חדשות

מדעני מכון ויצמן חשפו מנגנון מפתח בתהליכי זיכרון במוח האנושי

כיצד נוצרים הזכרונות, שמירתם ושליפתם? ממצאי המחקר מרחיבים את ההבנה הקיימת בדבר תפקידו של ההיפוקמפוס ואופן פעולתו בתהליך ההיזכרות

סריקת MRI המציגה אלקטרודה תוך-גולגולתית (מסומנת בצהוב) שהושתלה בהיפוקמפוס של מטופל העובר ניטור אפילפסיה. ההיפוקמפוס על אזוריו השונים מסומנים על-גבי הסריקה באדום, ירוק, סגול וכחול, כאשר ההתפרצויות העצביות המכונות "אדוות" (Ripples) נוצרות באזור האדום המכונה CA1. צילום: מכון ויצמן

צוות חוקרים במכון ויצמן הצליח למדוד התפרצויות עצביות - אדוות היפוקמפליות (Hippocampal Ripples), בבני אדם וכך חשפו את חשיבותן כמנגנון עצבי המעורב ביצירת זכרונות ובשליפתם. על המחקר דווח בסוף השבוע ב-Science.

"הבחנו באירוע מדהים בעוצמתו ובמהירותו. התפרצות מתוזמרת של כ-15% מתאי ההיפוקמפוס ש'יורים' בבת אחת וביחד בתוך כעשירית שנייה - ממש מופע של זיקוקין דינור עצבי. אירוע כה דרמטי איננו מוכר מחלקים אחרים של המוח", אמר פרופ' רפי מלאך מהמחלקה לנוירוביולוגיה.

מאז התגלו התפרצויות כאלו בחולדות הן משכו עניין מחקרי רב. הוברר שהן מאפיינות מצבי שינה ומנוחה וממלאות תפקיד מרכזי בזיכרון המרחבי של מכרסמים וביכולות הניווט שלהם. אבל עתה התגלה כי פעילות חשמלית קבוצתית זו מתרחשת גם בהיפוקמפוס של קופים ובני אדם במצבי ערות. עד כה לא היה ידוע באילו תפקודים קוגניטיביים היא מעורבת.

תרשים המציג את מהלך הניסוי. תמונות שהניבו יותר התפרצויות בזמן הצגתן, הניבו בהתאמה יותר התפרצויות בעת ההיזכרות בהן

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.

את המחקר הנוכחי הוביל תלמיד המחקר איציק נורמן, מקבוצתו של פרופ' מלאך, בשיתוף פרופ' אשֵש מהטה וצוות ממכון פיינשטיין למחקר רפואי בארה"ב. בעבודה זאת גויסו נבדקים שעברו בדיקה פולשנית מסיבות רפואיות, כמו חולי אפילפסיה שאינם מגיבים לטיפול תרופתי ולכן מושתלות במוחם אלקטרודות במיקומים שונים במטרה לאתר את המוקד האפילפטי ולנתקו באופן כירורגי. החולים התנדבו להשתתף בניסויי המוח כשהמתינו בבית החולים להתרחשותו של התקף אפילפטי.

במהלך הניסוי ראו הנבדקים תמונות צבעוניות ועשירות בפרטים והם התבקשו לזכור אותן בצורה מדויקת ככל האפשר. בחלק מהתמונות הוצגו דיוקנאות של אישים מפורסמים (ביניהם ברק אובמה והשחקנית אומה תורמן). בחלקן הוצגו תצלומי נוף של אתרים מוּכרים כמו פסל החירות ומגדל פיזה. לאחר מטלת הסחה קצרה ובזמן שעיני החולים מכוסות, הם נתבקשו להיזכר בתמונות שראו ולתארן לפרטי פרטים. לאורך הניסוי הוקלטו במקביל דיווחים מילוליים של הנבדקים והפעילות המוחית שלהם. הקלטת הפעילות המוחית נעשתה באלקטרודה שמוקמה בהיפוקמפוס ונוספות שמוקמו בקליפת המוח.

ההצלבה בין הפעילות המוחית שנמדדה באמצעות האלקטרודות לבין דיווחי הנבדקים העלתה שורה של ממצאים: התגלה שלהתפרצויות תפקיד מהותי בהיזכרות – כשנייה או שתיים לפני שהנבדק החל לתאר תמונה חדשה, נרשמה עלייה משמעותית בקצב שלהן; 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, בהם שמורים כנראה פרטי הזיכרון החזותי. אזורי הראייה "מתמחים" בקטגוריות ראייתיות שונות: 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 העלייה בפעילות העצבית באזור הרלוונטי בקליפת המוח.

במחקר נחשפה, כפי שהגדירו החוקרים, "'תזמורת' של כמה אוכלוסיות תאי עצב הפועלות בתיאום ברגע ההיזכרות והיפוקמפוס משמש בתפקיד המנצח".

פרופ' מלאך: "הממצאים מרחיבים במידה רבה את ההבנה הקיימת בדבר תפקידו של ההיפוקמפוס ואופן פעולתו. הם מדגישים את חשיבות הפעילות העצבית הקבוצתית, נוסף על התכונות הייחודיות של כל תא עצב בנפרד שהודגשו בעבר. יש פה פריצת דרך בהבנת מנגנוני הזיכרון במוח האנושי - כיצד נוצרים הזכרונות, שמירתם ושליפתם התלויים בתהליכים רבים נוספים. ההתפרצויות המסונכרנות מציגות בהחלט שמדובר במנגנון מפתח בתהליך ההיזכרות".

נושאים קשורים:  מכון ויצמן,  פרופ' רפי מלאך,  זיכרון,  פעילות מוחית,  חדשות,  מחקר ישראלי
תגובות