "שובר" את ההסתגלות. מנגנון זה משרת צורך הישרדותי: הוא מוודא כי המערכת החושית תחפש תמיד הפתעות ומידע חדש, אשר מחייבים תפיסה ותגובה, ותתעלם מגירויים חוזרים, חסרי משמעות. בזכות מנגנון זה נצליח, לדוגמה, לבודד את הרעש שישמיע זאב מתוך הרעשים המונוטוניים של היער.

נוירונים. איור: shutterstock
נוירונים. איור: shutterstock

המחקר נעשה בחולדות, אך פרופ' למפל מציין כי הממצאים מספקים הסבר לניסויים שנעשו בבני אדם. כך, למשל, בניסוי שביצעו מדענים איטלקיים קיבלו מתנדבים גירוי מחזורי באצבע, ולאחר המתנה קצרה קיבלו גירוי פתאומי נוסף, בתדר שונה במעט מתדר הגירוי הראשוני. הגירוי הנוסף ניתן באותה אצבע, או ביד השנייה, כשעיני המתנדבים סגורות, והם התבקשו לנחש האם הגירוי הנוסף היה זהה לגירוי הראשון או שונה ממנו. התברר, שכאשר ניתן הגירוי הפתאומי ביד שבה ניתן הגירוי החוזר, היו שיעורי ההצלחה של הניחושים גבוהים יותר. מן המחקר הנוכחי עולה, כי ייתכן שהסיבה לכך היא שתגובת התאים לגירוי פתאומי באותה יד חזקה יותר בשל תגובתם לגירוי הראשוני.

כיצד בדיוק מתרחשת "שבירת" ההסתגלות? כדי להבין את התופעה לעומק השתמשו המדענים באלקטרודות משוכללות, שבאמצעותן ניתן להבחין בין שני סוגים של אותות סינפטיים אשר מקבל תא העצב מִתָאים שכנים: אותות המעוררים את תגובת התא לגירוי החיצוני, ואותות המדכאים אותה. כך גילו המדענים, כי האחראים לקפיצה הגדולה בתגובה לגירוי הפתאומי הם דווקא האותות המדכאים. עוצמת האותות המעוררים הלכה וירדה בזמן הגירוי החוזר, ובגירוי הפתאומי היא חזרה לרמתה ההתחלתית. לעומת זאת, עוצמת האותות המעכבים לא הצליחה לחזור לעצמה, ורמתה הייתה נמוכה יותר במידה משמעותית בגירוי הפתאומי. כלומר, העדר הדיכוי הוביל לתגובה חזקה של תא העצב.

מסלולים מקבילים
מחקר נוסף שנעשה באחרונה במעבדתו של פרופ' למפל, והתפרסם אף הוא בכתב-העת Journal of Neuroscience, מציע רמזים ראשונים לפתרונה של תעלומה רבת-שנים: מאחר שההסתגלות גורמת להקטנת עוצמת התגובה העצבית לגירוי חוזר, כיצד מצליח המוח לקבוע מתי משקפת הירידה בעוצמת הירי של תאי העצב את היחלשות הגירוי (כמו, לדוגמה, קולה של רכבת מתרחקת), ומתי השינוי נובע אך ורק ממנגנוני ההסתגלות?

תלמיד המחקר בועז מוהר השתמש בטכניקה חדשה, המאפשרת החדרת אלקטרודות לעמקי גזע המוח, ומדד את הפוטנציאל החשמלי של קבוצת תאי עצב אשר מעורבת בשלב הראשוני של עיבוד מידע המגיע משערות השפם של חולדה. התוצאות הראו, כי ככל שעוצמת הגירוי החושי גבוהה, ההסתגלות איטית יותר. במהלך הניסוי הוא הופתע לגלות קבוצת תאים נוספת המגיבה לגירויים אשר מגיעים מהשפם. בתאים אלה הייתה עוצמת גירוי גבוהה כרוכה דווקא בהסתגלות מהירה יותר. שתי קבוצות התאים הן נקודות ההתחלה של שני מסלולים מרכזיים במערכת עיבוד המידע, העולים לקליפת המוח. הממצאים חושפים את קיומם של שני מסלולים מקבילים לעיבוד המידע החושי בגזע המוח, שבכל אחד מהם פועל מנגנון הסתגלות הפוך. שילוב המידע המתקבל משני המסלולים מאפשר להכריע בין שתי המשמעויות הסותרות של הירידה בעוצמת התגובה העצבית.

פרופ' למפל מסביר, שמנגנון הפעילות של קבוצת התאים הראשונה מעלה השערה מעניינת: מקובל לחשוב כי גירויים חזקים מובילים להסתגלות מהירה יותר, משום שהתאים יורים בתדר גבוה יותר ומכלים במהירות את המשאבים העומדים לרשותם, ואילו בפועל, כפי שגילה, לעיתים ההיפך הוא הנכון. מחקריו הנוכחיים מנסים לבדוק אם ההסבר נעוץ ביחסי גומלין בין שני המסלולים המקבילים, וכן להבין כיצד תורמים המסלולים האלה לעיבוד גירויים טבעיים ומורכבים יותר.

תגיות:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

2 תגובות

  1. צור
    אני חושב שאתה טועה. אם כל הזמן אני מתקדם בחיים (ולא חשוב באיזה מובן), וכל עוד יש לי לאן להתקדם – תמיד אוכל להיות מאושר.

  2. מאמר מאוד מעניין. למעשה הם גילו את ההסבר הביולוגי לעקרון שאומר שהאושר לא יכול לבוא מדברים חיצוניים כי להכל אנחנו מתרגלים. גם אם תהיה לנו וילה של מיליון דולר, מכונית פאר או יאכטה, אין זה משנה. להכל אנו מתרגלים בסוף והסיפוק שהסב לנו אותו הגירוי, דועך.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן