זיכרון מברזל (ומתכות אחרות)

חוקרים מהאוניברסיטה העברית ומחברת MX Biotech Jerusalem פיתחו תיאוריה מהפכנית לפיה חלק מאבני הבניין של הזיכרון הם המתכות שבמוחנו * לתיאוריה עשויות להיות השפעות מרחיקות לכת על עולם הרפואה והמחשבים

כבר שנים ארוכות שמדענים מנסים לפצח את נפלאות הזיכרון – אותה יכולת לאחסן ולשמר מידע המסופק דרך החושים השונים ולהשתמש בו בטווח הקצר והארוך. עד כה כל התיאוריות שפותחו על מנת להסביר כיצד פועל הזיכרון התמקדו בתאי העצב שהם המרכיב העיקר של המוח והגורם האחראי על העברה ועיבוד מידע. אולם תיאוריות אלו לא הסבירו כיצד עובד הזיכרון ברמה מולקולארית, ועל כן התקשו להציג הבנה מעמיקה על פעילותו. כעת חוקרים מהאוניברסיטה העברית ומחברת MX Biotech Jerusalem הצליח לבנות לראשונה מודל חדשני המסביר כיצד עובד הזיכרון ברמה המולקולרית. למודל שפורסם ועליו כבר נרשם פטנט, עשויות להיות השפעות מרחיקות לכת במגוון תחומים כגון רפואה, חקר המוח ומדעי המחשב.

פרופ’ חיים גילון מהמכון לכימיה באוניברסיטה העברית פיתח עם ד”ר ג’ררד מרקס מחברת MX Biotech Jerusalem מודל אשר בניגוד לתיאוריות קודמות, לא מתמקד רק בתאי העצב אלא בחלל שסביבם המכונה תווך בין עצבי ומהווה רבע מרקמת המוח. התווך מורכב מחלבונים ומרב-סוכרים שבתוכם משובצות מתכות שונות ועד כה הסברה הרווחת בעולם המדע הייתה שהתפקיד העיקרי שמבצע התווך הבין עצבי הוא תחזוקה שוטפת של תאי העצב. אולם מניתוח מאות מחקרים שבחנו את השפעת המתכות על היכולות הקוגניטיביות של האדם, הגיעו החוקרים למסקנה המפתיעה כי אותן מתכות הן גם אבני הבניין של הזיכרון. מאמרם התפרסם באחרונה בכתב העת האמריקאי ACS Chemical Neuroscience.

“המידע על כך שאחד התפקידים של המתכות במוח הוא השתתפות בתהליך הזיכרון הופיעו לאורך כל הדרך בספרות המדעית” אומר פרופ’ גילון. “קיימים אין ספור מחקרים שמצאו שעודף מתכות במוח או מחסור בהן משבש את יכולות הזיכרון. אבל עד כה אף אחד לא חיבר את כל האינפורמציה לתיאוריה מסודרת”.

על בסיס הממצאים אלו פיתחו פרופ’ גילון וד”ר מרקס מודל המתאר את הזיכרון כאינטראקציה שבין תאי העצב, התווך הבין עצבי והיסודות המתכתיים שבתווך הבין העצבי. “כל אחת מ-15 המתכות שנמצאות בתווך הבין עצבי מהוות אבן בניין לתהליך עיבוד המידע ושימושו לזיכרון”, מסביר פרופ’ גילון. “מתכות מסוימות כמו נתרן או אשלגן יוצרות עם התווך הבין עצבי מבנים לא יציבים המשמשים לזיכרון לטווח קצר שניתן לשכוח אותו בקלות, בעוד שמתכות אחרות דוגמת אבץ ונחושת יוצרות מבנים יותר יציבים שיכולים לשמש לזיכרון לטווח ארוך”.
המודל שיצרו החוקרים מאפשר לתאר באופן גרפי את התהליכים הכימיים השונים בהם מעורבות אותן מתכות וכך להבין לעומק את תהליכי הזיכרון. החוקרים אף רשמו פטנט באמצעות זרוע המסחור של האוניברסיטה העברית – חברת “יישום” – על מכשיר שיעקוב אחר פעילות המתכות במוח בצורה לא חודרנית ויוכל לשמש לאבחונים רפואיים ומדעיים.

“התיאוריה שפיתחנו דורשת כמובן הוכחות ניסיוניות נוספות” מציין פרופ’ גילון. “אבל אם אכן התיאוריה תאושר ותתקבל על ידי הקהילה המדעית, אז תהיה לה השפעות מרחיקות לכת בתחומים רבים ומגוונים. היות והזיכרון הוא הבסיס להבנת תפקוד המוח, ידיעת המנגנון המולקולארי של הזיכרון תתרום בראש ובראשונה להבנה מעמיקה יותר של מחלות שונות הקשורות בזיכרון שבסופו של דבר תביא לפיתוח תרופות למחלות אלו. בהקשר זה, המכשיר עליו רשמנו פטנט יעזור לגילוי ולמעקב טיפולי של מחלות הקשורות בזיכרון. בתחום המחשבים, המודל המוצע יעודד פיתוח מחשבים ביולוגיים רבי עוצמה ויביא לגישה חדשה בחיבור המוח למחשבים שאולי תאפשר גיבוי הזיכרון. בנוסף, המודל המוצע יאפשר בעתיד הבנה מולקולארית של תהליכים קוגניטיביים שברבות הימים תאפשר פיתוח תרופות חדשות למחלות התנהגותיות”.