מחקרים

פגיעות מוחיות כתוצאה מפציעות ראש, משבץ וממחלות, גורמות לנכויות קשות - גופניות, פסיכולוגיות וקוגניטיביות. עד היום הטיפול בפגיעות הללו היה שיקומי בעיקרו, ותוצאותיו היו מוגבלות בהתאם. מחקר חדש מבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל-אביב והמרכז הרפואי אסף הרופא מציע תקווה חדשה לחולים, באמצעות  חשיפה לסביבה עשירה בחמצן, המשפרת משמעותית את מצבם של המטופלים, אפילו שנים אחרי הפגיעה. תוצאות המחקר החדש התפרסמו בכתב העת  PLOS ONE.

חמצן למוח

"הרעיון שניתן לתקן נזק מוחי באמצעות טיפול בתא לחץ נולד כבר בשנות ה-90", מספר פרופ' אשל בן-יעקב מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה ומבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל-אביב, "אך הגישה לא נבחנה אז לעומקה, מכיוון שהיא סתרה את ההשקפה הרווחת לפיה רשתות עצביות במוח עשויות להתחדש ולהשתנות רק בגיל הילדות, או במסגרת של חלון זמן מוגבל לאחר פגיעה".

במחקר החדש השתתפו כ-60 מטופלים עם נזק מוחי בדרגות שונות, שמצבם כבר חדל להשתפר ונחשב לכרוני. המשתתפים נחשפו לתנאים המיוחדים השוררים בתא לחץ של אוויר מועשר בחמצן, והחוקרים עקבו אחר תפקודם המוחי בעזרת אמצעי הדמיה מתקדמים. התוצאות היו מבטיחות: מסתבר כי חמצן בריכוז גבוה יכול לעורר תאי עצב רדומים, לאושש רשתות עצביות, ולשפר את התפקוד המוחי של החולים – גם שנים רבות לאחר הפגיעה.

הטיפול החדשני השיב לנפגעי המוח שהשתתפו במחקר תפקודים רבים לאחר שנים של מוגבלות. הפגיעה הנפוצה לאחר חבלה מוחית (Traumatic Brain Injury) היא בעיקרה קוגנטיבית, ולרבים מהמשתתפים במחקר חזרה היכולת לזכור, להתרכז, להבין ולעבד מידע, לקרוא ולהתמצא במרחב. "במחקר התמקדנו באנשים שנפגעו שנה עד שש שנים, אך כבר זכינו לראות שיפור משמעותי גם בפגיעות מלפני 20 שנה", אומר ד"ר אפרתי, חוקר מהפקולטה לרפואה באוניברסיטת תל-אביב ומנהל המכון לרפואה היפרברית במרכז הרפואי אסף הרופא. "התוצאות בשטח ברורות מאוד, והן מדהימות גם אותנו, כמטפלים וכחוקרים".

תיקון וריפוי עם חמצן מרוכז

המפתח להצלחתו של הטיפול בתא הלחץ טמון, לדעת החוקרים, בריכוז החמצן הגבוה שמגיע אל רקמות המוח. "במוח הפגוע נותרים תאי עצב רבים שעודם חיים, ועם זאת אינם מקבלים די אנרגיה כדי להתעורר ולשוב לתפקוד", מסביר ד"ר אפרתי. "בשל חשיבותו, המוח מקבל שיעור גבוה יחסית של חמצן, כ-20% מכלל החמצן שנכנס לגופנו, אך מסתבר שהאנרגיה הזאת מתועלת בעיקר לאזורים הפעילים, ולא למקומות פגועים ורדומים. כך שאספקת החמצן למוח בתנאים רגילים אינה מסוגלת להזין תהליכי תיקון וריפוי – כגון בניית כלי דם חדשים, חידוש קשרים בין תאי העצב, הערת תאי עצב רדומים – תהליכים שדורשים כמות גדולה במיוחד של אנרגיה. בתא הלחץ, לעומת זאת, יש ריכוז גבוה מאוד של חמצן, עד פי 10 מהריכוז באוויר הרגיל שאנו נושמים. לכן המוח יכול להקצות את האנרגיה הדרושה לתיקון נזקים באזורים הפגועים, ומכאן השיפור המשמעותי בתפקודם של החולים".

ההצלחה המרשימה של המחקר מעוררת בחוקרים תקוות רבות. "אנחנו מאמינים שלטיפול בתא לחץ יש פוטנציאל גדול ככלי טיפולי למגוון גדול של מחלות ופגיעות שקשורות למוח", מסכם פרופ' בן-יעקב. "אנחנו מבינים היום שהפרעות מוחיות רבות קשורות לסוגיות של ניהול האנרגיה במוח. בעיה כזאת יכולה להיווצר, לדוגמא, בגיל המבוגר, עם הירידה ביעילות של זרימת הדם אל המוח ובתוכו.  לכן יתכן בהחלט שהטיפול החדש יוכל לסייע, בין היתר, בשלבים מוקדמים של דמנציה או אלצהיימר. ומי יודע, אולי בעתיד אף נוכל להעניק למוח טיפולי 'אנטי-אייג'ינג', שיתחזקו אותו וישמרו את תפקודו עד יומנו האחרון".

מדינת טקסס בארה"ב כבר שוקלת לממן את הטיפול החדשני עבור אזרחיה שנפגעו כתוצאה מפציעות ראש, וכן עבור חייליה השבים מעיראק ומאפגניסטאן עם הפרעות דחק פוסט טראומטיות.

מחקר שבוצע על ידי החוקרים פרופ' אורי אשרי וד"ר בועז ברק במחלקה לנוירוביולוגיה בפקולטה למדעי החיים ובבית הספר סגול למדעי המוח של אוניברסיטת תל-אביב, בשיתוף עם מכון המחקר האמריקאי NIH, מעלה את ההשערה כי עלייה ברמות החלבון טומוזין בהיפוקמפוס (אזור במוח האחראי על תהליכי הזיכרון, הלמידה והניווט) עשויה להיות קשורה למחלות דגנרטיביות כדוגמת אלצהיימר. המחקר, שממצאיו עשויים לשמש מודל לפיתוח שיטות טיפול חדשניות למחלות ניווניות של המוח, התפרסם לאחרונה בכתב העת המדעי NeuroMolecular Medicine.

החוקרים ביקשו לבחון את השפעתו של החלבון טומוזין על הפעילות המוחית, ובפרט על פעילותו של ההיפוקמפוס. לשם כך הם הזריקו להיפוקמפוס של עכברים בוגרים וירוס המכיל גן לייצור טומוזין. ההזרקה גרמה לביטוי יתר של החלבון בתאי העצב, והרמה המוגברת של החלבון טומוזין הביאה לירידה בקצב העברת המוליכים העצביים בהיפוקמפוס.

"תאי העצב במוחנו מתקשרים ביניהם על ידי העברת מולקולות המכונות מוליכים עצביים (נוירוטרנסמיטורים), שגורמים לתגובות כימיות וחשמליות", מסביר ד"ר בועז ברק. "המוליכים העצביים מועברים מתא לתא בתוך שלפוחיות קטנות, ומנגנון ההעברה מווסת בקפידה על ידי תאי העצב, כדי למנוע העברת יתר או לחלופין חסר בהעברה. אחד החלבונים המסייעים בוויסות קצב העברת המוליכים העצביים הוא הטומוזין (Tomosyn), שתפקידו לעכב את שחרור השלפוחיות".

כשהטומוזין עולה, תפקוד המוח יורד   

כדי לבחון את תפקודם של העכברים ערכו להם החוקרים מבחן קוגניטיבי-התנהגותי: מטלה הקרויה 'מבוך המים ע"ש מוריס' (Morris water maze test), שבוחנת את היכולת לניווט מרחבי. במסגרת המבחן נדרשו העכברים למצוא את דרכם אל פלטפורמה המוסתרת בבריכת מים, על פי סימנים שונים שהוצגו להם. עכברים שלמוחם הוזרק טומוזין ביצעו את המשימה ביעילות פחותה בהרבה מקבוצת הביקורת, עדות לפגיעה משמעותית ביכולות הלמידה והזיכרון.

בהמשך ביצעו החוקרים נתיחה במוחם של העכברים, וערכו מדידות פיזיולוגיות של העברת המוליכים העצביים באזורי ההיפוקמפוס שהושפעו על ידי הטומוזין. הם גילו ירידה בפעילות, התואמת את פעולתו המעכבת של החלבון, ומספקת הסבר פיזיולוגי לתופעות ההתנהגותיות והקוגניטיביות שנצפו קודם לכן.                         

"לתוצאות המחקר יש השלכות רבות," אומר פרופ' אורי אשרי, ממובילי המחקר. "בהיבט המחקרי, הן מסייעות לחוקרי המוח ללמוד על חשיבותו של ההיפוקמפוס לתהליכי זיכרון ולמידה, ושופכות אור על ביצוע מטלות התנהגותיות על ידי עכברים. בהיבט היישומי הן עוזרות לנו להבין כיצד נפגע התפקוד המוחי בעקבות מחלות או זקנה, ומרמזות כי ייתכן ועלייה ברמות ביטוי החלבון טומוזין בהיפוקמפוס קשורה למחלות דגנרטיביות כמו אלצהיימר. יתרה מכך: בעתיד עשויים הממצאים לקדם טיפולים למחלות הקשורות לתפקוד המוח, כמו אלצהיימר ופרקינסון. הטכניקה בה השתמשנו כדי לבטא חלבון באופן נקודתי במוח, עשויה לשמש לביצוע מניפולציות בנקודות ספציפיות במוח, כדי לשפר את מצבם של החולים".

החוקרים ממשיכים במחקריהם ועומלים על איתור מולקולות נוספות המשנות את פעילותן במוח בעת מחלת אלצהיימר, ובוחנים את ההשפעות שיש להזרקת המולקולות הללו להיפוקמפוס על התפתחות המחלה.

מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>

מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>

במחקריה על זיהוי פרצופים נעזרת פרופ' יובל מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה במיטב הטכנולוגיה המודרנית, כדי 'להציץ' לתוך המוח בזמן אמת, ולצפות בתהליכים המתרחשים בו כאשר הוא קולט, מעבד ומזהה תמונת פנים. ניסויים אלה, הנערכים במרכז ההדמיה המשותף של המרכז הרפואי תל-אביב (איכילוב) ואוניברסיטת תל-אביב, כוללים שילוב של מספר טכנולוגיות מתקדמות:

השילובים הללו, שקיימים רק במעבדות בודדות ברחבי העולם, מאפשרים לחוקרים לעקוב ברזולוציה גבוהה – הן בזמן (מילי-שניות) והן במרחב (מ"מ) - אחר המתרחש בתוך מוחם של הנבדקים במהלך הניסוי, לאתר אזורים במוח המגבירים את פעילותם בתגובה לגירויים ויזואליים שונים, ואף לצפות בשרשרת האירועים המתחוללת בהם, מרגע הצגת התמונה ועד לסיומו של תהליך עיבוד המידע.

לראות את התמונה המלאה

מחקרי fMRI על זיהוי פרצופים גילו עד היום שלושה מוקדים בחלקו האחורי של המוח (באזור האחראי על עיבוד הראייה), שמגיבים בעוצמה רבה כאשר הנבדק צופה בתמונה של פנים. בועז שדה, דוקטורנט במעבדתה של פרופ' יובל צירף ל-fMRI  גם EEG ו-TMS , והצליח להעריך מהו הזמן המדויק בו פועל כל אזור. נמצא כי המוח מבצע את תהליך הזיהוי בשלבים: בשלב הראשוני, שמתרחש 100 מילישניות לאחר שהנבדק נחשף לפרצוף, מזהה המוקד האחורי ביותר את הפרטים (עין, אף, פה) שמהם מורכבים הפנים. בהמשך, 170 מילישניות לאחר הצגת התמונות, פועלים שני המוקדים הקדמיים יותר ויוצרים תמונה הוליסטית של הפנים. על-פי מחקרים אחרים בתחום זיהוי פנים, המוח מזהה אם מדובר בפנים מוכרות או זרות כ-250-400 מילישניות לאחר הצגת התמונה – אך המוקד המוחי שפועל בנקודת הזמן הזאת טרם אותר באופן ודאי.

לצד נושא זה, עוסקת כיום פרופ' יובל בשיתוף עם הדוקטורנטית טליה ברנדמן, בהשפעה של עיבוד גוף על מערכת עיבוד הפנים, ובשיתוף עם הדוקטורנט ודים אקסלרוד במספר סוגיות נוספות, כגון: איך מזהה המוח שתמונות חזית ופרופיל שייכות לאותו אדם? ומדוע מתקשה המוח להבחין לעתים בהבדלים בין פרופיל ימין ושמאל?

מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>