חידושים בתחום ההדמיה מאפשרים למדענים לוודא מה קורה במוח בשורה של תהליכים חשיבה ועוד. השיטה תאפשר למדעני העצב ליצור מפות אדריכליות של תפקודי מוח, כמו ראייה, תנועה ולמידה ברמת דיוק של תא יחיד
מייקל ספיר, סיינטיפיק אמריקן
מדעני עצב חוקרים אזורים שעדיין לא מופו בעולם המיקרוסקופי של תאי העצב (נוירונים). הם מתבוננים בתאי המוח בעת פעולתם, מגלים עדויות מיקרוסקופיות לאלצהיימר במוח החי ואפילו עוסקים מעט בקריאת מחשבות. שנות ה-90 הוכתרו בכינוי “העשור של המוח”, אבל מדענים בשנות האלפיים בוחנים את המוח החי בדיוק מופלא הרבה יותר.
כדי לחקור את תפקודם של נוירונים בקנה מידה מיקרוסקופי משתמשים החוקרים בדרך כלל באלקטרודות זכוכית דקיקות, אבל שיטה זו אינה יכולה לספק את מיקומם המדויק של התאים בבעל חיים חי. החוקר יכול למקם את התא במדויק רק באמצעות הזרקת סמן כימי שאפשר לראותו במיקרוסקופ, וזאת רק לאחר שממיתים את בעל החיים.
טכניקה חדשה – הקרויה הדמיה תפקודית של נוירון יחיד – מאפשרת עתה למדענים להתבונן בתאי מוח בפעולה כשהם עדיין בתוך המוח. כבר לפני שנה, ר' קליי ריד ועמיתיו מבית הספר לרפואה של הרווארד השתמשו בלייזר ובמיקרוסקום כדי להפיק תמונות במרווחי זמן קצובים שתיעדו את פעילותם של מאות נוירונים בעת ובעונה אחת באזור הראייה של קליפת המוח של חתולי מעבדה ושל חולדות מעבדה. השיטה, שתוארה ב-Nature בפברואר 2005, תאפשר למדעני העצב ליצור מפות אדריכליות של תפקודי מוח, כמו ראייה, תנועה ולמידה ברמת דיוק של תא יחיד.
מדעני עצב לא זו בלבד שהם בונים מפות טובות יותר של המוח, אלא הם אף צועדים לקראת קריאת מחשבות. יוקליאסו קמיטאני ממעבדות ATR למדע עצב חישובי שביפן ופרנק טונג מאוניברסיטת ונדרבילט הראו כי יש צימוד הדוק בין מצבי המוח, כפי שהם נמדדים בתהודה מגנטית תפקודית (fMRI) לבין מצבים נפשיים סובייקטיביים.
במאמר שהתפרסם בכתב העת Nature Neuroscience תיארו המדענים איך הצליחו לחזות באיזו מבין שמונה תבניות גרפיות התבונן הנבדק. הם עשו זאת באמצעות פענוח הפעילות של קבוצת נוירונים קטנה בקליפת המוח האחראית על הראייה. המדענים סבורים שאפשר להרחיב שיטה זו של קריאת מחשבות ולחקור באמצעותה את הבסיס העצבי של ההכרה, הזיכרון וסוגים אחרים של “תוכן מחשבתי”. טוב ויפה להתבונן במוח העושה את עבודתו כשהכול כשורה, אבל כשמחלה מתפרצת רוצים המדענים להתבונן פנימה כדי למצוא מה הגורם האפשרי לבעיה. הנוירולוג בריידלי היימן מבית החולים הכללי של מסצ'וסטס ועמיתיו פיתחו כלים שיכולים לעקוב אחרי שינויים עצביים מיקרוסקופיים בעכבר חי המשמש כמודל למחלת אלצהיימר. באמצעות מיקרוסקופ רב-פוטונים וחומר מעקב פלואורסצנטי הצליחו המדענים להבחין בדיוק מיקרוסקופי ברבדים של עמילואיד – סימן ההיכר של המחלה. המדענים בודקים עתה שיטה דומה המשתמשת בטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) כדי לאבחן ולחקור את התקדמות המחלה בבני אדם.
טכניקות חדשות אלה מאפשרות למדענים להעיף מבט במה שמתרחש במוח, אבל התפתחות עכשווית יותר תסייע להם להבין מה הם רואים. בגיליון ה-22 באפריל של כתב העת Physical Review Letters תיארו נתן נ' אורבן מאוניברסיטת קרנגי מלון ועמיתיו שיטה המאפשרת להם לחזות איך קבוצות נוירונים מסנכרנות את פעולתן. פעילות מסונכרנת היא הבסיס לקידוד מידע ולאכסונו במוח, ולכן יש למחקרם השלכות רחבות לגבי הבהרת הדרך שבה המוח עושה את הדבר המדהים הקרוי חשיבה.
