להציל תאי מוח חדשים

תאי עצב רעננים נוצרים במוח הבוגר בכל יום. מחקרים חדשים אלו עוזרים, בסופו של דבר, בלמידת מטלות מורכבות, וככל שמאתגרים אותם יותר, כן הם עולים ופורחים

מאת טרייסי ג' שורס
אם אתם צופים בטלוויזיה, קוראים עיתונים או גולשים באינטרנט, ודאי נתקלתם במודעות המפצירות בכם לעסוק בהתעמלות מוחית. כמה תכניות לאימון המוח מעודדות אנשים לשמור על גמישות מחשבתית בעזרת אימון מוחי יום-יומי, משינון רשימות ופתירת תשבצים ועד הערכת מספר העצים בסנטרל פארק.

תכניות אלו נשמעות כמו תכסיס פרסומי, אבל ייתכן שיש להן בסיס נוירוביולוגי אמיתי. מחקרים עדכניים, שנערכו אמנם בחולדות, מורים על כך שלמידה מגבירה את הישרדותם של תאי עצב חדשים במוח הבוגר. וככל שהלמידה מרתקת ומאתגרת יותר, כן שורדים יותר תאי עצב חדשים. סביר להניח שתאים אלו יהיו זמינים לעזור במצבים אחרים המקשים על המוח. עושה רושם אפוא שהתעמלות מחשבתית יכולה לחזק את המוח, בדיוק כפי שהתעמלות פיזית בונה את הגוף.

ממצאים אלו עשויים לעניין במיוחד בטטות כורסה אינטלקטואליות, ששכיבות שמיכה מוחיות עשויות להועיל לתאים האפורים שלהם. אבל בעיקר, תוצאות אלו תומכות בסברה שאנשים המצויים בשלבים מוקדמים של מחלת אלצהיימר או סובלים מצורות אחרות של שיטיון עשויים לעכב את ההידרדרות הקוגניטיבית בעזרת הקפדה על פעילות מחשבתית.

תא עצב חדש!

בשנות ה-90 של המאה שעברה, עבר תחום הנוירוביולוגיה טלטלה עזה כשהתברר שמוחם של יונקים בוגרים מסוגל לייצר תאי עצב חדשים. לפני כן, סברו הביולוגים שנוירוגנזה, כלומר היכולת לייצר תאי עצב חדשים, שמורה למוחות צעירים ומתפתחים, והיא נעלמת עם השנים. אבל בתחילת העשור, הראתה אליזבת גולד, אז באוניברסיטת רוקפלר, שתאים חדשים בכל זאת נוצרים במוח הבוגר, בעיקר באזור המכונה היפוקמפוס, הקשור בתהליכי למידה וזיכרון. זמן קצר לאחר מכן התפרסמו דיווחים דומים לגבי מינים שונים, החל בעכברים וכלה במרמוסטים (סוג של קופים), ובשנת 1998, הראו נוירוביולוגים בארה”ב ובשוודיה שיש נוירוגנזה גם בבני אדם.

מחקרים על נוירוגנזה במכרסמים כרוכים, על פי רוב, בהזרקת חומר המכונה BrdU (ברומו-דאוקסי-אורידין), המסמן תאים חדשים, כך שאפשר להבחין בהם בקלות באמצעות מיקרוסקופ. מחקרים אלו מעידים שבהיפוקמפוס של חולדות נוצרים 5,000-10,000 תאי עצב חדשים בכל יום. (אף על פי שגם בהיפוקמפוס האנושי נוצרים תאי עצב חדשים, איננו יודעים את מספרם.)

קצב ייצור התאים אינו קבוע, אלא מושפע מכמה גורמים סביבתיים. לדוגמה, התברר שצריכת אלכוהול מעכבת יצירת תאי עצב חדשים במוח. לעומת זאת, אפשר להגביר את קצב ייצורם בעזרת התעמלות. חולדות ועכברים המבלים זמן על גלגל ריצה מתהדרים בפי שניים יותר תאים חדשים מאשר עכברים נייחים. אפילו אכילת אוכמניות עשויה להמריץ יצירת תאי עצב חדשים בהיפוקמפוס של חולדות.

להשתמש או לזרוק

התעמלות ופעילויות אחרות עשויות אפוא לעזור בייצור תאי מוח נוספים, אבל התאים המגויסים החדשים האלה לא בהכרח נשארים. רבים מהם, ואפילו מרביתם, נעלמים כמה שבועות לאחר היווצרותם. כמובן, רוב התאים בגוף אינם שורדים לנצח, כך שאין זה מתמיה שגם תאי המוח החדשים מתים. אך זמן חייהם הקצר בכל זאת מעורר שאלות. מדוע טורח המוח לייצר תאים חדשים רק כדי להניח להם למות במהירות?

מעבודתנו בחולדות, נראה שהתשובה היא שהמוח מייצר את התאים האלה “ליתר ביטחון”. אם נתקלות החולדות באתגר קוגניטיבי, התאים נשארים, אבל אם לא, ייעלמו התאים. גולד, העובדת כעת באוניברסיטת פרינסטון, ואנוכי גילינו תגלית זו ב-1999, כשביצענו סדרת ניסויים שבדקו את ההשפעה של למידה על הישרדות תאי עצב חדשים בהיפוקמפוס של חולדות.

מטלת הלמידה שבה השתמשנו, המכונה התניה למצמוץ, דומה בכמה מובנים לניסויים שבהם החלו כלביו של פבלוב לרייר כששמעו צליל שקישרו אותו אל מתן אוכל. בהתניה למצמוץ, החיה שומעת צליל וזמן קבוע לאחר מכן (בדרך כלל 500 מילישניות, כלומר חצי שנייה), גורמים לה למצמץ בעזרת משב אוויר או גירוי קל של העפעף.

לאחר די חזרות, לרוב כמה מאות, החיה מקשרת במוחה בין הצליל לבין הגירוי לעין. היא לומדת לצפות מתי יגיע הגירוי ולמצמץ ממש לפני שהוא מתרחש. תגובה “מותנית” זו מעידה שהחיה למדה לשייך את שני המאורעות לאותו הזמן. ההישג של החולדה עשוי להיראות שולי, אבל המערך הזה מספק דרך טובה למדוד “למידה מקדימה” בבעלי חיים, כלומר היכולת לצפות את העתיד על סמך העבר.

כדי לבחון את הקשר ביו למידה לבין נוירוגנזה, הזרקנו לכל החיות BrdU בתחילת הניסויים. לאחר שבוע, שולבו מחצית החולדות בתכנית האימון למצמוץ. האחרות נותרו בכלוב. לאחר 4-5 ימי אימונים, גילינו שבהיפוקמפוס של חולדות שלמדו לתזמן את המצמוץ שלהן כראוי, נותרו יותר תאי עצב המסומנים ב-BrdU מאשר אצל החולדות שנותרו בכלובים. הסקנו שלמידת מטלה זו הצילה תאים ממוות. בחיות שלא התאמנו, מעט מאוד תאים חדשים שסומנו ב-BrdU בתחילת הניסוי שרדו עד סופו. וככל שהיטיבה החיה ללמוד, כן שרדו יותר תאי עצב חדשים. אותה תופעה נצפתה אצל חיות שלמדו לנווט במבוך.

כשהתחלנו לבצע את מחקרי המצמוץ בשלהי שנות ה-90, בדקנו את השפעת האימון רק בחיות שלמדו היטב, כלומר חולדות שלמדו למצמץ עד 50 מילישניות לפני גירוי העפעף, ושעשו כן ביותר מ-60% מן החזרות. לאחרונה שאלנו אם תאי עצב חדשים שרדו גם בחיות שלא הצליחו ללמוד, או שלמדו באופן כושל. התשובה היא – לא. במחקרים שפורסמו ב-2007, בחולדות שעברו כ-800 חזרות של הניסוי אך מעולם לא למדו לצפות את גירוי העפעף, היו תאי עצב חדשים מעטים בלבד, כמו בחיות שמעולם לא עזבו את הכלוב.

ביצענו גם ניסויים שבהם הגבלנו את הזדמנויות הלמידה של החיות. הפעם הקצבנו לחולדות רק יום אחד, כלומר 200 חזרות, כדי ללמוד. בניסויים אלו, מקצת החולדות למדו לצפות את הגירוי ומקצתן לא. שוב, בחולדות שלמדו נותרו יותר תאי עצב משנותרו בחולדות שלא למדו, על אף שכולן עברו אותה תכנית אימונים. נתונים אלו מרמזים שתהליך הלמידה, ולא סתם האימון או החשיפה לכלוב אחר או לשגרה יומית אחרת, הוא שמציל את תאי העצב החדשים ממוות.

קשה באימונים, קל בקרב

אף שחייבת להתרחש למידה כדי שתאי עצב חדשים ישרדו בהיפוקמפוס, לא כל סוגי הלמידה יעילים. לדוגמה, אם מאמנים חיה לשחות לעבר מצוף גלוי בבריכת מים, אין עלייה בהישרדות התאים. כך גם כשמאמנים חיה לזהות ששני גירויים, לדוגמה צליל וגירוי עפעף, מתרחשים כמעט בו זמנית.

הסיבה שמטלות אלו אינן מצליחות להציל תאים חדשים ממוות היא שהן אינן דורשות מחשבה רבה. שחייה לעבר מצוף גלוי היא מטלה שהחולדות מבצעות בשקיקה. ככלות הכול, אין ברצונן לטבוע. ואם גירוי העפעף חופף לזמן השמעת הצליל, החיות אינן צריכות לזכור אירוע שהתרחש בעבר, כלומר את הצליל, כדי לנבא מתי יתרחש גירוי העפעף. הן פשוט מגיבות כשהן שומעות את הצליל.

אנו סבורים שהמטלות שהצילו את מרבית תאי העצב החדשים הן הקשות ביותר ללמידה, כאלו שדורשות מאמץ מנטלי גדול כדי להצליח בהן. כדי לבחון סברה זו, לקחנו משימה פשוטה למדי והפכנו אותה למעט יותר מאתגרת. התחלנו במשימת המצמוץ הקלה, שבה הצליל מקדים, אך עדיין חופף בזמן לגירוי העפעף. למידת הקשר זה, כאמור, אינה מצילה תאי עצב חדשים. לאחר מכן, העלנו את רמת הקושי של מטלה זו ידי כך שהארכנו מאוד את משך השמעת הצליל, כך שהגירוי הופיע לקראת סופו של צליל ארוך ביותר.

במטלה השנייה קשה יותר ללמוד למצמץ מאשר במטלה הראשונה והקלה, משום שבמקרה זה, מצמוץ מיד לאחר כשמתחילה השמעת הצליל, בדומה לאצנים היוצאים לדרכם לאחר יריית אקדח, אינו התגובה הנכונה. המטלה גם קשה יותר ממטלת 500 המילישניות, משום שהחיה אינה יכולה להשתמש בסיום הצליל כאות “להתכונן”. למעשה, החולדה צריכה לשים לב בדיוק מתי התחילה השמעת הצליל ולהעריך מתי יתרחש גירוי העפעף. זהו אתגר אמיתי לכל בעלי החיים, ובני אדם בכללם. גילינו שמטלה זו מצילה אותו מספר תאי עצב כמו מטלת 500 המילישניות, ולפעמים אף יותר.

מעניין לציין שמבין החיות שהצליחו ללמוד את מטלות ההתניה, אצל אלו שלמדו באִטיות מסוימת, כלומר נזקקו ליותר חזרות כדי לבצע את המטלה כראוי, שרדו יותר תאי עצב חדשים מששרדו אצל חיות שלמדו במהירות. כלומר, עושה רושם שתאי עצב חדשים בהיפוקמפוס מגיבים בדרך המיטבית ללמידה הכרוכה במאמץ משותף של תאים רבים.

התזמון קובע

לא ברור לנו מדוע למידה מאומצת הכרחית לצורך הישרדות התאים. סברה אחת היא שמטלות הדורשות יותר חשיבה, או שנדרש זמן ארוך יותר כדי ללמוד אותן, מפעילות ביתר מרץ את הרשתות העצביות בהיפוקמפוס, רשתות הכוללות גם את תאי העצב החדשים, ושפעילות זו היא גורם מפתח. אני נוטה לתמוך בסברה זו מכמה סיבות.

ראשית, כמה חוקרים הראו שמטלות הכרוכות בלמידה, כמו התניית המצמוץ הקלאסית, לרוב מורידות את סף הגירוי החשמלי של תאי עצב בהיפוקמפוס, כך שהם נעשים פעילים יותר. יותר מזה, הפעילות בהיפוקמפוס הולכת יד ביד עם למידה. כלומר, חיות שאצלן נצפתה הפעילות העצבית הרבה ביותר הן אלו שלמדו את המטלה בדרך הטובה ביותר.

שנית, נראה שיש חלון זמן קצר ביותר שבמהלכו למידה יכולה להציל תאי עצב חדשים. במכרסמים מדובר בשבוע עד שבועיים לאחר שהתאים נוצרים. מחקר אחד שנערך לאחרונה בחולדות הראה, לדוגמה, שלמידה יכולה להציל תאים כשהתאים הם בני 7-10 ימים. אימון שמתרחש לאחר זמן זה הוא מאוחר מדי. תאי העצב כבר מתחילים למות. ואימון המתרחש לפני פרק זמן זה הוא מוקדם מכדי לעזור. חלון למידה זה תואם את התקופה שבה תאים חדשים אלו, המתחילים את חייהם כתאים שטרם התמיינו, מתחילים להתמיין לתאי עצב. הם מצמיחים דנדריטים (שתפקידם לקלוט את האותות מאזורים אחרים של המוח), ואקסונים (הנושאים את המידע לאזור סמוך בהיפוקמפוס, המכונה CA3). פחות או יותר באותו הזמן התאים מתחילים גם להגיב כראוי לשליחים העצביים, הכימיקלים המעבירים את האותות מתא עצב אחד למשנהו.

תצפיות אלו מעידות על כך שהתאים החדשים צריכים להבשיל ולהשתלב ברשתות עצביות קיימות לפני שהם יכולים להגיב ללמידה. כשהלמידה מסובכת, תאי עצב ברחבי ההיפוקמפוס, ובכללם המגויסים החדשים, עובדים במלוא הקיטור. והמגויסים הללו שורדים. אבל אם החיה אינה מאותגרת, תאי העצב החדשים אינם מקבלים את הגירויים שהם זקוקים להם כדי לשרוד והם פשוט נמוגים.

מה הם עושים שם?

אם כן, אלפי תאים חדשים נוצרים בהיפוקמפוס בכל יום, ואם מאתגרים את החיה במטלות למידה, התאים שורדים. אך מה תפקידם? הם אינם יכולים, כמובן, לעזור בלמידה בזמן אמת מיד כשהם נוצרים. חלק ניכר מן הלמידה מתרחש כמעט מיד (במהלך כמה שניות, אם לא פחות מזה). כשהמוח עומד בפני משימה חדשה, אין הוא יכול להמתין כשבוע עד שייווצרו תאי העצב החדשים, יבשילו ויתחברו לרשתות קיימות כדי שהחיה תתחיל ללמוד. עמיתי ואני חשדנו שמאגר התאים משפיע על היבטים מאוחרים יותר של תהליך הלמידה.

כדי לבחון רעיון זה, החלטנו להיפטר מתאי המוח החדשים. אם תאים אלו נעשים חשובים ללמידה, חיות חסרות תאים אלו יהיו לתלמידים גרועים יותר. כמובן, אי אפשר מבחינה טכנית להוציא את כל התאים החדשים ממוחן של החיות. במקום זאת, מנענו את היווצרות התאים במוחן של החולדות מלכתחילה, במשך כמה שבועות, על ידי מתן תרופה שמכונה MAM, המונעת את חלוקת התאים. לאחר מכן, הצטרפו החיות למסלול הלימודים.

גילינו שחולדות שטופלו ב-MAM היו תלמידות גרועות במטלת 500 המילישניות. הן התקשו ללמוד לצפות את הגירוי. אבל החיות האלה הסתדרו יפה עם מטלות למידה רבות אחרות התלויות בהיפוקמפוס, כמו מבוך המים של מוריס. במטלה זו, מניחים חולדות בבריכה ובה נוזל עכור, ועל החולדות לשחות עד שהן מגלות במת עמידה השקועה במים. דפנות הבריכה מסומנות באותות מרחביים העוזרים לחיות לנווט. חולדות חסרות תאי עצב חדשים השתלטו על המטלה באותה מהירות כמו אחיותיהן שלא קיבלו טיפול.

במעבדות שלנו, חיות שטופלו ב-MAM גם למדו לזכור את המקום שבו התרחש אירוע רגשי. לדוגמה, חולדות שקיבלו גירוי בלתי נעים בכף הרגל כשהוכנסו לכלוב מסוים, קפאו ברגע שהוכנסו לשם שוב. סוג זה של למידה רגשית, המוכר כהתניית פחד לפי הֶקשר, תלוי גם הוא בהיפוקמפוס, אך הוא לא העמיד בעיה לחיות המטופלות שלנו.

סך הכול, יכולות הלמידה של חולדות עם מעט תאי עצב חדשים לא נפגעו במידה רבה. החיות כן התקשו בלמידת הקשרים מסובכים מסוימים, כמו ההבנה שהצליל תמיד מקדים את גירוי העפעף בחצי שנייה. אנחנו מסיקים אפוא שאם תאי העצב החדשים חשובים בכלל ללמידה, הם ממלאים תפקיד רק במצבים מסוימים, ככל הנראה כאלו הדורשים מאמץ קוגניטיבי.

מבחינה ביולוגית, יש היגיון בהתמחות מסוג זה. חיה לא תרצה להסתמך על ייצור ועל פיתוח של קבוצה שלמה של תאי עצב חדשים כדי להגיב למצבים המשפיעים על הישרדותה המידית. לכן יש להניח שהתאים הנוספים, מרגע שהם מבשילים, משמשים כדי לכוונן או לחזק כישורים של פתירת בעיות שכבר קיימים. בשפה הפסיכולוגית, חיזוק כישורים כאלו מכונה “ללמוד כיצד ללמוד”.

מה לגבי המוח שלי?

כל המחקרים שתוארו עד כה התנהלו על חולדות או על עכברים. מה יקרה לבני אדם שאינם מייצרים תאי עצב חדשים בהיפוקמפוס? הרפואה המודרנית, לצערנו, מספקת לנו אוכלוסיית נבדקים מן המוכן, כלומר אנשים שעוברים טיפולים כימותרפיים לטיפול בסרטן. כמו הטיפול ב-MAM, כימותרפיה פוגעת בחלוקת התא הדרושה לייצור תאים חדשים. לכן כנראה אין זה מקרה שאנשים המטופלים בכימותרפיה מתלוננים לעתים קרובות על קשיים בלמידה ובזיכרון.

מצב זה תואם, בכמה אופנים, את הנתונים שלנו לגבי בעלי חיים. כמו המכרסמים, שאצלם הייתה פגיעה קוגניטיבית קלה מאוד אחרי טיפול ב-MAM, גם אנשים שעוברים כימותרפיה מתפקדים היטב ברוב הנסיבות. הם מתלבשים, יוצאים לעבודה, מכינים ארוחות, מבלים זמן עם חברים ובני משפחה, וממשיכים לחיות את חייהם. הדבר הגיוני. לנוכח הממצאים לגבי חיות מעבדה, לא היינו מצפים למצוא חסרים עמוקים בתפקוד הקוגניטיבי הבסיסי. אולם כן היינו מצפים למצוא חסרים סלקטיביים בתהליכי למידה מורכבים יותר, מסוג המטלות המאתגרות כל אחד מאתנו, כמו ביצוע כמה משימות בו-זמנית כך שיש צורך לעבור ממשימה למשימה תוך כדי עיבוד מידע חדש.

כדי לקבוע איזה תפקיד ממלאת נוירוגנזה בלמידה אנושית, על החוקרים להגשים שתי מטרות: לפתח שיטות בלתי פולשניות לזיהוי תאי עצב חדשים במוח החי, ולמצוא דרכים הפיכות כדי למנוע את הבשלת התאים במהלך תהליכי למידה. שיטות להגשמת המטרה הראשונה מצויות כעת בפיתוח, אך יש להניח שלהגשמת המטרה השנייה יידרש זמן רב יותר.

ועם זאת, הבה נניח רגע שמאגר זמין של תאי עצב חדשים כן עוזר לשמור על גמישותו האינטלקטואלית של המוח האנושי. האם אפשר לנצל בדרך כלשהי את הנוירוגנזה כדי למנוע מחלות הפוגעות ביכולת הקוגניטיבית או לטפל בהן?

במקרה של מחלת אלצהיימר, לדוגמה, התנוונות של תאי עצב בהיפוקמפוס גורמת לאובדן מחריף והולך של הזיכרון ושל יכולת הלמידה. חולי אלצהיימר ממשיכים לייצר תאי עצב חדשים, אך עושה רושם שרבים מהם אינם שורדים ומבשילים. ייתכן שתהליכי הנוירוגנזה וההבשלה העצבית פגועים אצל אנשים אלו. או שמא התאים החדשים אינם שורדים משום שהמחלה פוגעת ביכולת ללמוד.

אף על פי כן, מקצת הממצאים מעוררים תקווה, לפחות לגבי אלו המצויים בשלבים מוקדמים של שיטיון. כאמור, מחקרים בחיות ובאנשים בריאים מרמזים שפעולות פשוטות כמו תרגילים אירוביים יכולות להגביר את יצירת תאי העצב החדשים. כמו כן, מתברר שנוגדי דיכאון הם וסתים רבי עוצמה של תהליך הנוירוגנזה. מחקר מ-2007 הראה שטיפול ממושך בנוגדי דיכאון משפר את התפקוד היום-יומי והכללי של חולי אלצהיימר, רמז לכך שטיפול כזה עשוי לקדם ייצור והישרדות של תאי עצב חדשים בחולים.

דיווחים אקראיים מורים על כך שלמידה הכרוכה במאמץ עשויה אף היא לעזור למקצת מן החולים. לאחרונה, הצגתי את נתוני המחקר שלנו בבעלי חיים בכנס על אלצהיימר ועל צורות שיטיון אחרות. הרופאים בקהל הסתקרנו מן הממצאים המעידים על כך שהמאמץ ללמוד משהו חדש עשוי לשמר תאי עצב צעירים. הם מדווחים שהם מבחינים ביתרונות של מאמצים כאלו אצל המטופלים שלהם. והם מספרים שחולים המסוגלים להעסיק את עצמם באופן מלא בפעילות קוגניטיבית מאומצת עשויים לעכב את התקדמות המחלה השודדת את מוחם.

כמובן שיהיה זה טיפשי לחשוב שפעילות קוגניטיבית בשילוב נוגדי דיכאון או פעילות גופנית יכולים לתקן את הנזק שנגרם על ידי מחלות כמו מחלת אלצהיימר, הקוטלת תאי מוח רבים, ולא רק את החדשים. אך ייתכן שפעילויות כאלו עשויות להאט את קצב ההידרדרות הקוגניטיבית, הן אצל אנשים המתמודדים עם מחלות ניווניות והן, אולי, אצל כולנו כשאנו מזדקנים.

אומרים שאי אפשר ללמד כלב זקן תכסיסים חדשים, ואכן, כמבוגרים, רבים מאתנו מתקשים ללמוד משהו חדש לגמרי. אבל אם אנחנו רוצים לשמור על המוח שלנו בכושר, סביר להניח שלא יזיק לנו ללמוד שפה חדשה או סטפס, או לשחק משחק מחשב סוער בעזרת קונסולת ה-Wii – אימון כושר כזה עשוי אפילו לעזור.

מושגי מפתח

אלפי תאים חדשים נוצרים במוח הבוגר בכל יום, בעיקר בהיפוקמפוס, מבנה הקשור ללמידה וזיכרון.

בתוך כשבועיים, רוב תאי העצב החדשים האלה ימותו, אלא אם כן עומד בעל החיים לפני אתגר של למידת משהו חדש. למידה, ובייחוד כזו הכרוכה במאמץ רב, עשויה לשמור על תאי עצב אלו בחיים.

אף על פי שתאי העצב אינם הכרחיים, ככל הנראה, לרוב סוגי הלמידה, הם עשויים למלא תפקיד בניבוי העתיד על סמך ניסיון העבר. הגברת נוירוגנזה (ייצור תאי עצב חדשים) עשויה אפוא להאט הידרדרות קוגניטיבית ולשמור על כושרם המחשבתי של מוחות בריאים.

על המחברת

טרייסי ג' שורס (Shors), פרופסורית במחלקה לפסיכולוגיה ובמרכז למדעי העצב השיתופיים באוניברסיטת רטגרס, מתעניינת זה זמן רב בנוירוביולוגיה של למידה וזיכרון. היא משתפת פעולה עם אליזבת גולד מאוניברסיטת פרינסטון, שגילתה את תופעת הנוירוגנזה במבוגרים. יחד הן הראו שלמידה מגבירה את ההישרדות של תאי עצב חדשים בהיפוקמפוס, ושמעגלים עצביים אלו מעורבים, ככל הנראה, בהיבטים מסוימים של למידה. כ-10 שנים לאחר מכן, עדיין ממשיכה שורס לתהות על השאלה: “נוירוגנזה: מה לה וללמידה?”

עובדות בסיסיות

היכן נוצרים תאי עצב חדשים

במוח הבוגר, תאי עצב חדשים נוצרים בהיפוקמפוס, מבנה הקשור ללמידה וזיכרון. על אף שהתגלית המקורית התבצעה במכרסמים, נמצאו מאז תאי עצב חדשים גם במוח האנושי הבוגר. ליתר דיוק, תאי העצב החדשים צצים באזור של ההיפוקמפוס המכונה dentate gyrus, המודגש בחתכי המוח שמימין.

מבחני למידה

מה מלמדים אותנו מחקרים בחולדות

המחברת ועמיתיה הסתמכו של ניסויי “התניית מצמוץ” כדי לגלות שמאמץ גדול כדי ללמוד דבר כלשהו מגביר את רמת ההישרדות של תאי עצב חדשים.התחילו הם ביצעו ניסוי קלאסי, שבו החיה שומעת צליל וחצי שנייה לאחריו גורמים לה למצמץ בעזרת גירוי. לאחר כמה מאות חזרות, רוב החיות מתחילות למצמץ מיד לפני הגירוי. מכיוון שהצליל והגירוי למצמוץ מופרדים בזמן, קשה להבין מתי יש למצמץ. מטלה זו מצילה חלק ניכר מתאי העצב החדשים.

החולדות משתלטות בקלות על גרסה קלה יותר של המטלה, שבה הגירוי למצמוץ חופף לזמן השמעת הצליל. מטלה זו אינה מגבירה את הישרדותם של תאי עצב חדשים. אולם אם מעלים את רמת הקושי אף יותר, על ידי כך שהחולדה צריכה לחכות זמן ארוך יותר לפני שמגיע הגירוי למצמוץ, יותר תאי עצב ניצלים אפילו ביחס לגרסה הקלאסית.

השערה

כיצד עוזרת הלמידה להציל תאי עצב חדשים

במהלך השבוע הראשון לחייהם, תאים חדשים בהיפוקמפוס נודדים מקצה ה-dentate gyrus לעבר אזור עמוק יותר. שם הם מבשילים ומצטרפים לרשת עצבית. למידה המתרחשת כשהתאים בני שבוע עד שבועיים מגבירה את הישרדותם. ייתכן שהסיבה לכך היא הפעלה של תאי עצב קיימים, המשחררים, בתורם, אותות המעודדים הבשלה של התאים הצעירים. בהיעדר למידה במהלך תקופת ההבשלה, ימותו רוב תאי ההיפוקמפוס החדשים.

מה עוזר, מה מזיק

למידה מעודדת את ההישרדות של תאי עצב חדשים, אך אינה משפיעה על מספר התאים המיוצרים. אבל מתברר שפעילויות אחרות כן משפיעות על ייצור תאי עצב במכרסמים.

מעודדים: פעילות גופנית, נוגדי דיכאון, אוכמניות
מדכאים: אלכוהול, ניקוטין

מה הלאה?

רב הנסתר על הנגלה באשר לדרך שבה למידה משפיעה על הישרדות תאי עצב חדשים בהיפוקמפוס. ראשית, אנו מעוניינים להבין את המנגנונים המולקולריים המשמשים להצלת תאים בזמן אתגרים קוגניטיביים. אילו שליחים עצביים מעורבים? אילו קולטנים? ומתי בדיוק פועלים מנגנונים אלו? האם למידה עוזרת לתאי עצב חדשים להשתלב ברשתות עצביות, או האם היא מגבירה את ההישרדות של אלו שכבר השתלבו? כיצד תאי עצב המיוצרים במוח הבוגר תורמים ליכולת לצבור ידע?

מחקרים מסוג זה נערכים בבעלי חיים. אך היינו רוצים גם להבין יותר לגבי נוירוגנזה בבני אדם, הן באנשים בריאים והן באנשים עם מחלות כדוגמת אלצהיימר.

כדי לעשות כן, נזדקק לשיטות לא פולשניות כדי לנטר את הולדתם ואת מותם של תאי עצב חדשים במוח האנושי. שיטות אלו יאפשרו לנו להבין כמה סוגיות מעניינות, כגון מה מידת הנוירוגנזה במוח אנושי בריא לעומת מוח שלקה באלצהיימר. בסופו של דבר, נוכל גם לבדוק אם טיפול כלשהו, למשל טיפול גנטי, יוכל להגביר את מספר תאי העצב החדשים הנותרים בהיפוקמפוס, והאם התעמלות מוחית נתונה יכולה לעזור ולשמר את התאים החדשים.

ועוד בנושא

Learning Enhances Adult Neurogenesis in the Hippocampal Formation. Elizabeth Gould, Anna Beylin, Patima Tanapat, Alison Reeves and Tracey J. Shors in Nature Neuroscience, Vol. 2, No. 3, pages 260–265; March 1999.

Neurogenesis in the Adult Is Involved in the Formation of Trace Memories. Tracey J. Shors, George Miesegaes, Anna Beylin, Mingrui Zhao, Tracy Rydel and Elizabeth Gould in Nature, Vol. 410, pages 372–376; March 15, 2001.

Neurogenesis, Learning and Associative Strength. Jaylyn Waddell and Tracey J. Shors in European Journal of Neuroscience, Vol. 27, No. 11, pages 3020–3028; June 2008