בעזרת תאי המקום, תאי המבט ותאי המטרה, נצליח להגיע אל היעד

זה יותר מעשר שנים חוקר פרופ' יצחק פריד את פעילות המוח בשעת ביצוע פעולות הקשורות בזיכרון, באמצעות הקלטה של פעילות תאי עצב. פריד – פרופסור לנוירוכירורגיה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת תל אביב ובאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס, ומנהל היחידה לנוירוכירורגיה תפקודית במרכז הרפואי תל אביב – מטפל בחולי אפילפסיה קשים המועמדים לטיפול כירורגי לאחר שהטיפול התרופתי בהם נכשל. הוא ואנשי צוותו מחדירים אלקטרודות למוח החולים על מנת לאתר את המוקד האפילפטי. אם מאתרים את המוקד אפשר לכרות אותו וכך לרפא במקרים רבים את המחלה.

לאחר שמחדירים את האלקטרודות למוח, החולים מאושפזים למשך כשבועיים בבית החולים שם הם מחוברים ליחידת ניטור, המקליטה את פעילות מוחם. במצב כזה – שמתאפשר בדרך כלל רק בבעלי חיים – אפשר להקליט, ברשות החולים, גם פעילות של תאי עצב בודדים. “החולים שלנו ערים, מה שמאפשר לנו לתת להם משימות קוגניטיוויות – למשל, לשחק במשחקי וידיאו – ותוך כדי כך לבדוק אצלם פעילות של תאי עצב בודדים הקשורים בזיכרון”, אומר פריד. “הבדיקה מבוססת על כך שאנחנו יודעים כי האזורים שמעורבים באפילפסיה קשורים גם בזיכרון”.

לפני שנתיים פירסם פריד מאמר בכתב העת “”Nature שבו הראה שכאשר נבדקים התבקשו לדמיין מצבים שונים ולאחר מכן חזו באותם מצבים – הופעלו בשני המקרים אותם תאי עצב. השאלה הבאה שהעסיקה אותו קשורה בזיכרון מרחבי. מה קורה כשאנשים מנווטים בסביבה הקרובה שלהם, האם הם יוצרים במוחם מפה מרחבית של הסביבה?

שאלה זו התעוררה בין היתר לאחר שהתגלו במוחן של חולדות תאים המכונים “תאי מקום”. כששמים חולדה בסביבה הטבעית שלה, נותנים לה לנוע בחופשיות ומקליטים את פעילות תאי המוח שלה, רואים שכאשר היא נמצאת במקומות שונים מופעלים במוח, באזור ההיפוקמפוס, תאי עצב שונים. בכל מקום מופעל תא אחר, וכך נבנית במוח של החולדה מפה קוגניטיווית של הסביבה. לדברי פריד, זוהי אחת הדוגמאות הדרמטיות לקשר בין פעילות של תאי מוח להתנהגות מורכבת ביונקים. עם זאת הוא מדגיש, כי לא ברור לחוקרים מה גורם לתאי המקום לפעול. תאים אלה פועלים על פי המיקום במרחב באותו רגע, בלי קשר למידע הראייתי.

עד כה לא היה ידוע אם תאי המקום פועלים גם בפרימטים ובבני אדם, שאצלם הראייה התפתחה בצורה מרשימה. ידוע כי אצל בני אדם ההיפוקמפוס קשור בזיכרון, אך לא היה ברור אם הוא קשור בזיכרון המרחבי, ובאיזה אופן הזיכרון המרחבי מאורגן ברשת העצבית. “חולי האפילפסיה נתנו לנו הזדמנות מצוינת לבדוק זאת”, אומר פריד. “שתי השאלות העיקריות שלנו היו, האם גם בבני אדם יש תאי מקום שיוצרים מפת סביבה, ואם כן, האם ישנם גם תאים אחרים שמשחקים תפקיד כאשר מנווטים בסביבה”.

פריד, בשיתוף עם פרופ' מייקל כהנא, חוקר בתחום הניווט המרחבי מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס, ותלמיד המחקר ארנה אקסטרום, ביקשו מחולי האפילפסיה לשחק במשחק וידיאו שבו הנבדק הוא נהג מונית הנוסע בעיר וירטואלית המורכבת מכמה רחובות שבהם יש חנויות. הנהג לא מכיר את העיר; הוא לומד להכירה כאשר הוא מעלה למונית נוסעים המופיעים במקומות אקראיים, ומסיע אותם לחנויות שונות.

החוקרים עקבו אחר פעילות תאי העצב במוחות החולים בזמן המשחק. הם מצאו שלוש קבוצות של תאים שתיפקדו בעת הניווט. בקבוצה הראשונה היו תאי מקום: במקומות שונים שאליהם הגיע “נהג המונית” הופעלו תאי מקום שונים, אשר יצרו מעין מפה מרחבית של העיר במוח של הנבדק. המערכת המורכבת הזאת השתמרה איפוא גם בבני אדם.

אבל בנוסף לתאי המקום מצאו החוקרים במוחות הנבדקים שתי מערכות נוספות המסייעות לניווט. מערכת אחת מורכבת מתאים המגיבים למידע החזותי בזמן הניווט. לתאים האלה קראו החוקרים “תאי מבט”. במחקרים בחולדות לא נמצאו תאים מהסוג הזה. לדברי פריד, אין כל ראיה מחקרית לכך שהחולדות משתמשות במידע ראייתי לשם התמצאות במרחב.

קבוצת התאים השלישית הגיבה למטרת המנווט. כל זמן שהנהג חיפש “כתובת” מסוימת, וזו היתה המטרה הסופית שלו באותו סיבוב, נרשמה פעילות בתאים מסוימים. ברגע שעבר לכתובת אחרת, הגיבו תאים אחרים. לקבוצה הזאת קראו החוקרים “תאי מטרה”. ההתמצאות המרחבית יוצרת איפוא תגובה במוח, המתייחסת למקום שבו נמצאים, למה שרואים ולמה שמחפשים. באזור ההיפוקמפוס נמצאו בעיקר תאי מקום. באזור סמוך לו, הפרה-היפוקמפוס, נמצאו בעיקר תאי מבט. תאי המטרה לא נמצאו מרוכזים באזורים ייחודיים. רבים מהם נמצאו באונה המצחית, הקשורה בין השאר בתכנון.

“הממצאים האלה מאפשרים מבט ראשון אל הצופן התאי שבו משתמשים אנשים כדי ליצור מפות מרחביות של סביבתם וכדי לנווט ממקום למקום”, אומר פריד. “נזק לקבוצות תאים אלה יכול לגרום לאנשים לאבד את היכולת להתמצא במרחב ולזכור מקומות חדשים”. המחקר התפרסם בסוף השבוע שעבר בכתב העת.” “Nature המידע שנחשף בו על תפקוד המוח האנושי עשוי לפתוח כיווני מחקר חדשים בטיפול במחלות מוח ניווניות הקשורות בזיכרון כמו מחלת האלצהיימר.
ידען המוח