פריצת דרך בהבנה של מנגנוני זיכרון במוח האנושי

מדעני מכון ויצמן למדע הצליחו למדוד את אותן התפרצויות עצביות, המכונות אדוות היפוקמפליות בבני-אדם, וחשפו את חשיבותן כמנגנון עצבי המעורב ביצירת זיכרונות ובשליפתם, היתרון הגדול של מחקר מוח בבני-אדם הוא היכולת לתקשר ולהבין מה מתחולל אצלם בתודעה בכל רגע נתון.

16.08.2019 מאת: פורטל הכרמל
פריצת דרך בהבנה של מנגנוני זיכרון במוח האנושי

 

חוקר מכוכב אחר לו נקלע לאצטדיון כדורגל, ודאי היה מופתע לראות המוני אדם קמים לפתע כאיש אחד, מוחאים כפיים ושואגים בהתלהבות. אם היה מצליח לשוחח עם האוהדים בשפתם, היו אלה מספרים לו כי הם שמחים על שער שהובקע.

בדומה לנחשול האוהדים, הבחינו חוקרים בשנות ה-90 בדפוס מיוחד של פעילות עצבית בחולדות, עשרות אלפי תאי עָצָב המתפרצים יחד בעוצמה באזור המוח המכונה היפוקמפוס.

אולם, בשל מגבלות שפה מובנות, לא הצליחו החוקרים לדובב את החיות כדי להבין מה מתחולל במוחן בעת האירוע.

באחרונה הצליחו מדעני מכון ויצמן למדע למדוד את אותן התפרצויות עצביות, המכונות אדוות היפוקמפליות (Hippocampal Ripples), בבני-אדם, וחשפו את חשיבותן כמנגנון עצבי המעורב ביצירת זיכרונות ובשליפתם. ממצאים אלה מתפרסמים בכתב-העת המדעי Science.

"מדובר באירוע מדהים בעוצמתו ובמהירותו. התפרצות מתוזמרת של כ-15% מתאי ההיפוקמפוס ש'יורים' בבת-אחת וביחד בתוך כעשירית שנייה; ממש מופע של זיקוקין די-נור עצבי. אירוע כה דרמטי אינו מוכר מחלקים אחרים של המוח", מסביר פרופ' רפי מלאך מהמחלקה לנוירוביולוגיה. מאז התגלו התפרצויות אלה בחולדות, הן משכו עניין מחקרי רב, ונחשף כי הן מאפיינות מצבי שינה ומנוחה, וממלאות תפקיד מרכזי בזיכרון המרחבי של מכרסמים וביכולות הניווט שלהם. רק באחרונה התגלה כי פעילות חשמלית קבוצתית זו מתרחשת גם בהיפוקמפוס של קופים ובני-אדם במצבי ערות, אך עד כה לא היה ידוע באילו תפקודים קוגניטיביים היא מעורבת.

להבדיל ממכרסמים, היתרון הגדול של מחקר מוח בבני-אדם הוא היכולת לתקשר ולהבין מה מתחולל אצלם בתודעה בכל רגע נתון. החיסרון, לעומת זאת, הוא שכדי להקליט את הפעילות המוחית בהיפוקמפוס של בני-אדם נדרשת מדידה פולשנית תוך-גולגולתית. תלמיד המחקר איציק נורמן, מקבוצתו של פרופ' מלאך, שהוביל את המחקר הנוכחי בשיתוף עם פרופ' אשֵש מהטה וקבוצתו ממכון פיינשטיין למחקר רפואי בארצות-הברית, התגבר על המכשול באמצעות גיוס נבדקים העוברים ממילא בדיקה פולשנית כזו מסיבות רפואיות. מדובר בחולי אפילפסיה שאינם מגיבים לטיפול תרופתי, ולכן מושתלות במוחם אלקטרודות במיקומים שונים במטרה לאתר את המוקד האפילפטי ולנתק אותו באופן כירורגי. חולים אלה מתנדבים מרצונם החופשי להשתתף בניסויי מוח, בזמן שהם ממתינים בבית החולים להתרחשותו של ההתקף האפילפטי.

במהלך הניסוי ראו הנבדקים תמונות צבעוניות ועשירות בפרטים, והתבקשו לזכור אותן בצורה מדויקת ככל האפשר. חלק מהתמונות הציגו דיוקנאות של אישים מפורסמים (מברק אובמה ועד אומה תורמן), וחלקן הציגו תצלומי נוף של אתרים מוּכרים (מפסל החירות ועד מגדל פיזה).

בהמשך, לאחר מטלת הסחה קצרה ובזמן שעיניהם מכוסות, הנבדקים התבקשו להיזכר בתמונות שראו ולתארן לפרטי פרטים. לאורך כל הניסוי הוקלטו במקביל הן הדיווחים המילוליים של הנבדקים והן הפעילות המוחית שלהם. הקלטת הפעילות המוחית נעשתה באמצעות אלקטרודה שמוקמה בהיפוקמפוס ואלקטרודות נוספות שמוקמו בקליפת המוח.

ההצלבה בין הפעילות המוחית שנמדדה באמצעות האלקטרודות ובין דיווחי הנבדקים, העלתה שורה של ממצאים מרתקים. ראשית, התגלה כי להתפרצויות תפקיד מהותי בהיזכרות – כשנייה או שתיים לפני שנבדק החל לתאר תמונה חדשה, נרשמה עלייה משמעותית בקצב שלהן. כמו כן, התגלה כי ההתפרצויות בהיפוקמפוס משחזרות את תוכן התמונות בזמן ההיזכרות – תמונות שהניבו יותר התפרצויות בזמן הצגתן, הניבו בהתאמה יותר התפרצויות בעת ההיזכרות בהן. בחינת הפעילות המוחית שנמדדה בקליפת המוח, הראתה כי ההתפרצויות בהיפוקמפוס מסונכרנות עם הפעילות המוחית באזורי הראייה שבקליפת המוח, שבהם שמורים ככל הנראה פרטי הזיכרון החזותי.

יותר מכך, ידוע כי אזורי הראייה "מתמחים" בקטגוריות ראייתיות – למשל קיימת בהם הפרדה בין ייצוגים של בני אדם לייצוגים של מקומות. בהתאם לכך, כאשר הנבדקים נזכרו בברק אובמה, או לחלופין במגדל פיזה, ההתפרצויות שלהם היו מתואמות עם עלייה בפעילות העצבית באזור הרלוונטי בקליפת המוח. מסביר נורמן: "נחשפה כאן תזמורת של כמה אוכלוסיות תאי עצב הפועלות בתיאום ברגע ההיזכרות, כאשר ההיפוקמפוס בתפקיד המנצח".

הגילויים מרחיבים במידה רבה את ההבנה הקיימת בנוגע לתפקידו של ההיפוקמפוס ולאופן פעולתו. הם מדגישים את החשיבות של פעילות עצבית קבוצתית, נוסף על התכונות הייחודיות של כל תא עצב בנפרד שהודגשו בעבר. "יש פה פריצת דרך בהבנה של מנגנוני זיכרון במוח האנושי", מסכם פרופ' מלאך. "יצירת זיכרונות, שמירתם ושליפתם תלויות אמנם בתהליכים רבים נוספים, אך בשל 'הדרמה המוחית' של ההתפרצויות המסונכרנות, אפשר בהחלט להעריך שזהו מנגנון מפתח בתהליך ההיזכרות".

 

פורטל הכרמל

תגובות

מומלצים