מגזין

טביעת האצבע המוחית

דמיינו לעצמכם שבעתיד הלא רחוק נוכל לזהות בכל אדם את טביעת האצבע המוחית הייחודית לו. מחקר חדש במעבדה לדימות מוחי דיאגנוסטי ב"שיבא" כבר צועד בצעדי ענק ליצירת קונקטום פרסונלי לשימוש קליני

בעשור האחרון חלה התקדמות טכנולוגית משמעותית הן ברמת טכניקות הדימות המוחי והן ברמת עיבודי התמונה המבוצעים על הסריקות המוחיות. התקדמות טכנולוגיה זו בשילוב עם התפתחות כלי הבינה המלאכותית, שהשימוש בהם גובר בעולם הרפואה, שיפרה באופן משמעותי את ההבנה לגבי המוח האנושי. כך, חוקרים וקלינאים ניצלו התפתחות זו והפנו מאמץ ניכר לזיהוי מתאמים מוחיים שיכולים לשמש כסמנים ביולוגיים הקשורים למחלות מוחיות שונות. אין ספק כי מחקרים פורצי דרך אלה יובילו לאבחון מדויק יותר, לאבחון מוקדם יותר ולהתאמה פרסונלית של טיפול רפואי.

כפי שלכל אדם יש את מאפייני הפנים הייחודיים לו, הגנטיקה הייחודית לו וטביעת האצבע הייחודית לו, כך גם לכל אדם יש את "טביעת האצבע המוחית" הספציפית לו, מושג הנקרא "קונקטום". הקונקטום משקף את מפת הקשרים המוחית האישית לכל אדם. ניתן לייצר מפות קונקטום על ידי שימוש בסריקות MRI המתמקדות בקישוריות מוחית.

מחקרים קודמים הראו שניתן למצוא שינויים במאפייני הקשרים המוחיים בין מחלות מוחיות מסוימות בהשוואה לקבוצת ביקורת בריאה. ראינו זאת, למשל, במחלות כמו אלצהיימר, אוטיזם ודיכאון. כלומר, במחקרים אלה נמצא כי למחלות מוחיות שונות יש דפוס עצבי ייחודי משלהן - דפוס ספציפי של קשרים מוחיים.

כיום נעשה שימוש בקונקטום בעיקר בעולם המחקר, אך לא נעשה בו שימוש קליני למען שיפור האבחנה וניהול הטיפול בחולה.

הקונקטום משקף את מפת הקשרים המוחית האישית לכל אדם. אילוסטרציה

בתחום הקליני של מחלות מוח, בפרט במחלות נוירולוגיות ופסיכיאטריות, יש חסר בכלים אובייקטיביים לאבחון ולהתאמת הטיפול לחולה באופן אישי. למשל, חולה דיכאון מאובחן רק על בסיס שאלונים סובייקטיביים ואין שום בדיקה אובייקטיבית כמו בדיקת דם או בדיקת מוח, היודעת לאבחן ברמת דיוק גבוהה האם אדם כלשהו סובל מדיכאון או לא. יתרה מזאת, בדיכאון אין דרך לבצע התאמה אישית של טיפול תרופתי כזה או אחר. רק חולה דיכאון אחד מתוך שלושה יגיב לטיפול התרופתי הראשון שיקבל.

במסגרת מחקר חדש שאותו אני מובילה ואשר מפותח על ידי חוקרים במעבדה לדימות מוחי דיאגנוסטי באגף הדימות, במרכז הרפואי שיבא, שאלנו האם לעולם הרפואה יש כיום כלים מספיק רגישים על מנת לאבחן מחלות נוירולוגיות מסוימות ומחלות פסיכיאטריות. בהתאם לכך, אנו בוחנים את הרעיון שלכל מחלה מוחית יש את טביעת המוח הייחודית לה, אותה נוכל לזהות באמצעות יצירת מפות קונקטום בשילוב עם בינה מלאכותית. המחקר ממומן על ידי מענק מחקר בנושא BioConvergence של הרשות לחדשנות, במסגרת תוכנית הכוונת ידע אקדמי למטרת פיתוח כלי דיאגנוסטי למחלות מוחיות ונפשיות על בסיס טביעת אצבע מוחית.

יצירת קונקטום מולטימודאלי ייחודי לכל אדם

תהליך יצירת הקונקטום מתחיל בביצוע סריקות MRI מתקדמות המתמקדות בקישוריות מוחית. באמצעות ה-MRI ניתן לסרוק סריקות קישוריות מוח מבניות ותפקודיות. סריקה מבנית עוקבת אחרי מסלולי הסיבים של העצבים, החומר הלבן במוח, וכך מייצרים את מפת הסיבים שעוברים מאזור אחד במוח לשני – זהו הקונקטום המבני. סריקה תפקודית עוקבת אחרי אזורים פעילים במוח, וכך מייצרים את מפת הסנכרון בפעילות בין אזורים – זהו הקונקטום התפקודי.

במחקרנו, אנחנו משלבים את המבנה והתפקוד יחד, באופן פרסונלי, ליצירת קונקטום מולטימודאלי ייחודי לכל אדם. את הקונקטום הפרסונלי המשולב מבנה ותפקוד, אנחנו מכניסים לתוך מכונה לומדת של בינה מלאכותית. המכונה לומדת את הדפוסים המוחיים הספציפיים עבור מחלה מסוימת, ולבסוף מבצעת עבור כל מטופל קלסיפיקציה  ל"בריא" או "חולה".

בנוסף, אותה מכונה לומדת יכולה ללמוד לא רק את הדפוס הספציפי למחלה, אלא גם יכולה ללמוד את הדפוס המוחי שעבורו תידרש התערבות רפואית כלשהי, ואף תוכל ללמוד איזה  דפוס מוח יגיב לטיפול תרופתי כזה או אחר.

תוצאות ראשוניות: אבחון וזיהוי ברמת דיוק יוצאת דופן

בימים אלה, המערכת אותה פיתחנו נמצאת בבחינה במסגרת שני מחקרים קליניים המתנהלים במעבדה: האחד, בקרב חולי דיכאון והשני, בקרב חולים עם זעזוע מוח.

תוצאות ראשוניות הראו כי המערכת שלנו הצליחה לזהות ולאבחן דיכאון ברמת דיוק יוצאת דופן של 88%. כמו כן, הצלחנו לנבא על בסיס הקונקטום המוחי הייחודי לכל אדם, מי יגיב לטיפול תרופתי שמונה שבועות לאחר תחילת הטיפול, ברמת דיוק של 91%. לפיכך, מעבר לאבחון האובייקטיבי שהמערכת שלנו מאפשרת לבצע במחלת הדיכאון, אפשר יהיה להשתמש בה לצורך טיוב הטיפול התרופתי. המערכת תמליץ על טיפול תרופתי אופטימלי לחולה דיכאון על בסיס מפת הקונקטום שלו, וכך נוכל לדייק את הטיפול התרופתי מלכתחילה ולחסוך לחולה סבל מתמשך.

המערכת החדישה אינה מייתרת את תפקידו של הרופא. היא תוכל לסייע לאבחון מחלות, לנבא תוצאה קלינית תפקודית ולהמליץ על טיפול מותאם אישית

ד"ר אביגיל לבני-עזר, חוקרת מוח. צילום: דוברות "שיבא"

במחקר השני, על מטופלים שעברו חבלת ראש, הצלחנו לאבחן זעזוע מוח שלא נראה ב-CT במיון או ב-MRI הקליני הסטנדרטי, ברמת דיוק גבוהה של 93%, ואף ניבאנו תפקוד קוגניטיבי וקליני של אותם מטופלים. חשוב לאבחן זעזוע מוח כראוי ולאבחן מי זקוק להתערבות קוגניטיבית מתאימה, כיוון שכ-30% מהם יסבלו בהמשך מהידרדרות קוגניטיבית.

כיום, במעבדה שלנו קיימות סריקות MRI רבות שנאספו על מחלות מוחיות נוספות ואנחנו בשלבי מחקר ופיתוח ליצירת מודל מתאים גם עבור מחלות אלו. מטרתנו היא להפוך את הכלי המחקרי לכלי ליישום קליני. מערכת שכזו כמובן תצטרך לעבור תיקוף נוסף ואישור רגולטורי על מנת להפוך למערכת תומכת החלטה של רופא.

המערכת החדישה שפיתחנו במחקרנו אינה מייתרת כמובן את תפקידו של הרופא. היא תוכל לסייע לאבחון מחלות, לנבא תוצאה קלינית תפקודית ולהמליץ על טיפול מותאם אישית. תפקידה לייצר את טביעת האצבע המוחית, אבל גם לספק תשובה לרופא המטפל שתסייע לו בקבלת אבחנה והמלצה לטיפול. למעשה, המערכת תאפשר לרופא להבחין בפרטים נוספים שלא יכול היה לראות קודם על ידי הסתכלות בעין על סריקות המוח. בנוסף, אם כיום פסיכיאטר מבצע אבחון סובייקטיבי, הרי שבעתיד יוכל לבצע סריקת MRI כבדיקה אובייקטיבית שתסייע לו בביצוע האבחנה או תסייע בבחירת הטיפול שימליץ לחולה.

הכותבת היא חוקרת מוח וראש המעבדה לדימות מוחי דיאגנוסטי באגף הדימות במרכז הרפואי שיבא, בוגרת תכנית תל”מ של שיבא לאיתור ולפיתוח חוקרים מצטיינים

אירוע Talpiot XMED

ד"ר לבני-עזר תישא הרצאה קצרה בסגנון TED בנושא המאמר במסגרת אירוע Talpiot XMED (ג', 17.5, 18:30, זאפה תל אביב) שבו ירצו גם חמשת בוגרי תכנית תלפיות של שיבא לאיתור ולפיתוח מנהיגות חדשה ברפואה.

פרופ' יוסי חייק, מנהל המערך לכירורגיה פלסטית וכוויות ב"שיבא", יישא הרצאה בנושא השתלות עור עצמיות באמצעות טכנולוגיה חדשה. פרופ' עידו (דידי) פביאן, רופא מומחה באונקולוגיה של העין, יספר על שיתוף פעולה עולמי למאבק בסרטן עיניים בילדים מסוג רטינובלסטומה.

ד"ר עינב גל-ים, מנהלת המכון לגידולי שד,  תרצה על מהפכת הטיפול בסרטן שד באמצעות מודל IPU. ד"ר אלעד יעקובי, מנהל טיפולים תאיים במחלקת המטואונקולוגיה ילדים בבית החולים ספרא לילדים, יספר על טיפול בסרטן באמצעות תאי T מהונדסים.  ד"ר אריאל טיסונה, מוביל תחום שחזורי שד במרכז הרפואי שיבא, ירצה על שימוש בטכנולוגיות מתקדמות בתהליכים כירורגיים מורכבים.

נושאים קשורים:  ד"ר אביגיל לבני-עזר,  חקר המוח,  דימות מוחי,  קונקטום,  חדשות,  מגזין,  אבחון
תגובות
14.05.2022, 17:52

המחקר והמסקנות חשובים ומעניינים. הייתי שמחה לקבל תשובה לשאלה מאוד חשובה:מדוע מתייחסים עדיין לדיכאון כאל מחלת נפש כשברור שמקור המחלה (ומחלות״נפש״) אחרות הוא במוח כפי שהמחקר שלכם מוכיח כל כך יפה? זו בעיה בקונקטום של המוח הרפואי?

אנונימי/ת
15.05.2022, 07:43

ברוריה את שאלתך ניתן לשאול לא רק על דיכאון אלא על כל ענף הפסיכיאטריה. עם התפתחות מדעי המוח והנוירולוגיה סופה של הפסיכיאטריה להעלם. שהרי מהי היא נפש אם לא ביטוי פעילות של המח? (אלא אם את באה מאסכולה דתית שסבורה שהנפש ניתנת לנו על ידי הבורא ולאחר מכן חוזרת אליו).

15.05.2022, 17:18

לאנונימי.זו בדיוק כוונתי. פסיכיאטריה ונאורולוגיה צריכות להתאחד. שתי הדיסציפלינות עוסקות במוח.

אנונימי/ת
15.05.2022, 19:31

לאחר חיפוש ממושך באינטרנט, לא מצאתי אירוע Talpiot XMED. יתר על כן אין אירוע ביום ג\', 17.5, 18:30, בזאפה תל אביב