אנושי מדי: מדעני מכון ויצמן למדע מצאו מה מיוחד במוח האדם

מאז המצאתן במאה ה-18, פועלות מכונות הכביסה לפי אותו עיקרון בסיסי: תוף המסתובב במהירות ומאפשר שטיפה וסחיטה של בגדים. לאורך השנים נוספו למכונות אלה פונקציות שונות – מתוכניות כביסה לבגדים עדינים ועד חיבור לאינטרנט – אך אורך חייהן רק התקצר, כמות התקלות גדלה והתחזוקה התייקרה. האם בדומה לאבולוציה התעשייתית של מכונות הכביסה ושל מוצרים רבים אחרים, גם האבולוציה הביולוגית יצרה מוח אנושי מורכב ומשוכלל, אך חשוף יותר לפגמים ולקלקולים? מדעני מכון ויצמן למדע הראו באחרונה כי הקידוד העצבי במוחותיהם של פרימטים הלך והתייעל – אך בו-בזמן נהפך לחסין פחות לשגיאות. החוקרים משערים כי ממצאים אלה עשויים להסביר נטייה לפסיכופתולוגיות מסוגים שונים בבני אדם – מהפרעות קשב, חרדה ודיכאון ועד אוטיזם. ממצאים אלה התפרסמו בכתב-העת המדעי Cell.

ידוע כי קליפת המוח הקדם-מצחית של בני אדם גדולה יותר ומכילה יותר תאי עצב מאשר קליפת המוח של פרימטים אחרים. בקבוצת המחקר של פרופ' רוני פז מהמחלקה לנוירוביולוגיה שיערו כי מלבד הבדלים אנטומיים אלה, קיימים גם הבדלים בקידוד העצבי. "אנחנו יודעים שיש הבדלים ב'חומרה', כלומר הבדלים אנטומיים במוח בין מינים שונים, אבל עד כה לא ידענו להגיד אם יש גם הבדלים ב'תוכנה' – באופן שבו תאי העצב מתקשרים ומקודדים מידע", אומר פרופ' פז.

כדי לבדוק את ההשערה, פיתח רביב פרילוק, תלמיד מחקר בקבוצתו של פרופ' פז, מבחן למדידת יעילות הקוד העצבי, הבודק כמה מידע יכול להעביר תא עצב בודד. "תקשורת יעילה היא כזו המשתמשת בכמה שפחות אנרגיה להעברת מסר מורכב ככל האפשר; להעביר הודעה מורכבת בכמה שפחות מלים", מסביר פרילוק. "בהתאם לכך, המדד שפיתחנו בודק את יעילות הקידוד והשידור של אותות חשמליים בתא עצב". בהמשך, הקליטו החוקרים את הפעילות המוחית בבני אדם ובקופי מקוק בשני אזורים – בקליפת המוח הקדם-מצחית אשר אחראית על תפקודים גבוהים המאפשרים קבלת החלטות וחשיבה רציונלית, ובאמיגדלה – אזור מוקדם יותר אבולוציונית שאחראי לתגובות הישרדותיות ורגשיות. מדידת הפעילות המוחית בבני אדם התאפשרה בזכות שיתוף פעולה עם פרופ' יצחק פריד, מנתח מוח במרכז הרפואי תל-אביב על-שם סוראסקי (איכילוב) ובמרכז הרפואי של אוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס על-שם רונלד רייגן. אומר פרופ' פריד: "המחקר מבוסס על רישומים נדירים ממוח האדם שהתקבלו מחולים ערים ומתפקדים במצבים רפואיים מיוחדים הדורשים החדרת אלקטרודות לעומק המוח". במחקר השתתפו גם ד"ר הגר גלברד-שגיב מאוניברסיטת תל-אביב וד"ר יואב כפיר, תלמיד מחקר דאז בקבוצתו של פרופ' פז.

החוקרים גילו כי הקידוד העצבי בקליפת המוח הקדם-מצחית יעיל יותר מאשר באזור המוחי הקדום יותר, האמיגדלה, הן בבני אדם והן בקופים. כמו כן הקידוד העצבי בשני אזורי המוח בבני אדם היה יעיל יותר מאשר באזורים אלה בקופים. עם זאת, החוקרים גילו כי ככל שיעילות הקוד העצבי הייתה גבוהה יותר, החסינות לשגיאות הייתה נמוכה יותר. כך למשל הקוד העצבי באמיגדלה בקופים היה חסין יותר לשגיאות מאשר בבני אדם. "האמיגדלה אחראית על הישרדות. כמו מכונת הכביסה של פעם היא לא צריכה להיות סופר-מתוחכמת, אבל אסור לה לטעות ואסור לה להיכשל בזיהוי איומים. כשהיא רואה אריה, היא צריכה לדעת שזה אריה ולהעביר את המסר במהירות ובעוצמה", מסביר פרופ' פז. "אם הקוד העצבי באמיגדלה בבני אדם מועד יותר לשגיאות עלולות להיווצר תגובות הישרדותיות גם לסיטואציות שאינן מסכנות חיים – בדומה למה שאנחנו מכירים למשל מהפרעות חרדה ופוסט-טראומה". האמיגדלה וקשריה עם אזורי מוח אחרים אכן ידועים כשחקנים מרכזיים בפסיכופתולוגיות מסוגים שונים. האם זהו המחיר שאנו משלמים על התחכום והיצירתיות של המוח האנושי?

האבולוציה ניסתה לייצר מערכת יעילה יותר ושילמה על זה במערכת חסינה פחות לטעויות"

"לכאורה אפשר היה לתכנן מערכת שהיא גם חסינה וגם יעילה", אומר פרילוק, "אך ייתכן שבמערכת רב-ממדית מורכבת כמו המוח, משחק סכום-אפס בין יעילות לחסינות הוא בלתי נמנע. האבולוציה ניסתה לייצר מערכת יעילה יותר ושילמה על זה במערכת חסינה פחות לטעויות". במחקרים עתידיים צפויים המדענים לבדוק לא רק את פוטנציאל העברת המידע של תאי העצב אלא גם את העברת המידע בפועל במצבים שונים. לשם כך הם מתכננים לבדוק את הקידוד העצבי באזורים השונים תוך כדי מטלות למידה מסוגים שונים, עם דגש על התנהגויות מודל להפרעות פסיכיאטריות שונות. אומר פרופ' פריד: "ההזדמנות להשוות רישומים ברמת תא העצב הבודד בין בני אדם לקופים היא פריצת דרך ביכולתנו לחקור את ייחודו של המוח האנושי". פרופ' פז מוסיף: "שאלה בסיסית באבולוציה, במדעי המוח, בפסיכולוגיה ובדיסציפלינות מדעיות אחרות, היא מה מותר האדם מפרימטים אחרים? מדוע, מצד אחד, יש לבני אדם יכולות קוגניטיביות משופרות ויכולות למידה והתאמה לסביבות חדשות, ומצד שני נטייה להפרעות חרדה, דיכאון והפרעות נפשיות אחרות? במחקר זה הראינו כי אלה עשויים להיות שני הצדדים של אותו המטבע".

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדובר - מכון ויצמן למדע
08-9343856 news@weizmann.ac.il