המוח האנושי הוא תעלומה מופלאה ומרתקת, וטובי המדענים ברחבי הארץ והעולם עושים לילות כימים כדי לפצח ולפענח את התעלומה הזו - ולא רק בגלל סקרנות גרידא. כל הבנה וכל התקדמות בהבנת פעילות המוח האנושי יכולה להוות פריצת דרך משמעותית במציאת פתרונות ותרופות למחלות קשות שמקורן במוח האנושי ועד כה הרפואה מתקשה להתמודד איתן - החל מכאבי ראש ודיכאון, דרך דיסלקציה ואוטיזם, ועד סכיזופרניה, ALS פרקינסון ואלצהיימר.
"המוח מייצר את כל הגדולה האנושית, אך גם הרבה מהסבל האנושי", אומר פרופ' אלי נלקן, ראש ELSC - מרכז אדמונד ולילי ספרא לחקר מדעי המוח באוניברסיטה העברית בירושלים. פרופ' נלקן ועימו יתר החוקרים העובדים במרכז עומלים ללא הפסק על ניסיונות להבין משהו מהסבל האנושי שנגרם ממחלות מוח, ואולי כך למצוא לו מרפא.
לחבר בין הביולוגיה של המוח לבין הקוגניציה שלו
ELSC נוסד בשנת 2009, והוא מאגד בתוכו חוקרים, חברי סגל של האוניברסיטה העברית, המחולקים לשלוש קבוצות: הקבוצה הראשונה, חוקרת את הביולוגיה של המוח – איך המוח פועל. הקבוצה השנייה עוסקת במדעי המוח הקוגניטיביים, וחוקרת תהליכים כמו זיכרון ולמידה, רגשות ותת-מודע - מה שהמוח עושה. הקבוצה השלישית, שבה עובדים אנשי תיאוריה שהגיעו ממחלקות הפיזיקה ומדעי המחשב, מנסה לחבר באמצעות מודלים מורכבים בין הביולוגיה של המוח לבין התהליכים הקוגניטיבים האלה. "הקושי הגדול במחקר המוח היום הוא הבנת הקשר בין הביולוגיה של המוח לבין התהליכים הקוגניטיביים שהוא מייצר", מסביר פרופ' נלקן. "לכן בקבוצת התאוריה מנסים לבנות מודלים שידמו תהליכים ביולוגיים במוח ויפיקו תהליכים קוגניטיביים דומים לבני אדם".
הייחודיות של ELSC היא בכך שכיום כל החוקרים מהדיסציפלינות השונות יושבים יחד בבניין אחד שנבנה במיוחד עבור המרכז. העבודה המשותפת היא זו שמקדמת אותם לטובת הבנה טובה יותר של המוח האנושי ודרכי הפעולה שלו. הדוגמאות לכך הן רבות ובריאיון עמו מביא פרופ' נלקן רק חלק מהן.
הקושי באיפיון ודיאגנוזה של בעיות מוחיות
פרופ' נלקן מדגיש, כי במצבים כמו סכיזופרניה, אוטיזם, דיסלקציה ודיכאון - לא תמיד מדובר בהכרח במחלה אחת. "אוטיזם, למשל, הוא רצף", הוא אומר, "יש כאלה שגם סובלים מאפילפסיה ופיגור, ויש כאלה שהם בתפקוד גבוה. לא בטוח שההגדרות שלנו למחלות פסיכיאטריות הן מדויקות. אנחנו עוסקים רבות במחקר הקשור לאיפיון המחלות, אילו תת-קבוצות קיימות בכל מחלה, ואיזה פגיעות מוחיות אופייניות לכל אחת".
כיצד זה נעשה בפועל מבחינה מחקרית?
"אתן דוגמה. פרופ' מירב אחישר עומדת בראש קבוצה המנסה לאפיין את בעיית הליבה באוטיזם. האיפיון הזה הוביל אותה למסקנה שלאוטיסטים יש בעיה של איטיות מחשבתית לא רק כללית, אלא ממוקדת בדבר מסוים מאוד - שימוש בהקשר כדי לשנות התנהגות. כאשר יש שינוי בסביבתם, הם איטיים בעדכון ההתנהגות שלהם בהתאם, וזה מתבטא בבעיות מוטוריות ובהתנהלות במרחב. כיום לא ידוע עדיין מאיזה חלק של המוח מגיעה האיטיות הזו. פרופ' אחישר מנסה למצוא ולאפיין באמצעות הדמיות את אזורי המוח בהם נעשים העדכונים הללו, כדי שכך נוכל לתת יד מכוונת מדויקת יותר לטיפולים.
"דוגמה נוספת היא שימוש בתובנות הללו ליצירת אפליקציות שיסייעו לאבחון מהיר של בעיות, עוד לפני שמגיעים לבדיקות MRI", הוא מוסיף. "למשל, באירועים מוחיים (שבץ), יש פגיעה נפוצה בצד שמאל של המוח הקדמי, שגורמת לכך שאנשים יאבדו את יכולת הדיבור. שבץ כזה גם פוגע ביכולת להבין דיבור. מי שחקר במשך שנים את הפגיעה הזו ואיפיין אותה הוא פרופ' יוסי גרודז'ינסקי. בשנים האחרונות הוא פיתח אפליקציה, בשיתוף פעולה עם נוירולוגים מהמרכז הרפואי 'שערי צדק' בירושלים, הבודקת את יכולת ההבנה של אנשים שעברו אירוע מוחי כזה. כאשר החולים מגיעים לחדר מיון עם חשד לשבץ מוחי, אנשי חדר המיון נותנים להם אייפד עם האפליקציה, והחולה רואה תמונות ומשפטים וצריך לענות על שאלות. באמצעות התשובות מקבלים הרופאים מידע לגבי עד כמה האזור הזה במוח פגוע או לא. זה עוזר לרופאים בדיאגנוזה ובהחלטה על הטיפול ומעקב טיפול. אפשר כך לקבל מידע בקלות, במהירות ובעלויות נמוכות על מידת הפגיעה במטופל. זה הרבה יותר זול ממכונת MRI. מכיוון שאפשר לתרגם את האפליקציה לשפות רבות, פרויקט דומה רץ עכשיו בגרמניה עם תרגום לגרמנית".
ומה לגבי בדיקות ה-MRI?
"הן עדיין הבדיקות הבלתי-חודרניות המדויקות ביותר שנעשות למוח האנושי והן חשובות, אך גילינו שניתן לקבל מהן מידע הרבה יותר מפורט ממה שנעשה כיום. למשל, פרופ' אביב מצר מפתח שיטות לשימוש במכונות MRI כדי לחלץ מידע מפורט יותר, שאותו לא ניסו לחלץ מהבדיקה קודם לכן. פרופ' מצר עובד בשיתוף פעולה עם פיזיקאים ורופאים כדי להעשיר את המידע שמתקבל בבדיקה. למשל, הוא הצליח לאפיין שינויים באזורי המוח הקשורים למחלת הפרקינסון בשלב מוקדם של המחלה, וזה נותן תקווה לזיהוי המחלה אפילו לפני התפתחות הסימפטומים שלה".
פיתוח תרופות וטיפולים חדשניים
חוקרים ב-ELSC רוצים לעדן את השימוש בתרופות כך שהחומרים הפעילים יפעלו רק בחלקי המוח הפגועים, בניגוד למצב היום, שבו תרופות פועלות על הרבה מאוד חלקי מוח ורקמות בגוף, תוך גרימה לתופעות לוואי. "תרופות הן כלי גס לטיפול במוח", מבהיר פרופ' נלקן, "מכיוון שבעיות מוחיות קשורות לעיתים קרובות בתאי עצב מאוד מסויימים ואין צורך בתרופה שתפעל באופן בלתי סלקטיבי. זה למשל המצב בזריקת אלחוש אצל רופא שיניים - היא מרדימה את העצבים שנושאים את תחושת הכאב, אך גם את כל הסיבים מסביב שאחראים על תחושות עדינות ועל תנועת הפה ואין להם קשר לכאב".
כדוגמה לכך הוא מביא את פרופ' אלכס בינשטוק, שחוקר כבר שנים רבות את סיבי העצב הקשורים לכאב. "בסיבי העצב האלה יש חלבונים מסוימים שלא קיימים בסיבי עצב אחרים, ופרופ' בינשטוק מנסה להשתמש בחלבונים האלה כדי להחדיר תרופות רק לסיבי העצב הקשורים לכאב ולא לאחרים", הוא מסביר. "הוא כבר סיים את שלב המודלים בבעלי חיים וכיום הוא מתחיל בשלב הניסויים בבני אדם".
האם יש שימושים אחרים לחקר החלבונים בתאים?
"בוודאי. החוקרת ד"ר נעמי חביב עוסקת במחקר על מחלת האלצהיימר. היא פיתחה טכנולוגיה מדהימה, חדשנית מאוד, שבעזרתה היא יכולה למצוא מהם כל החלבונים הנמצאים בכל תא ותא במוח. היא יכולה לייצר רשימה כזו במקביל עבור מאות אלפי תאים, אפילו מדגימות תאים ממוחות מתים (פוסט מורטם) שנתרמו למדע לטובת המחקר הרפואי.
"המחקר הזה נותן לה אפשרות לעקוב אחר ההתפתחות של מחלת האלצהיימר, מכיוון שהיא יכולה להתבונן במצבי המוח של אנשים בתלות בגיל בו נפטרו - כאלה שעברו זקנה נורמלית וכאלה שנפטרו לאחר אלצהיימר - ולהשוות כיצד אוכלוסיית התאים משתנה בעקבות המחלה. ד"ר חביב גילתה שההופעה של מחלת האלצהיימר במוח חלה הרבה לפני שהסימפטומים הקוגניטיביים מתגלים. במשך זמן ארוך, המוח מפצה קוגניטיבית על הבעיות שנגרמות מהמחלה, עד שיום אחד הוא לא מצליח יותר לפצות, אבל אז המוח כבר פגוע מאוד. יש בתובנה הזאת פריצת דרך שיכולה להביא לפעילות מניעתית לאבחון אלצהיימר עתידי אצל אנשים צעירים. ד"ר חביב מחפשת כיום גם סמנים ביולוגיים בדם למחלה, כך שבבדיקת דם פשוטה ניתן יהיה לבדוק האם מתחילים תהליכים שיכולים להביא למחלת אלצהיימר וכן לדמנציה".
להקל על הסימפטומים ולהקל על החולים
ההתפתחות של בדיקות ה-MRI יצרה בעיה אחרת, בעיית כוח אדם: אין מספיק רדיולוגים שיוכלו לפענח את הבדיקות ולאבחן בעיות במוח. לכן ב-ELSC שוקדים על פיתוח מערכות בינה מלאכותית כדי לפענח תוצאות של בדיקות MRI ולהתריע על בעיות. מי שמעמיק במחקר הזה הוא פרופ' ליאו יוסקוביץ'. פרופ' נלקן מדגיש, כי הקושי הגדול באימון מערכת הבינה המלאכותית, הוא הצורך באין-ספור הדמיות עם פענוח שבעזרתן מערכות בינה מלאכותית לומדות לפענח בדיקות בעתיד. כדי לפתור את צוואר הבקבוק הזה, פיתח פרופ' יוסקוביץ' שיטה שבה המערכת לומדת תוך כדי עבודת הרדיולוג האנושי בפועל. הרדיולוג עובד ומפענח הדמיות והמכונה לומדת בזמן אמת מהסימונים שלו.
האם באמת כל המחקרים הללו בארץ ובעולם יכולים לפתור את כל בעיות המוח האנושי?
"יש עוד דרך ארוכה, אבל כבר היום אנחנו יכולים לעשות הרבה מאוד", משיב פרופ' נלקן. "מטרת המחקר שלנו היא לעזור לרופאים, לסייע להם להבין מה קורה במוח ואיך לטפל בו, להקל על הסימפטומים ולהקל על החולים. כל צעד קטן כזה הוא הקלה עצומה ואף מצילת ומאריכת חיים עבור המטופלים".
הוא מבקש לתת לכך דוגמה נוספת מתחום הנוירוכירורגיה: "מחלת הפרקינסון פוגעת במקום ספציפי באמצע המוח, עמוק פנימה. החוקר פרופ' חגי ברגמן מהמרכז שלנו גילה כבר לפני שנים שאם מתערבים באזור הגרעין התת-תלאמיבמוח - הרבה מהסימפטומים של הפרקינסון נעלמים. ההתערבות נעשית באמצעות ניתוח שבו מכניסים אלקטרודות לאזור הזה ומגרים אותו באופן מתמשך. זהו ניתוח חודרני ולכן עם סיכונים, שניתן רק לחולים שפיתחו עמידות לתרופות, אך הוא יעיל מאוד.
"פרופ' ברגמן עומל על פיתוח טכנולוגיות ומכשור שיהפכו את הניתוח לבטוח יותר ואת הטיפול ליעיל יותר. ביחד עם חברה ישראלית, אלפא-אומגה, הוא פיתח מיכשור שמנחה את האלקטרודה באופן אוטומטי במוח בדרכה לגרעין התת-תלאמי. המכשיר קיבל כבר את אישור ה-FDA. בנוסף, פרופ' ברגמן מפתח טכניקות למדידה של פעילות המוח דרך האלקטרודות, ורק כאשר הפעילות לא נורמלית ניתן גירוי למוח - כך שההתערבות בפעולת המוח נעשית רק כאשר יש בכך צורך".
פרופ' נלקן מדגיש כי ב-ELSC משקיעים רבות גם בדור העתיד: למרכז יש תוכנית דוקטורט שבה לומדים חוקרי העתיד, ולכל חוקר במרכז יש קבוצת של תלמידי דוקטורט ופוסט-דוקטורט שהם הצוות שלו, ועובדים איתו בשיתוף פעולה מלא. "ההצלחה בעולם המדע תלויה רבות בשיתוף פעולה", הוא מסכם.
למידע נוסף: elsc.huji.ac.il בשיתוף ELSC
