נמצא החלבון שפוגע בפעילות המערכת החיסונית של המוח כנגד הסרטן הקטלני גליובלסטומה

מחקר
נמצא החלבון שפוגע בפעילות המערכת החיסונית של המוח כנגד הסרטן הקטלני גליובלסטומה
מחקר פורץ דרך של חוקרים מאוניברסיטת תל אביב עשוי לחולל תפנית משמעותית במאבק בסרטן המוח הקטלני GBM. הגליובלסטומה הוא הסוג הקטלני ביותר של גידולי סרטן במערכת העצבים המרכזית, והוא מהווה את מרבית הגידולים הממאירים שמקורם במוח. זהו סרטן אלים, פולשני ומהיר, ועל פי רוב, הטיפולים הקיימים אינם עוזרים, והחולים נפטרים כעבור כשנה בממוצע מהתפרצות הגידול. יתרה מכך, הגליובלסטומה מוגדר כ'גידול קר', כלומר שאינו מגיב לניסיונות אימונותרפיים לעידוד מערכת החיסון לפעול נגדו. צוות מחקר בינלאומי בהובלת פרופ' רונית סצ'י-פאינרו, העומדת בראש המרכז לחקר הביולוגיה של הסרטן ובראש המעבדה לחקר סרטן וננו-רפואה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, גילה כיצד ניתן לבלום את התפשטותו.
במסגרת המחקר, החוקרים ביקשו תחילה להבין מדוע תאי מערכת החיסון של המוח (מיקרוגליה), אינם מעכבים את הסרטן. בהובלת הדוקטורנט עילם ייני, ערכו החוקרים השוואה בין רקמות מוח בריאות לרקמות נגועות. לצורך כך, החוקרים שיתפו פעולה עם מנתחי מוח מהמרכז הרפואי איכילוב, שסיפקו להם גידולי גליובלסטומה שנכרתו בחדרי הניתוחים, ועם מנתחי מוח מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס וממכון ליבר שבארה"ב, אשר סיפקו להם רקמות מוח תקינות מניתוחים לאחר המוות.
"רצינו לדעת למה המערכת החיסונית במוח לא עושה את העבודה שלה", מספרת פרופ' סצ'י-פאינרו. "לכן, בדקנו את האינטראקציות בין תאי מערכת החיסון במוח לתאי הגליובלסטומה בגידולים שהוסרו זה עתה מחולים. למרבה ההפתעה, מצאנו כי לא זאת בלבד שתאי המיקרוגליה לא פועלים כדי לבלום את התאים הסרטניים, הם משחקים תפקיד שלילי מכריע בחלוקתם, בהתפשטותם ובהתניידותם".
מאחר שתאים 'מדברים' אלה עם אלה באמצעות חלבונים, בדקו החוקרים מהם החלבונים שמופרשים כשתאי מערכת החיסון מסוג מיקרוגליה באים במגע עם תאים סרטניים מסוג גליובלסטומה, ומצאו שישה חלבונים שבאו לידי ביטוי יתר. בשלב הבא, פרופ' סצ'י-פאינרו וצוותה עיכבו כל אחד מהחלבונים, כדי לנסות ולבודד את החלבון האחד שמאפשר לגידול הסרטני "לשעבד" את מערכת החיסון של המוח למטרותיו ולהתפשט. בדרך הזו, מצאו החוקרים כי חלבון בשם SELP הוא שמשבש את תפקודה של המערכת החיסונית ומאיץ את הגידולים מסוג גליובלסטומה.
"מדובר בחלבון מוכר, שמסייע לתאים – בעיקר לתאי דם לבנים ולתאי אנדותל המרכיבים את כלי הדם – לנוע בתוך הגוף", מסבירה פרופ' סצ'י-פאינרו. "המפגש בין תאי הגליובלסטומה לתאי המיקרוגליה גורם להם לבטא את חלבון ה-SELP בכמויות משמעותיות. במחקר הצלחנו להראות שה-SELP המוגבר מסייע לתאי הסרטן לנדוד, וכן לחדור לתוך רקמת המוח".
תאי גליובלסטומה
לאחר שהחוקרים עיכבו את חלבון ה-SELP על דגימות הגידולים מהחולים, הם הבחינו שהגידולים מפסיקים להתחלק, מפסיקים לנוע ומפסיקים להיות פולשניים. את אותן התוצאות החוקרים השיגו גם בגידולים בחיות מודל וגם במודלים תלת-ממדיים. בהמשך בוצעה גם אנליזת ריצוף רנ"א ברמת התא הבודד, בשיתוף פעולה עם המעבדה של ד"ר אסף מדי מהמחלקה לפתולוגיה בפקולטה לרפואה. גם שם זוהתה ירידה בתכונות הסרטניות של התאים והפעלה של מערכת החיסון כנגד התפשטות הגידול, במקרים בהם ה-SELP הושתק והקשר בין המיקרוגליה לתאי הגליובלסטומה שובש, מה שהוביל לעיכוב התקדמות הסרטן במוח. תוצאות המחקר פורץ הדרך מתפרסמות בימים אלו בכתב העת היוקרתי Nature Communications.
פרופ' סצ'י-פאינרו מדגישה שלמחקר החדש עשויות להיות השלכות טיפוליות מצילות חיים. לדבריה, בצירוף מקרים, בימים אלה נערך ניסוי קליני בשלב שני לעיכוב SELP למטרה אחרת לגמרי, לטיפול בכאב באנמיה חרמשית. היא מקווה שמשום שהוכח שהטיפול שמעכב את ה-SELP בטוח לשימוש בבני אדם, הוא יסלול את הדרך לאישור מהיר יחסית של ניסוי קליני להתוויה מחדש של הטיפול לגליובלסטומה. "לצערי, חולי גליובלסטומה זקוקים לטיפולים חדשים באופן מיידי. הטיפול שלנו יכול להוות את התפנית הנחוצה כל כך במלחמה בסרטן שמייאש מכולם".
המחקר החדש מומן על ידי הקרן לחקר הסרטן בישראל (ICRF), מועצת המחקר האירופית (ERC), קרן קאהן, האגודה למלחמה בסרטן והקרן הלאומית למדע.
מחקר
חוקרים הצליחו ליצור רובוט, ששומע באמצעות אוזן ביולוגית
מה קורה כשזואולוגים ומהנדס שבבים נפגשים בבית קפה בקמפוס? לא, לא מדובר בבדיחה, אלא בפרויקט חוצה פקולטות ובתי ספר, שהוליד רובוט עם אוזן אמתית על שבב, ששומע ומגיב לקולות. בתעשייה הביטחונית כבר מביעים עניין, והחוקרים מבטיחים שמכאן השמיים הם הגבול.
פרופ' יוסי יובל, מבית הספר לזואולוגיה, ,ממוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט מבית הספר להנדסה מכנית בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן וראש בית ספר סגול למדעי המוח, פרופ' אמיר אילי, גם הוא מבית הספר לזואולוגיה ומבית הספר סגול למדעי המוח, וד"ר בן מעוז מהפקולטה להנדסה ומבית הספר סגול למדעי המוח, רצו לדעת האם זה אפשרי לבנות מערכת ביו-היברידית, שתשלב מערכת ביולוגית בתוך רובוט. מי שהרימה את הכפפה היא עידן פישל, שעשתה תואר שני בהנחיית שלושת החוקרים והביאה את הפרויקט למאמר מדעי, שפורסם לאחרונה בעיתון Sensors.
לניסוי המהפכני בחרו החוקרים באוזן של חגב, חרק בעל אברי קול ושמע מפותחים. "רצינו להראות שאנחנו יכולים לעשות אינטגרציה בין מערכת ביולוגית ואלקטרונית, ובחוש השמיעה יש סנסורים חשמליים שמתאימים למשימה", מסביר ד"ר מעוז. "לחרקים יש מערכות שמיעה שהן פשוטות מבנית, אך עושות עיבוד נתונים מורכב. יחד עם זה, המערכת אדפטיבית, היא קלת משקל וקטנה בממדים שלה, וקלה יותר לשימוש מאשר אוזן של יונק למשל", מוסיפה עידן פישל, שהובילה את המחקר.
במחקר, שארך כשנתיים, לקחו חלק גם נטע שביל - דוקטורנית בהנחיה משותפת של השלושה, ד"ר אנטון שיינין ויוני עמית.
החוקרים בודדו אוזן של חגב. אחרי שהוכיחו שהמערכת ממשיכה לעבוד באופן תקין, בנו פלטפורמת אוזן-על-שבב, שבעזרתה אפשר לקלוט את האותות שמגיעים לאוזן ולערוך הקלטה אלקטרו-פיזיולוגית של פעילותה, וחיברו אותה לרובוט. התוצאה: כשמשמיעים צליל, האוזן הביולוגית שומעת, ממש כפי שקורה בגוף האדם. האות הקולי הופך לאות חשמלי ומגיע לרובוט, שיודע להגיב בהתאם.
"גלי הקול גורמים לתזוזה של עור התוף של החגב, שמפעיל את המכנו-רצפטורים של אוזן החגב, בדומה לשערות האוזן שקיימות אצלנו. הן יודעות להמיר את הוויברציה המכנית לאות חשמלי, שיוצא דרך עצב השמיעה, מגיע אל המוח ומעביר את המידע", מסבירה עידן. "אחרי שהוכחנו שהמערכת ממשיכה לעבוד באופן תקין, שמנו אותה על שבב ומיקמנו אותה על הרובוט".
את השבב שתומך באוזן, בנה צוות החוקרים בעזרת תוכנה ומדפסת תלת ממד. "הייתי צריכה לתכנן שבב שיהיה מודולרי, כדי שאפשר יהיה לשים אותו על הרובוט, שהוא יוכל לחוש את הפעילות החשמלית של מערכת השמיעה, ושמבחינה פיזיולוגית ומבחינה מבנית הוא יתאים למערכת השמיעה של החגב. כלומר, שהוא יאפשר מצד אחד סביבה מימית, אך מצד שני יאפשר כניסה של אוויר ושל גלי הקול, בדומה לאיך שהדבר קורה אצל בעל החיים", מפרטת עידן את תהליך המחקר.
את הרובוט, תכנן ובנה יוני עמית, יחד עם עזרתו של ד"ר אנטון שיינין. הרובוט תוכנן כך שיהיה מודולרי ויוכל בקלות להיות מתוכנת להגיב לצלילים שונים.
מכינה מקום לאוזן על השבב. עידן פישל
"האתגר העיקרי היה להפוך את המערכת הקיימת לדבר מודולרי. הפלטפורמה קטנה מאוד, והרעיון הוא שאפשר יהיה להרכיב אותה על משהו בגודל של טלפון סלולרי", מסכימים ד"ר מעוז, פרופ' יובל ופרופ' אילי. "כמו כן, שילוב הכוחות ביננו הוביל לגישור על 'פערי שפה' שקיימים בין תחומי המחקר שלנו ואיתגר את הסטודנטים והסטודנטיות, שהסכימו להשתתף במחקר ולהיות פתוחים לשגעונות חדשים", מוסיף פרופ' אילי בחיוך.
"חשוב לזכור שהאתגר הוא אדיר. לכן כשהחלטנו להתחיל בחרנו ללכת על משהו שקל להשוות אותו למערכות קיימות, כמו למשל מיקרופון או רמקול, אבל אנחנו בטוחים שניתן לקחת את הפרויקט למקומות נוספים, כמו למשל איברי שמיעה של חרקים נוספים, ריח, ראייה – חושים אחרים ששם לחרקים יש יתרונות אדירים," אומר ד"ר מעוז.
היות והתחום ההיברידי נושא הבטחה גדולה, גופים רבים מתעניינים במחקר. "השלב הבא יכלול שילוב של machine learning, גם בצד שקורא את הסנסור הביולוגי וגם בצד שמפעיל את המנועים. כלומר, נחקה את הטבע גם באלגוריתמיקה," מגלה פרופ' יובל. "בעתיד, רובוט כזה יוכל לגלות חומרי נפץ או אנשים שאבדו. אולי יהיו נחילים של רובוטים, שידברו ביניהם וכל אחד מהם יהיה מצויד בחיישנים, כיד הדמיון הטובה", אומר פרופ' אילי.
"בנינו מערכת שהיא ביו-היברידית: יש בה גם רכיבים ביולוגיים וגם רכיבים חשמליים. כשהקונספט הזה של שילוב עובד – אין סוף לאפשרויות. ניתן יהיה לעשות אפליקציות עתידניות, כמו לדוגמא לחבר שתי אוזניים לצ'יפ לצורך איכון, נוכל ליצור רובוטים שמשלבים מספר חושים, לדוגמא מערכת שמיעה וראייה על גבי אותו הרובוט. יכול מאוד להיות שאפילו השמיים הם לא הגבול", מסכמת עידן.
מחיאות כפיים! הוא שומע! הרובוט הביו-היברידי מגיב לקול
מחקר
טיפול בתא לחץ עצר את הזדקנות תאי הדם בבני אדם
עד היום הרעיון של להחזיר את הגלגל אחורה היה שייך לז'אנר המדע הבדיוני. מי לא היה רוצה להיכנס לקפסולה בעלת מכשור מתקדם ולצאת ממנה "כמו חדש"? מסתבר שהעתיד כבר כאן. ניסוי קליני ראשון בעולם מסוגו, שנערך על ידי חוקרים מאוניברסיטת תל אביב ומבית החולים שמיר (אסף הרופא), קובע כי טיפול בתא לחץ של אנשים בריאים בגיל השלישי יכול לעצור את הזדקנות תאי הדם.
החוקרים מצאו כי סדרה של טיפולים בפרוטוקול ייחודי של תא לחץ, יכולה להסב לאחור שני תהליכים עיקריים, הידועים כקשורים לתהליך ההזדקנות ולמחלות המאפיינות אותו: התקצרות הטלומרים, שהם אזורי מגן המצויים בשני קצותיו של כל כרומוזום (הכרומוזומים מכילים את החומר הגנטי בגרעין התא), והצטברות תאים זקנים לא מתפקדים בגוף, שנקראים תאי סנסנט Senescent. הניסוי התמקד בתאים הנלקחים בבדיקות דם, תאי מערכת החיסון שלהם יש DNA, ומצא התארכות ניכרת של הטלומרים – עד 38%, לצד ירידה של עד 37% בשיעור הסנסנט.
המחקר נערך בהובלת פרופ' שי אפרתי מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר ומבית הספר סגול למדעי המוח, המייסד והמנהל של מרכז סגול לרפואה היפרברית במרכז הרפואי שמיר (אסף הרופא), וד"ר אמיר הדני, מנהל המחקר הרפואי במרכז סגול לרפואה היפרברית ומחקר במרכז הרפואי שמיר (אסף הרופא), והוא התבצע במסגרת תוכנית מחקר ישראלית מקיפה, העוסקת בהזדקנות כמחלה הפיכה הניתנת לטיפול. המאמר פורסם בכתב העת המדעי Aging.
"אנחנו עוסקים כבר שנים רבות במחקר ובטיפול היפרברי, שהוא טיפול בפרוטוקולים ייחודיים של חמצן בלחץ גבוה בתוך תא לחץ עם ריכוזים משתנים", מסביר פרופ' אפרתי. "במהלך הזמן רשמנו הישגים בתחומים שונים, כמו שיפור התפקוד המוחי, שנפגע בשל הגיל או בעקבות פגיעות מוחיות מגורמים כמו שבץ מוחי וחבלות ראש. כעת ביקשנו לבחון את השפעת הטיפול על אנשים בריאים ועצמאיים בגיל המבוגר, ושאלנו: האם טיפול בתא לחץ יכול להאט, לעצור ואולי אף להסב לאחור את תהליך ההזדקנות הנורמלי ברמת התא?"
במסגרת המחקר נחשפו 35 אנשים בריאים מגיל 64 ומעלה לסדרה של 60 טיפולים היפרבריים, למשך 90 יום. החוקרים נטלו מהמשתתפים דגימות דם לפני, במהלך, בסוף ואחרי סדרת הטיפולים, ביצעו אנליזות של מגוון תאי דם ממערכת החיסון (תאים אשר להם יש DNA), והשוו בין הממצאים בארבעת המועדים.
הממצאים העידו כי הטיפולים הצליחו להסב לאחור את תהליך ההזדקנות בשני היבטים מהותיים: הטלומרים שבקצות הכרומוזומים התארכו במקום להתקצר, בשיעור שנע בין 20%-38% בסוגי התאים השונים; שיעור התאים הזקנים הלא מתפקדים, הסנסנט, בתוך כלל אוכלוסיית תאי הדם - ירד משמעותית, ב-11% עד 37% לפי סוג התאים.
"התקצרות הטלומרים נחשבת כיום ל'גביע הקדוש' של הביולוגיה של ההזדקנות, וחוקרים בכל העולם מנסים לפתח טיפולים תרופתיים וסביבתיים, שיאריכו את הטלומרים. סדרת הטיפולים שלנו הצליחה לעשות זאת, והוכיחה שאכן ניתן להפוך את תהליך ההזדקנות ברמה התאית-מולקולרית", מסכם פרופ' אפרתי.
"עד היום ראינו ששינוי באורח החיים ופעילות גופנית אינטנסיבית יכולים לעכב במידת מה את התקצרות הטלומרים. אך הטיפול ההיפרברי שלנו הצליח, בתוך שלושה חודשים בלבד, להאריך את הטלומרים הרבה מעבר לכל התערבות מוכרת הכרוכה בשינוי באורח החיים", אומר ד"ר הדני ומסכם "המחקר החלוצי שלנו פותח דלת למחקר נוסף על ההשפעה התאית של טיפולים בתא לחץ לאורך זמן, בכל הנוגע להיפוך תהליך ההזדקנות".
מחקר
חוקרים מצאו שהסגר גרם לשינוי מבני באזור המוח האחראי על ויסות רגשי
כל אחד מאתנו מגיב אחרת לשינויים פתאומיים ולמצבי חוסר ודאות. חלקנו נלחצים והופכים לאובדי עצות בעוד שאחרים ממשיכים להתנהג כרגיל. חוקרים באוניברסיטת תל אביב רצו לבדוק כיצד ואם בכלל השפיע הסגר על מדד הלחץ והחרדה של הציבור. הם ביצעו סריקות MRI במוחם של 50 נבדקים צעירים בני 30 בממוצע ובריאים לפני פרוץ מגפת הקורונה בישראל וכחודשיים לאחר מכן, מיד לאחר היציאה מהסגר הראשון, ומצאו עלייה משמעותית בנפח האמיגדלה – אזור במוח האחראי על ויסות רגשי. ההמלצה שלהם למקבלי ההחלטות: השתמשו במסרים חיוביים ודאגו לבריאות הנפש של כולנו.
התפרצות הקורונה היוותה עבור החוקרים הזדמנות ייחודית להשוות סריקות של מוחות של אנשים צעירים ובריאים פיזית ונפשית, ולבחון כיצד משבר בסדר גודל עולמי משפיע על מבנה המוח.
המחקר חוצה הפקולטות נערך בהובלת פרופ' יניב אסף מבית הספר לנוירוביולוגיה, ביוכימיה וביופיזיקה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, מרכז שטראוס להדמיה עצבית ממוחשבת ובית הספר סגול למדעי המוח, ובהשתתפות החוקרים ד"ר עידו תבור מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, ד"ר תום שינברג מהפקולטה למדעי החיים, המחלקה לנוירוביולוגיה, ביוכימיה וביופיזיקה ובית הספר סגול למדעי המוח, תום סלומון מהמחלקה לנוירוביולוגיה ומרכז Minducate, עדי כהן, גל בן-צבי, רני גרא, שירן אורן, דנה רול, גל רוזיק, אנסטסיה סליי, ניב תיק וגליה צרפתי.
"במסגרת המחקר השגרתי שלנו אנחנו עוסקים בחקר המוח, ומבצעים לשם כך סריקות MRI במוחם של נבדקים בריאים ", מסביר פרופ' אסף. "אנו סורקים באופן קבוע נבדקים לצורך מחקרים שונים, וכשפרצה מגפת הקורונה החלטנו לחזור לאותם נבדקים ולאתר שינויים במבנה המוח כתוצאה מכך".
החוקרים ביצעו לאחר הסגר הראשון של הקורונה בישראל סריקה חוזרת ב-50 נבדקים שהשתתפו במחקרים שונים חודשים ספורים לפני כן. בנוסף, ביקשו החוקרים מהמשתתפים למלא שאלונים בנוגע למצבם בימי הסגר. הנבדקים היו גברים ונשים צעירים, בני 30 בממוצע, ללא מחלות רקע, שגם לא חלו בקורונה.
הממצאים היו מרתקים: ההשוואה בין סריקות ה-MRI לפני הקורונה לבין אלה שבוצעו לאחר הסגר העידה על עלייה בנפח האמיגדלה - אזור במוח האחראי על ויסות רגשי. "ממחקרים בעבר ידוע כי תופעה זו מתרחשת בדרך כלל במצבי לחץ וחרדה, ולכן הסקנו כי הנפח המוגדל של האמיגדלה העיד ככל הנראה על אי הוודאות, המתח והחרדה שחוו המשתתפים בתקופת הגל הראשון והסגר. חשוב מאוד שמקבלי ההחלטות יתייחסו גם להיבט הנפשי של הקורונה", אומר פרופ' אסף.
"כשסרקנו שוב את המוחות הופעתנו מאוד, שכן השינוי שהתחולל במבנה המוח תוך חודשים ספורים היה משמעותי ונחשב לנתון חריג", מסביר ד"ר תבור ומוסיף "אומנם בדקנו את אותם נבדקים, אך לפי התוצאות זה נראה כאילו השווינו בין אנשים בריאים לאנשים עם הפרעות חרדה".
"המחקר ממחיש את ההשלכות שיש לאירוע עולמי גם על אנשים צעירים שחווים באופן פתאומי תחושות לא מוכרות של אי ודאות, לחץ וחרדה", מרחיב ד"ר שינברג, המתמחה בחקר הבסיס המוחי של שינוי התנהגות. "המחקר מראה שככל שהתרחקנו מהסגר - כך חזרו אזורי המוח לנפחם הקודם. לקראת הכניסה לסגר השני אנו מציעים למקבלי ההחלטות לקדם קמפיין הסברה חיובי של נסיכת אמון וחשיבות הקפדה על הנחיות במקום קמפיין שלילי הנשען על הפחדה ואיומים, שניתן לראות שלא מוביל לשינוי ההתנהגותי הרצוי באוכלוסייה, ושעשוי אף לגרום למצוקה נפשית בקרב האזרחים".
"המחקר שלנו ממחיש את ההשפעה שהייתה למגפת הקורונה כאירוע דרמטי על בריאותו הנפשית הציבור. מקבלי ההחלטות עוסקים בדרך כלל במשמעות פגיעת הנגיף בבריאות ובכלכלה, אבל חשוב מאוד להתייחס גם לבריאות הנפשית בעת קבלת החלטות ואי ודאות הכרוכה בקבלתן", מסכם פרופ' אסף.
מחקר
חוקרים פענחו שלושה חוקים שמכתיבים הורשה אפיגנטית בין-דורית – שלא דרך שינויים ברצף ה-DNA
רוב החוויות שנצבור במהלך החיים לא יועברו לצאצאים שלנו. כך לדוגמא, אימון שלנו בחדר הכושר היום לא יגרום לילדינו להיות חזקים יותר. עם זאת, בשנים האחרונות מחקרים בתולעים על הורשה אפיגנטית מאתגרים את התפיסה שלנו לגבי גבולות התורשה והאבולוציה, ומראים שיש תכונות נרכשות שכן עוברות בתורשה. פרופ' רכבי מסביר כי הורשה אפיגנטית של תגובות סביבתיות היא הורשה שמתרחשת בנפרד משינויים ברצפי הדנ"א, על ידי מולקולות מורשות אחרות. לדבריו, באורגניזמים רבים בתגובה לשינוי בסביבה, למשל מצב עקה (Stress), מולקולות רנ"א קטנות (small RNA) "משתיקות" או חוסמות את ביטויים של גנים מסוימים. מחקרים שנערכו בשנים האחרונות בעזרת תולעים ממין C.elegans, חיות מודל חשובות ונפוצות מאוד, הראו שמולקולות רנ"א קטנות יכולות לעבור גם לדורות הבאים וכך להעביר תכונות מדור לדור.
מעבדתו של פרופ' רכבי גילתה בעבר שתולעים מורישות לצאצאיהן מולקולות מסוג רנ"א קטנות אשר מכילות מידע לגבי סביבת ההורים, כמו מצב תזונתי, הידבקות בנגיפים ואפילו הפעילות מוחית של ההורים, ובכך תורמות להישרדות הדורות הבאים. במחקרם הנוכחי, פרופ' רכבי וצוותו ניסו להבין האם ישנם חוקים להורשה אפיגנטית של רנ"א קטנים לאורך הדורות או שמדובר בהורשה פאסיבית ואקראית. החוקרים חשפו שלושה חוקים שמכתיבים הורשה אפיגנטית, כלומר הורשה שלא דרך שינויים ברצף הדנ"א, לאורך הדורות. את המחקר, שהתפרסם בכתב העת היוקרתי Cell, הובילו פרופ' רכבי ותלמידתו ד"ר לאה חורי-זאבי מהמחלקה לנוירוביולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז ובית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב.
לדברי פרופ' רכבי, "חיית המודל המועדפת למחקר אפיגנטי בין-דורי היא C.elegans, כי זמן הדור של התולעים האלו הוא שלושה וחצי ימים, כך שאפשר לחקור הרבה דורות בזמן קצר, וכל תולעת כזאת מולידה מאות צאצאים – מה שמקנה עוצמה סטטיסטית. אפשר לשלוט בצורה מושלמת בחשיפה הסביבתית ובנוסף, התולעת מפרה את עצמה, ולכן גם ההבדלים הגנטיים (בדנ״א) מנוטרלים כמעט לחלוטין."
ד"ר חורי-זאבי מציינת שמעבדות רבות הבחינו בכך שהורשה אפיגנטית של רנ"א קטנים נמשכת ברוב התולעים באוכלוסייה כשלושה עד חמישה דורות. לדבריה, במחקר קודם שנערך במעבדתם, חשפו החוקרים את המנגנון ששולט במשך ההורשה, ולמעשה הוכיחו שההורשה הזו היא תהליך מבוקר. אלא שגם לאחר חשיפה זו, נותרה השאלה מדוע חלק מהתולעים יורשות את התגובות המורשות בצורה חזקה, בעוד שאחרות לא ירשו את האפקט האפיגנטי כלל, וזאת על אף שכל הצאצאים כמעט זהים מבחינה גנטית. "למרות שההורשה החלקית הזאת הייתה ידועה, אופן החלוקה של החומר האפיגנטי באוכלוסיית הצאצאים נשאר מסתורי לחלוטין. אנחנו רצינו לדעת אם יש איזשהו דפוס הורשה, שמסביר ומנבא מי יירש את התכונות האפיגנטיות – ולכמה זמן", היא מוסיפה.
לצורך הניסוי השתמשו החוקרים בתולעת מהונדסת גנטית, אשר נושאת גן שמייצר חלבון פלואורסצנטי וגורם לתולעת לזהור תחת אור פלואורסצנטי. החוקרים הפעילו תגובת השתקה מורשת על ידי רנ"א קטנים כנגד הגן הפלואורסצנטי ובחנו אילו צאצאים ירשו את תגובת ההשתקה והפסיקו לזהור, ואילו צאצאים "שכחו" את התגובה ההורית וחזרו לבטא את הגן לאחר מספר דורות. על התהליך הזה חזרה ד"ר חורי-זאבי שוב ושוב, בניסיון להבין את החוקיות שמאחורי האפקט האפיגנטי.
"לאה בדקה עשרות שושלות של תולעים ובסך הכול יותר מ-20,000 תולעים בודדות", מספר פרופ' רכבי, "אבל החלק המאתגר באמת בעבודה היה הפענוח של דפוסי ההורשה השונים, וההבנה מה עומד מאחוריהם". בסופו של דבר ותוך העמקה במנגנון ההורשה גילו החוקרים שלושה חוקים שבעזרתם ניתן להסביר ואפילו לחזות מי ירש את המידע האפיגנטי:
לדברי פרופ' רכבי, עוד לא ידוע אם הורשה אפיגנטית בין דורית מתקיימת גם בקרב בני אדם: ״אנחנו מקווים שהמנגנון שגילינו קיים גם באורגניזמים אחרים, אבל נצטרך לחכות בסבלנות. צריך לזכור שגם המחקר הגנטי התחיל ממחקריו של הנזיר גרגור מנדל באפונה – והיום אנחנו משתמשים בחוקים של מנדל כדי לנבא אם לילדינו יהיה שיער חלק או מתולתל".
"הרעיון של תכונות נרכשות שעוברות בירושה הוא רעיון עתיק כשם שהוא שערורייתי. עוד לפני דארווין ולאמארק, היוונים התווכחו עליו, והוא אינו עולה בקנה אחד עם ההורשה הגנטית על פי דנ"א", מוסיף פרופ' רכבי. "התולעים שינו את הכללים בכך שהן הראו לנו שישנה הורשה מחוץ לרצף הגנטי, הורשה של רנ״א קטנים, שבעזרתה ההורים מכינים את הצאצאים לקשיים שאליהם נחשפו. ממחקר למחקר אנחנו שופכים אור על המנגנונים המולקולרים ועל הדינמיקה המסתורית של ההורשה האפיגנטית, והמחקר הנוכחי מספק חוקים ו-"סדר בכאוס"".
מחקר
העטלפה שגמאה 200 ק"מ בשבע שעות ושברה את שיא העולם בתעופה למרחקים ארוכים
מדליית זהב לעטלפה מסוג לפטוניקטריס: חוקרים מהפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, שערכו מחקר שדה שגרתי בגבול מקסיקו-ארצות הברית, היו עדים לשבירת שיא עולם מרגש. עטלפה במשקל 30 גרם עפה ברציפות וללא מנוחה מרחק של יותר מ-200 ק"מ במשך כשבע שעות ובמהירות ממוצעת של 30 קמ"ש, כדי להביא מזון לצאצא שלה.
פרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה, ממוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט ומבית ספר סגול למדעי המוח, שהוביל את המחקר, מסביר כי בספרות המקצועית ידוע עד כה על עטלפים שעפים ברציפות כ-100 עד 150 ק"מ, ואילו השיאנית החדשה כמעט והכפילה את המרחק. במחקר השתתפו גם הדוקטורנטית איה גולדשטיין, פרופ' רודריגו מדיין מאוניברסיטת UNAM במקסיקו ופרופ' עמוס קורמן ממכוןCNRS בצרפת. המחקר התפרסם בכתב העת Current Biology.
במסגרת המחקר עקבו החוקרים אחר עטלפות-אימהות מניקות בצפון מדבר סונורה, הממוקם בגבול מקסיקו-ארצות הברית. האזור נחשב לאטרקטיבי במיוחד עבור העטלפות בשל פריחת הקקטוסים מזן הסגווארו, העשיר בצוף ובסוכר, שהוא המזון המועדף על העטלפים. במשך היום העטלפות שומרות על גוריהן במערה הממוקמת בצפון מדבר סונורה, ובלילה הן עפות לשדות הקקטוסים הממוקמים במרחק של עשרות ק"מ מהמערה. החוקרים הצמידו לעטלפות מכשיר GPSזעיר שפותח באוניברסיטת תל אביב, ועקבו אחר פעילותן הלילית. הם גילו כי הסיבולת הנדירה של העטלפה אפשרה לה לעוף את המרחק העצום ללא מנוחה, והכל כדי למצוא מזון לגור שלה.
"עטלפים ידועים ביכולת הניווט המופלאה שלהם וביכולתם לעוף מרחקים ארוכים, אך נראה שמדובר בשיאנית עולם גאה. מדהים כמה מוכנה עטלפה קטנה להשקיע כדי להניק את הגור שלה", אומר פרופ' יובל.
היה שווה כל לגימה. עטלפה נהנית מצוף מתוק בצפון מדבר סונורה. צילום: Jens Rydell
במהלך המחקר, בדקו החוקרים גם את תהליך קבלת ההחלטות של העטלפות בזמן שהן סועדות את ליבן בשדות הקקטוסים, ובמסגרת שיתוף פעולה עם המתמטיקאי עמוס קורמן ממכון CNRS שבצרפת, פיתחו מודל שמתאר את דרך קבלת ההחלטות של היונקות המעופפות. הם הבחינו שהעטלפות מחלקות את השדות לחלקות קטנות, פעולה שמאפשרת להן ליהנות בצורה שוויונית מהקקטוסים הטובים במינימום מאבקים והתנגשויות.
"לעטלפות יש אתגר לא פשוט", מסבירה איה גולדשטיין. "הן מגיעות לשדות שבהם אלפי קקטוסים, וצריכות להחליט כיצד לצרוך את הצוף שמופרש לאט לאט לאורך הלילה, תוך כדי התחרות בעטלפות אחרות בזמן הקצר שעומד לרשותן, כדי שלא לסכן את הגורים שנותרו לבדם במערה. גילינו שהן מבצעות תהליך חיפוש ולמידה בכדי לזהות סדרה של קקטוסים מוצלחים, שממנה הן ניזונות במהלך הלילה. כחלק מהתהליך הן נמנעות מקקטוסים פחות מוצלחים מבחינתן, כדוגמת קקטוסים שאין להן הרבה פרחים או קקטוסים שכבר מנוצלים על ידי עטלפות אחרות. כך למעשה הן יוצרות לעצמן טריטוריות, וצורכות את כמות הצוף המקסימלית עם מעט מאוד אינטראקציות שליליות וללא תקשורת ישירה ביניהן".
אחכה לך בשדות. הסטודנטית מיכל הנדל בשדה קקטוסים לצד מתקן צילום. על הקקטוס: מכשיר להקלטת האקולוקציה של העטלפות. צילום: איה גולדשטיין
מחקר
מחקר חדש שופך אור על מנגנון ההישרדות שמפעיל המוח בתנאי אי ודאות
מדי יום מתמודד המוח שלנו עם אינספור מצבים המצריכים ממנו להחליט האם כדאי לפעול בדרך אחת או אחרת. על סמך ניסיון העבר אנחנו יכולים לבצע בחירה במודע וגם שלא במודע - האם כדאי לנו לקחת סיכון, כשהרווח אינו מובטח לנו. מחקר חדש באוניברסיטת תל אביב בחן את התגובות של המוח בתנאי אי-ודאות וקונפליקט מלחיץ, בהזדמנויות ובסיכונים. החוקרים איתרו את האזורים במוח האחראים לאיזון העדין בין הכמיהה לזכות ברווח וההימנעות מהפסד אפשרי בדרך.
המחקר הובל על ידי חוקרי אוניברסיטת תל אביב, פרופ' תלמה הנדלר, פרופ' יצחק פריד, ד"ר תומר גזית וד"ר טל גונן מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר, מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ומבית ספר סגול למדעי המוח, מהמרכז הרפואי תל אביב ע"ש סורסקי (איכילוב) ומבית הספר לרפואה של אוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס. המחקר התפרסם ביולי 2020 בכתב העת היוקרתי Nature Communication.
פרופ' הנדלר מסבירה שכדי לאבחן את התגובות במעמקי המוח, המחקר בוצע בקרב אוכלוסייה ייחודית של חולי אפילפסיה, בזמן שאלקטרודות הוחדרו למוחם לצורך בדיקות לקראת ניתוח להסרת המוקד האפילפטי. המטופלים התבקשו לשחק במשחק מחשב הכולל סיכונים מול הזדמנויות, והאלקטרודות אפשרו לחוקרים להקליט בדיוק רב פעילות של נוירונים באזורים שונים במוח שקשורים לקבלת החלטות, רגש וזיכרון.
במהלך המשחק הקליטו החוקרים את הפעילות החשמלית בתאי העצב של הנבדקים מיד לאחר שהרוויחו או הפסידו את כספם במשחק. הנבדקים התבקשו לפעול להשגת רווח כספי תוך לקיחת סיכון להפסד כספי מהמאגר שלהם, ומצאו כי תאי עצב באזור קליפת המוח הקדם-מצחית הפנימית הגיבו הרבה יותר להפסד ((punishment מאשר לרווח (reward) של מטבעות.
יתרה מכך, לחוקרים התברר שההימנעות מלקחת סיכון במהלך הבא, הושפעה בעיקר מפעילות לאחר הפסד באזור ההיפוקמפוס, הקשור ללמידה וזיכרון אבל גם לחרדה. ממצא זה מלמד על הקשר ההדוק בין תהליכי זיכרון וקבלת החלטות תחת סיכון (מצבי סטרס). כלומר, ההפסד קודד בהיפוקמפוס (אזור של זיכרון), והמשתתף שפועל במצב סטרסוגני של סיכון גבוה העדיף להיות זהיר ולהימנע מלהשיג את המטבע (ויתור על רווח).
חוויית הרווח, לעומת זאת, לא קודדה בזיכרון באופן שהשפיע על בחירת התנהגות עתידית מול אי ודאות. הדבר המעניין הוא שהתופעה נמצאה רק כאשר הנבדק השפיע על התוצאה במשחק ורק נוכח סיכון גבוה בצעד הבא, מה שמצביע על קשר אפשרי לתופעת החרדה.
פרופ' הנדלר מסכמת: "במהלך החיים אנו לומדים לאזן בין החשש מסיכון להפסד והשאיפה לרווח, ולומדים מהו הסיכון הסביר ביחס לרווח נחשק על סמך ניסיונות קודמים. האיזון בין שתי הנטיות הללו הוא מאפיין אישיותי, והפרעה שלו גורמת להתנהגות לא אדפטיבית כמו נטייה גבוהה ללקיחת סיכונים או הימנעות מוגזמת.
"המחקר שלנו מראה לראשונה כיצד המוח האנושי מושפע מחוויה של כישלון או הפסד כשהוא באחריותנו, וכיצד הטייה זו מייצרת התנהגות של הימנעות תחת אי-ודאות מלחיצה במיוחד. הבנת המנגנון המוחי עשויה בעתיד לכוון ולמקד טיפולים נוירו-פסיכיאטריים בהפרעות של הימנעות-יתר - כמו דיכאון, חרדה ופוסט-טראומה או הפרעות הקשורות לנטילה מוגזמת של סיכונים – כמו התמכרויות ומאניה".
מחקר
מחקר שנעשה בחולי סרטן המעי הגס הראה שטיפול להפחתת תגובות הלחץ בזמן הניתוח מקטין את הסיכוי להתפתחות גרורות סרטניות
בשורות מעודדות למנותחים פוטנציאליים: חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הצליחו להפחית בצורה משמעותית את הסיכון להתפשטות גרורות סרטניות, לאחר כריתת הגידול בחולי סרטן המעי הגס. באמצעות טיפול תרופתי קצר קרוב למועד הניתוח, הצליחו החוקרים להוריד את תגובות הלחץ והדלקת הפיזיולוגיות של הגוף בתקופה קריטית זאת, ובכך למנוע התפתחותם של גרורות סרטניות במהלך השנים שלאחר הניתוח.
במהלך המחקר, שנערך על ידי פרופ' שמגר בן-אליהו מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ובית הספר סגול למדעי המוח, ופרופ' עודד זמורה מהמרכז הרפואי אסף הרופא, עקבו החוקרים במשך שלוש שנים אחרי 34 חולים, שטופלו על ידם בניתוח להסרת גידול סרטני במעי הגס. בתקופת הניתוח, נתנו החוקרים לחולים שתי תרופות מוכרות ובטוחות: פרופרנולול (דרלין), תרופה להורדת לחץ דם ולהפחתת חרדה, ואטודולק (אתופן), תרופה המשמשת למניעת דלקות וכאבים. החל מחמישה ימים לפני מועד הניתוח ועד שבועיים אחריו, נטלו החולים את התרופות, כאשר מחציתם שימשו כקבוצת ביקורת וקיבלו תרופת פלסבו.
התוצאות שהתקבלו היו מעודדות מאוד: בקרב קבוצת החולים שקיבלה את הטיפול התרופתי נמצא כי הגרורות הסרטניות התפתחו רק אצל 12.5% מהחולים (2 מתוך 16 חולים). לעומת זאת, בקבוצת הבקרה (שלא קיבלה את הטיפול התרופתי) התפתחה מחלה גרורתית בקרב 33% מהחולים (6 מתוך 18 חולי הביקורת), בהתאם לסטטיסטיקה המקובלת בקרב חולים מסוג זה. פרופ' בן-אליהו הביע סיפוק רב מהנתונים, אך מציין כי "למרות שהתוצאות מרשימות, יש לחזור על מחקר זה עם מספר גדול בהרבה של חולים כדי להוכיח שהטיפול אכן מציל חיים". המחקר פורסם באחרונה בכתב העת Cancer.
לדבריו של פרופ' בן אליהו, התרופות הפכו את הגידול ואת התאים הסרטניים שנותרו אחרי הניתוח מרקמה פרו-גרורתית לרקמה עם פחות פוטנציאל גרורתי, וזאת על פי סמנים מולקולריים בתאים הסרטניים שנחקרו על ידם. כמו כן, התרופות שינו לטובה את כמות ואת סוג הלויקוציטים (תאי הדם הלבנים) שבגידול, מדדים שאף הם מנבאים סיכוי נמוך יותר להישנות הסרטן.
"כשהגוף נמצא במצב של לחץ פיזיולוגי (כמו ניתוח) או פסיכולוגי, הורמונים ממשפחות הפרוסטגלנדינים והקטכולאמינים מופרשים בכמויות גדולות", מסביר פרופ' בן אליהו. "הורמונים אלה מדכאים את פעילות תאי המערכת החיסונית, ובכך מעודדים בעקיפין התפתחות גרורות סרטניות. בנוסף, הורמונים אלו מעודדים תכונות גרורתיות באופן ישיר ברקמה סרטנית. במחקר שלנו הצלחנו להראות שבאמצעות טיפול תרופתי זול ונגיש, ניתן להפחית תגובות לחץ ודלקת של הגוף בזמן הניתוח, להשפיע על תכונות הרקמה הסרטנית, ובכך להקטין משמעותית את הסיכון להתפתחות גרורות שיתגלו חודשים או שנים לאחר הניתוח".
לאחר הצלחת המחקר הראשוני, פרופ' בן-אליהו ופרופ' זמורה קוראים לחולי סרטן המעי הגס והלבלב בישראל, שעומדים לפני ניתוח, להירשם למחקר קליני רחב היקף שהתחיל בימים אלו בשמונה מרכזים רפואיים שונים בישראל, במטרה להציל חיים.
מחקר
סריקת מוחות של כ-130 מיני יונקים הוכיחה שהיכולת של המוח להעביר מידע ממקום למקום זהה אצל כל היונקים
שאלת מיליון הדולר שמעסיקה עד היום את עולם המחקר היא כיצד עובד המוח. עד היום רווחה הדעה כי פעילות המוח שלנו, בני האדם, מתקדמת יותר מזו של בעלי החיים, אולם במחקר ראשון מסוגו שנערך באוניברסיטת תל אביב התקבלה תוצאה מפתיעה: בניגוד לסברה הרווחת, התברר כי האבולוציה עיצבה בצורה דומה את מוחות כל היונקים: רמת הקישוריות, כלומר יעילות העברת המידע ממקום למקום במערכת העצבית, זהה אצל כל היונקים כולל האדם. ממצא נוסף שהתגלה הוא 'מנגנון פיצוי', שבו המוח מפצה על קישוריות גבוהה באזור מסוים באמצעות קישוריות נמוכה יחסית באזור אחר, כדי לשמור על איזון בסיכום כולל.
במחקר שנערך בהובלת פרופ' יניב אסף מבית הספר לנוירוביולוגיה, ביוכימיה וביופיזיקה ובית ספר סגול למדעי המוח, ופרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה, מוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט ובית ספר סגול למדעי המוח, ערכו סריקת MRI מתקדמת למוחות של כ-130 מיני יונקים, במטרה לזהות את רמת הקישוריות בתוך המוח.
"הקישוריות המוחית, כלומר יעילות העברת המידע ממקום למקום במוח, היא תכונה מרכזית, בעלת חשיבות רבה מאוד לתפקודו של המוח. חוקרים רבים משערים כי רמת הקישוריות במוחו של האדם גבוהה משמעותית מזו של בעלי חיים אחרים, כהסבר אפשרי לתפקודה הגבוה של 'החיה האנושית'", אומר פרופ' אסף. מנגד, פרופ' יובל מסביר כי "ידוע שתכונות ותפקודים חשובים במיוחד נשמרים במהלך האבולוציה. כך לדוגמה, לכל היונקים יש ארבע גפיים. במחקר רצינו לבדוק את ההשערה שקישוריות מוחית היא תכונה מהותית מסוג זה, שאינה משתנה מיונק ליונק, ללא קשר לגודלו ולמבנה מוחו. לשם כך נעזרנו בכלים מחקריים מתקדמים".
"גילינו שהקישוריות במוח אינה תלויה בגודלו או במבנהו של המוח. במילים אחרות, מוחותיהם של כל היונקים, מאדם ועד עכבר, מפרה ועד דולפין, שומרים על רמת קישוריות זהה, והמידע מגיע ממקום למקום במוח באותה יעילות", מסביר פרופ' אסף. "בנוסף, מצאנו שכדי לשמור על האיזון מקיים המוח מנגנון פיצוי: כשהקישוריות בתוך שני חצאי המוח (ההמיספרות) גבוהה, הקישוריות בין ההמיספרות נמוכה, ולהיפך".
במחקר השתתפו חוקרים מבית החולים הווטרינרי האוניברסיטאי בבית דגן, מבית הספר למדעי המחשב ע"ש בלווטניק ומהפקולטה לרפואה בטכניון. המאמר פורסם בכתב העת היוקרתי Nature Neuroscience ביוני 2020.
יונקים אינטליגנטיים
בשלב הראשון ערכו החוקרים סריקות MRI בטכנולוגיה מתקדמת למוחות של יונקים מכ-130 מינים שונים (כל המוחות נלקחו מבעלי חיים מתים, ואף בעל חיים לא הומת לצורך המחקר), החל בעטלפים זעירים שמשקלם 10 גרם וכלה בדולפינים ששוקלים מאות קילוגרמים. מוחותיהם של כ-100 מהיונקים הללו לא נסרקו מעולם, כך שהמחקר יצר מאגר נתונים חדשני וייחודי מסוגו בעולם.
בנוסף נסרקו באותם אמצעים מוחותיהם של 32 בני אדם חיים. הטכנולוגיה הייחודית, המזהה את החומר הלבן במוח, איפשרה שחזור של הרשת המוחית: שלוחות תאי העצב במוח המשמשות להעברת מידע, והצמתים שבהם נפגשות השלוחות ומעבירות את המידע ביניהן.
האתגר הבא היה להשוות בין הסריקות של בעלי חיים ממינים שונים, שמוחותיהם שונים מאוד זה מזה בגודל ו/או במבנה. לשם כך גייסו החוקרים את תורת הרשתות, תחום במתמטיקה שאיפשר להם למדוד ולהחיל על כל המוחות מדד אחיד של קישוריות, כלומר מספר הצמתים של תאי עצב שמידע מסוים צריך לעבור בדרכו ממקום אחד למקום אחר במוח.
"מוחו של יונק מורכב משתי המיספרות המחוברות זו לזו באמצעות מערכת של סיבים (שלוחות תאי עצב) המעבירים מידע", מסביר פרופ' אסף. "אנחנו בדקנו עבור כל מוח שסרקנו ארבעה מדדי קישוריות: רמת הקישוריות בתוך כל אחת מההמיספרות, השמאלית והימנית; רמת הקישוריות בין שתי ההמיספרות; ורמת הקישוריות של המוח כולו. גילינו שהמדד הכולל עבור קישוריות המוח דומה מאוד בכל היונקים, כולל האדם. במילים אחרות: המידע מגיע ממקום למקום במוח דרך אותו מספר של צמתים עצביים במוחותיהם של כל היונקים, בין אם מדובר במוח עצום או זעיר. עם זאת, חשוב לציין שמוחות שונים נוקטים באסטרטגיות שונות כדי לשמור על קישוריות כוללת זהה. בחלק מהמוחות מצאנו קישוריות חזקה בתוך ההמיספרות וקישוריות חלשה יותר ביניהן, ובחלקם ההפך הוא הנכון".
"בנוסף גילינו שההבדלים בפיצוי ברמת הקישוריות בין חלקים שונים של המוח מאפיינים לא רק מינים שונים, אלא גם פרטים שונים באותו מין", מגלה פרופ' יובל. "כלומר, גם בקרב חולדות, עטלפים או בני אדם יש פרטים עם יותר קישוריות בתוך ההמיספרה ופחות בין ההמיספרות, ולהיפך. מאוד מעניין לשער כיצד טיפוסים שונים של קישוריות משפיעים על תפקודים קוגניטיביים שונים ועל יכולות אנושיות כמו ספורט, מוסיקה או מתמטיקה. במחקר עתידי בכוונתנו להתמקד בשאלות אלה."
"במחקר שלנו חשפנו חוק אוניברסלי: חוק שימור הקישוריות במוח. משמעות החוק היא שרמת היעילות של העברת מידע במערכת העצבית של המוח זהה בכל היונקים, כולל האדם, ללא קשר לגודל ולמבנה המוח", מסכם פרופ' אסף. "כמו כן גילינו מנגנון פיצוי מוחי, שמאזן את רמת הקישוריות במוח היחיד. מנגנון זה משמעו שקישוריות גבוהה באזור מסוים, שבאה לידי ביטוי בכישרון מיוחד בתחום מסוים (כמו למשל ספורט או מוסיקה), מאוזנת תמיד על ידי קישוריות נמוכה יחסית באזור אחר במוח. במחקרים הבאים נבחן תכונות ספציפיות ותהליכי למידה, וכיצד המוח מפצה על עיבוי הקשרים באזור מסוים".
מחקר
מחקר ראשון מסוגו מראה כי טיפול חדשני בתא לחץ עשוי לשפר את תפקודם הקוגניטיבי של אנשים בריאים בגיל המבוגר
הרפואה ההיפרברית, שמציעה טיפולי חמצן בלחץ גבוה באמצעות תא לחץ למגוון רחב של בעיות רפואיות, מלווה אותנו כבר לא מעט שנים. כעת, מחקר ראשון מסוגו של הפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר וביה"ס סגול למדעי המוח בשיתוף מרכז סגול לרפואה היפרברית ומחקר במרכז הרפואי שמיר (אסף הרופא), חושף לראשונה כי טיפול בבני אדם בתא לחץ באמצעות חמצן נקי בלחץ גבוה, יכול לשפר משמעותית את תפקודם הקוגניטיבי של אנשים בריאים בגיל המבוגר. התחומים העיקריים בהם ניכר השיפור הינם קשב, מהירות עיבוד מידע, תפקודים ניהוליים וכן תפקוד קוגניטיבי כולל, שנחלשים כחלק מתהליך ההזדקנות הנורמלי. כמו כן, נצפה מתאם משמעותי בין שינויים קוגניטיביים לבין שיפור בזרימת הדם במקומות במוח האחראים על תפקודים אלו.
המחקר נערך על ידי פרופ' שי אפרתי, ראש מרכז סגול לרפואה היפרברית ומחקר, ראש מערך המחקר במרכז הרפואי שמיר (אסף הרופא), וחבר סגל בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר וביה"ס סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, וד"ר אמיר הדני ממרכז סגול לרפואה היפרברית ומחקר, מרכז רפואי שמיר (אסף הרופא), והוא פורסם בכתב העת המדעי Aging.
פרופ' שי אפרתי וד"ר אמיר הדני תכננו את המחקר על סמך פרוטוקול ייחודי לטיפול בתא לחץ, שפותח במרכז סגול במהלך העשור האחרון. 63 אנשים בריאים מעל גיל 64 השתתפו במחקר קליני מבוקר-הקצאה-אקראית. 33 מהם עברו טיפול בתא לחץ לאורך שלושה חודשים, ו-30 שימשו כקבוצת ביקורת.
תפקודם הקוגניטיבי של כל המשתתפים נמדד באמצעות סוללה אחידה, מקיפה וממוחשבת של הערכות קוגניטיביות - לפני ואחרי תקופת ההתערבות. הערכת זרימת הדם במוח בוצעה באמצעות טכניקת MRI חדשנית לבדיקת מעבר דם בכלי הדם הקטנים במוח (זילוח).
"ירידה קוגניטיבית ותפקודית כתוצאה מעלייה בגיל הפכה לבעיה משמעותית בעולם המערבי. מאמצי מחקר נרחבים בכל העולם מתמקדים בשיפור ביצועים קוגניטיביים בקרב האוכלוסייה המזדקנת 'הנורמלית'," אומר פרופ' אפרתי. "במחקר שלנו, שנערך לראשונה בבני אדם, גילינו התערבות רפואית בטוחה ואפקטיבית שיכולה לתת מענה לתוצאותיה הבלתי רצויות של הירידה התפקודית, הצפויה כתוצאה מהליך הזדקנות נורמלית."
"במהלך שנים של מחקר פיתחנו וקידמנו הבנה של פרוטוקולים ייעודיים לטיפול בתא לחץ, היכולים להביא לחידוש של כלי דם מוחיים (אנגיוגנזיס) ונוירופלסטיות מוחית", מסביר ד"ר אמיר הדני. "בעבר הראינו את הפוטנציאל הטמון בטיפול זה לשיפור ולטיפול בפגיעה מוחית הנובעת משבץ, מפציעה או ממחסור ממושך בחמצן, על ידי הגברת זרימת הדם וחילוף החומרים במוח. המחקר הנוכחי מהווה ציון דרך ועשוי להשפיע באופן עמוק על האופן שבו אנו מתייחסים לתהליך ההזדקנות וליכולת לטפל בתסמיניה".
במהלך הטיפול שואף המטופל חמצן נקי בתוך תא לחץ, שלחץ האוויר בו כפול מזה השורר בסביבה הרגילה. תהליך זה מגביר את מסיסות החמצן בדם הזורם בגוף. בזמן שנמצאים בתוך התא נעשים שינויים לפרקי זמן קצובים בריכוזי החמצן, שמביאים לשחרור פקטורי גדילה ושגשוג של תאי גזע אשר מקדמים את ריפוי הרקמה.
נכון להיום הולכות ומצטברות ההוכחות להשפעתו הרגנרטיבית של הטיפול בתא לחץ. החוקרים הראו כי שילוב של רמות חמצן גבוהות (היפרוקסיה) ולחץ גבוה (סביבה היפרברית) מביא לשיפור משמעותי בחמצון רקמות, ומעורר הן גנים הרגישים לחמצן והן כאלה המגיבים ללחץ. כתוצאה מכך, חילוף החומרים ברקמות משתפר ומשתקם. יתרה מכך, אותם גנים מניעים התרבות מהירה של תאי גזע, מפחיתים דלקות, גורמים לייצור כלי דם חדשים ומפעילים מנגנונים של תיקון רקמות.
"סתימה של כלי דם קטנים, בדומה לסתימות הנוצרות בצנרת של בית 'מזדקן', מהווה מרכיב מרכזי בתהליך ההזדקנות של בני אדם. לכן, שיערנו שיצירת כלי דם חדשים במוח ע"י טיפול בתא לחץ עשויה להשפיע על ביצועים מוחיים באוכלוסייה המבוגרת", מסביר פרופ' אפרתי. "גילינו שהטיפול בתא לחץ מגביר משמעותית את זרימת הדם במוח במתאם עם שיפור קוגניטיבי, דבר המאשש את ההשערה שלנו. ניתן להניח שטיפול מסוג זה עשוי להשפיע בצורה מיטיבה גם על איברים אחרים בגוף המזדקן. בכוונתנו לבחון זאת במחקרים עתידיים."
פרופ' אפרתי וד"ר הדני מציינים כי הפרוטוקול הוא פרוטוקול ייחודי היכול להינתן רק במרכזים מסודרים עם תאים גדולים, המאפשרים את השינויים בריכוזי החמצן, שהכרחיים כדי לעורר את ייצור תאי גזע וריפוי רקמת המוח. ראש קבוצת המחקר פרופ' שי אפרתי מספר כי כעת נפתחים מרכזים היפרברים נוספים בעולם, העובדים בסינוף ובשיתוף פעולה עם מרכז סגול במטרה לשפר ביצועים מוחיים וגופניים של אנשים בגיל המבוגר, על סמך הפרוטוקול הטיפולי שפותח בישראל. המרכז הראשון הגדול ביותר בארה"ב נפתח והתחיל לעבוד בפלורידה לפני כחודש.
מחקר
עטלפים מנווטים באמצעות ראיה מצוינת ומפה מנטלית, בדיוק כמו בני האדם
לראשונה, חוקרים מאוניברסיטת תל אביב עקבו אחר עטלפי פירות מרגע צאתם לעולם עד לבגרות, בניסיון להבין כיצד הם מנווטים למרחקים ארוכים. התוצאות המפתיעות: עטלפי פירות בונים במוחם מפה קוגניטיבית ראייתית של המרחב בדיוק כמו בני אדם, ומשתמשים בנקודות ציון בולטות בניווט. עוד תכונה מעניינת שנחשפה: גם עטלפים עושים קיצורי דרך כשהזמן דוחק והבטן מקרקרת.
"שאלת היכולת של בעלי חיים לנווט למרחקים היא חידה מחקרית עתיקה, ועטלפים, כידוע, הם אלופי העולם בניווט: הם עפים עשרות קילומטרים בתוך שעות ספורות וחוזרים לנקודת המוצא", מסביר מוביל המחקר פרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז. "לצורך המחקר הזה השתמשנו במכשירי GPS הזעירים בעולם, פרי פיתוחנו, כדי לערוך ניסוי שלא נערך קודם: לעקוב אחר גורי עטלפים מהרגע שבו הם פורשים כנף ועד לבגרות, כדי להבין כיצד מתפתחת יכולת הניווט שלהם מאפס. לא נערך מחקר דומה על אף בעל חיים, והתוצאות מעניינות מאוד". גורי העטלפים ממושבת העטלפים של אוניברסיטת תל אביב למדו להכיר את העיר באמצעות מבנים גדולים ומיוחדים, כמו מגדלי עזריאלי, דיזנגוף סנטר וכדומה.
את המחקר פורץ הדרך ערכו פרופ' יובל והסטודנטים אמיתי כץ, לי הרתאן, איה גולדשטיין ומיכל הנדל, מהמעבדה לתפיסה חושית וקוגניציה במחלקה לזואולוגיה, והוא התפרסם על שער כתב העת היוקרתי Science.
החוקרים עקבו אחר 22 גורי עטלפי פירות ממושבת העטלפים המיוחדת, שנמצאת באוניברסיטה עצמה, מינקותם ועד גיל בגרות, כשהם סורקים את העיר בחיפוש אחר מזון. תוצאות המחקר מראות כי העטלפים התל אביביים מנווטים במרחב בדומה מאוד לתל אביבים האנושיים.
"צריך להבין שעטלפים מנווטים באמצעות סונאר למרחקים קצרים בלבד, ליד עץ למשל", אומר פרופ' יובל. "לניווט למרחקים ארוכים משתמשים עטלפי הפירות בחוש הראייה. בסך הכול מיפינו כ-2,000 לילות תעופה של עטלפים בתל אביב, וגילינו שהעטלפים בונים לעצמם מפה מנטלית. הם לומדים לזהות ולהשתמש בציוני דרך כמו מגדלי עזריאלי, תחנת הכוח רידינג וקומפלקסים מובהקים אחרים בתל אביב כנקודות ציון ויזואליות. הראיה המובהקת ביותר לכך היא קיצורי הדרך. כמו בני אדם, בשלב מסוים גם העטלף מגיע מנקודה לנקודה בקו שהוא עוד לא עף בו. מאחר שאנחנו הכרנו את היסטוריית התעופה של כל עטלף מאז שהיה גור, ידענו להצביע ולהגיד - הנה, כאן הוא עושה קיצור דרך בפעם הראשונה. ובאמת ראינו שבמסלולים חדשים ולא מוכרים, העטלף עף גבוה מעל לבניינים. נעזרנו ברחפנים אותם העלינו למיקום ולגובה שבו עפים העטלפים, וראינו שאכן מדובר בזווית ראייה שממנה אפשר לראות בבירור את מגדלי העיר. זו עוד דוגמא מופלאה לכך שבעלי חיים עושים שימוש ביציר כפיהם של בני אדם".
"תהליך העיור המואץ הוא אחד הגורמים העיקריים לחיסול שטחי המחיה של בעלי חיים רבים. הבנה טובה יותר של התמודדות בעלי החיים עם העיר, כמו למשל כיצד הם מנווטים בה, תסייע לשמור על מגוון המינים ההכרחי למערכת האקולוגית", מסכם פרופ' יובל.