מכון ויצמן למדע|המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
פרופ' אלישע מוזס, נשוי לכדיה (מורה לתנועה ומיינדפולנס) + שלושה ילדים ("מעריץ אותם") ונכדה, מתגורר במכון ויצמן למדע. בזמנו הפנוי אוהב לעבוד בגינה ולרכוב על אופניים.
במוח האדם קיימים ופועלים 100 מיליארד תאי עצב – נוירונים. תאים אלה קולטים מידע מהסביבה החיצונית או הפנימית, (דרך אותות עצביים וכימיים), מעבדים, ומעבירים אותו ביניהם ולשאר איברי הגוף. הם מקושרים ביניהם באמצעות סינפסות וסיבים עצביים (אקסונים), יוצרים קישוריות תפקודית וכך הם יוצרים רשתות עצביות, שאחראיות על פעולות מורכבות כמו חשיבה, תפיסה, למידה וזיכרון ומאפשרות לתזמן את התפקוד של מערכת העצבים עם מערכות גוף אחרות.
“רשתות עצביות או מולקולריות (שמורכבות מתאי עצב, חלבונים ומולקולות) אחראיות בין השאר על החישוביות של אורגניזמים. באמצעותן הם מקבלים החלטות, למשל כאלו הקשורות להגנה והישרדות (לברוח או לאכול לדוגמה)”, מסביר פרופ’ אלישע מוזס, ראש המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע. פרופ’ מוזס חוקר יחד עם צוותו רשתות עצביות כחלק מהתחום שבו הוא עוסק – פיזיקה ביולוגית – חקר מערכות ביולוגיות ביצורים חיים באמצעות כלים מתחום הפיזיקה, מתמטיקה, כימיה ומדעי המחשב.
בניסוייהם, פרופ’ מוזס וצוותו מבודדים תאי עצב מעכברים וחולדות, מגדלים אותם במבחנות תרבית ובוחנים את תכונותיהם המיקרוסקופיות. כך למעשה הם חוקרים סוג של מערכת חישוב מוחית שמעבדת נתונים ברמה פשוטה ומובנית ויכולים להנדס אותה לצורך ביצוע ניסויים שונים. “אנחנו לומדים את עקרונות הרשתות העצביות במערכת הפשוטה הזאת, יכולים ליישמם גם במערכות מורכבות יותר, למשל מוחות של בעלי חיים (להתערב, לקבל תגובות ומידע), ולהסיק מהם גם על המוח האנושי. לרוב אנחנו מעוררים ומפעילים תאי עצב ובודקים איך הרשת העצבית כולה מגיבה”, מסביר פרופ’ מוזס.
עירור פעילות בנוירונים מתורבתים (לאחר בידוד פרמקולוגי) בעזרת שידור קצר של אולטראסאונד בעוצמה נמוכה. הפעילות הניורונלית מוצגת באמצעות גלאי סידן פלואורסצנטיים. שמאל – לפני שידור האולטראסאונד. ימין – לאחר השידור.
החוקרים מעוררים את תאי העצב בשיטות שונות (כימיה, חשמל, שדה מגנטי, אולטרסאונד), וכך גורמים להם להיות פעילים, להעביר אותות עצביים לשכניהם ולהפעיל את הרשת העצבית. כך הרשת יכולה לבצע פעולות שנדרשות לתקשורת בין-תאית וחישוביות. לדברי פרופ’ מוזס, “ברגע שלומדים כיצד לעורר את הרשת ניתן להפעילה ביעילות רבה יותר. כך למשל אפשר לעורר תאי עצב באמצעות זרם חשמל חיצוני (מתן נזעי חשמל, שוק חשמלי), ולשפעל חלבונים מוחיים שאינם מתפקדים מספיק – טיפול שיכול להיות רלוונטי למחלות כגון דיכאון קליני”.
במחקרם האחרון, אשר זכה בענק מהקרן הלאומית למדע, עוררו פרופ’ מוזס וצוותו תאי עצב במוח, במטרה להפעיל רשתות עצביות באמצעות שדה חיצוני, מגנטי (שמייצר שדה חשמלי), ואולטרסאונד – התערבות לא פולשנית. לצורך כך שיתפו פעולה עם ד”ר שמואל הס, ד”ר דרור וייס ופרופ’ אבי ויצמן – פסיכיאטרים מהמרכז לבריאות הנפש גהה והמרכז לבריאות הנפש לב השרון – ובחנו כ-15 נבדקים שלוקים בדיכאון, באמצעות מכשיר שפיתחה חברת BrainsWay הישראלית. “באמצעות קסדה מקוררת שהולבשה על ראשם של הנבדקים, נוצר שדה מגנטי חזק מאוד שמגיע בפולסים מהירים, פחות ממילי-שנייה. השינוי בשטף המגנטי מייצר שדה חשמלי של כ-300 וולט למטר בתוך המוח וזה מספיק כדי לעורר רשתות עצביות שלמות. אצל חלק מהנבדקים יצרנו שדה מגנטי קבוע ואצל חלק שדה מגנטי מסתובב (שילוב של שני מגנטים המאונכים אחד לשני אשר יוצר שדה מגנטי מקביל לאקסונים ומייצר אפקט מקסימלי)”, מסביר פרופ’ מוזס.
החוקרים הזרימו את השדה המגנטי לאזורים קדמיים במוח (כגון קליפת המוח הקדם-מצחית שבין השאר אחראית על תפקודים ניהוליים כמו תכנון, ארגון, ניהול וקבלת החלטות, זיכרון קצר וויסות רגשי) שרלוונטיים לאישיות ודיכאון. זאת במשך 20 יום, 20 דקות כל פעם. מדי שבוע בחנו את רמת הדיכאון של הנבדקים באמצעות שאלונים (שבהם בין השאר נשאלו על התסמינים, אובדנות ושמחת חיים). כך גילו כי הפעלת השדה המגנטי, בעיקר השדה המסתובב, הובילה להפחתה ניכרת בדיכאון. לדברי פרופ’ מוזס, “ההשערה היא שהקישוריות בין תאי העצב התחזקה בשל ההפעלה החיצונית על אזור מוחי שידוע כרלוונטי לפעילות הקוגניטיבית הכללית. ייתכן שבדיכאון קליני, תאי העצב שם פחות פעילים והצלחנו לעורר אותם ולחזק את הקשר ביניהם”.
בניסוי נוסף שנעשה במעבדה, הפעילו החוקרים מתמר אולטרסאונד על רשתות תאי עצב בתרבית ולאחר מכן צירפו לכך שדה מגנטי. לדברי פרופ’ מוזס, “הופתענו לגלות שגלי הקול של האולטרסאונד יוצרים תזוזה מכנית שמשפיעה על תאי העצב ויכולה לעורר אותם ולגרום להם להעביר אותות חשמליים מאחד לשני. אנחנו מניחים שזה קורה בזכות קולטנים שנמצאים בממברנה של תאי העצב אשר רגישים ללחץ. יותר קל למקד גלי קול על תאי עצב מאשר שדה מגנטי, וכששילבנו את שניהם ראינו סימנים ראשונים של פעילות חשמלית ברשתות תאי העצב. כפי הנראה גלי קול או שדה מגנטי לבדם לא היו עושים זאת בעוצמה כזאת. בהמשך אנחנו מתכוונים לבחון את השילוב הזה בבני אדם”.