לגרות את מעמקי המוח –
מבחוץ

בתחילת דצמבר התפרסמו תוצאות משמחות מתוך מחקר קליני שנמצא בשלב הראשון, שבו נבדקה היעילות והבטיחות של טיפול חדש המיועד לאנשים שעברו פגיעה מוחית טראומטית. בטיפול השתילו הרופאים אלקטרודות בעומק מוחם של המטופלים, וגירו באמצעותן תאי עצב באזור במוח שנקרא תלמוס. הטיפול הביא לשיפור מהותי בתפקודי החשיבה של החולים, עד כדי חזרה לתחתית גבולות הנורמה.

זה לא סוף הבשורות המעודדות – מחקר שהתפרסם במקביל לממצאים הללו מציע שיטה חדשה שתאפשר לטפל בפגיעות דומות, וגם בסוגים אחרים של פגיעות מוחיות ומחלות של המוח, באופן לא פולשני. הטיפול עדיין יכלול גירוי חשמלי, אך בלי להסתכן בניתוח מוח להחדרת האלקטרודות.

גירוי מוחי עמוק נמצא יעיל בטיפול בתסמונות שונות, אך מדובר בשיטה פולשנית שמחייבת ניתוח מוח. ניתוח להשתלת אלקטרודות בחולה פרקינסון | Vincent Moncorge / Look at Sciences / Science Photo Library

מדויק אך מסוכן

טיפולי גירוי מוחי עמוק נעשים כיום על ידי השתלת אלקטרודה בעומק מוחו של המטופל, במטרה לגרות את התאים הסמוכים אליה באמצעות זרם חשמלי עדין. אפשר להקביל את ההפעלה החשמלית המבוקרת זאת לקוצב לב, שמתקן את הפעילות החשמלית באזור מסוים ועל ידי כך משפר את מצב התסמינים של המטופל. השיטה מבוססת על כך שתאי מוחנו מתקשרים ביניהם באותות חשמליים, ולכן גירוי חשמלי מקומי עשוי לפצות על פגמים בתפקוד התאים.

נוסף על הטיפול בתלמוס, גירוי מוחי עמוק נמצא יעיל בטיפול בתסמינים התנועתיים של מחלת פרקינסון ואף בטיפול בהפרעה טורדנית-כפייתית (OCD) ובתסמונת טורט (Tourette). עם זאת, יש לו גם חסרונות משמעותיים. מדובר בשיטה פולשנית שמחייבת ניתוח מוח והשתלה מדויקת של אלקטרודה באזור שבו המחלה פגעה. ככל שההשתלה נעשית באזור עמוק יותר של המוח, גדלה הסכנה כי בדרך לשם ייגרמו למנותח נזקים נוספים. על כן האפשרות שבעתיד נוכל לגרות באופן מדויק אזורים במעמקי המוח באופן לא פולשני נראית מעודדת במיוחד.

כבר כעת קיימות כמה שיטות בלתי פולשניות לגירוי אזורים במוח, אך התועלת שלהן מוגבלת. בשיטת tES (ראשי תיבות של Transcranial Electrical Stimulation) נעזרים בזרמים חשמליים על פני הקרקפת כדי לגרות תאי עצב באזורים הסמוכים לשוליים החיצוניים של המוח. כך נוצר גירוי עצבי, אבל הוא אינו מדויק במיוחד, ומוגבל במידה רבה לאזורי המוח הקרובים לגולגולת. שיטה אחרת, שנקראת TMS (או Transcranial Magnetic Stimulation), נעזרת לאותה מטרה בשדות מגנטיים. אפשר כך להפעיל אזורים עמוקים יותר במוח, אך בצורה לא יעילה ולא בררנית.

חוקרים הצליחו ליצור גירוי עצבי עמוק במוחם של בני אדם בלי לחדור פיזית לתוך הראש. נבדקת עם אלקטרודות צמודות לראש | Imperial College london

תנודה מכמה כיוונים

במחקר החדש הצליחו חוקרים ליצור גירוי עצבי עמוק במוחם של בני אדם בלי לחדור פיזית לתוך הראש. השיטה נקראת הפרעה טמפורלית (Temporal Interference, "הפרעה זמנית"), או TI, וגם היא מבוססת על יצירת גירויים חשמליים עדינים על פני ראשם של המטופלים. בשונה משיטות אחרות, טכנולוגיית ה-TI יוצרת שדות חשמליים בתדר גבוה, שמיוצרים בעת ובעונה אחת בכמה מקומות על פני הגולגולת. בשל גובהו של התדר, שום שדה לא מפעיל לבדו את תאי העצב, והשדות החשמליים יכולים לחדור למעמקי רקמת המוח בלי לעורר במוח פעילות בלתי רצויה של אזורים לא נחוצים.

השדות החשמליים שפועלים על גבי הקרקפת מתוכננים מראש כך שיתלכדו רק בעומק המוח, ביעד ספציפי. זה פועל משום שהתדר של שדה חשמלי מתאר למעשה את מהירות התנודה שלו. בנקודת המפגש של השדה החשמלי עם שדה נוסף, שמהירות התנודה שלו אחרת, השדות מצטלבים ונוצר תדר חדש ונמוך יותר. התדר הזה נובע מהפער בין התדרים באזור ההתלכדות, ובתכנון קפדני אפשר לשלוט בדיוק רב במקומו ובמאפייניו. כך יכלו החוקרים להפעיל את תאי העצב רק בנקודת ההצטלבות שבחרו בעומק המוח, ולא באזורים אחרים.

בניסוי כיוונו החוקרים את ה-TI כך שהשדה שהוא יוצר יתלכד בהיפוקמפוס – אזור במוח שמעורב ביצירת זיכרונות. הפעלתו עשויה להועיל בין השאר לאנשים שסובלים ממחלת אלצהיימר ומחלות דמנציה אחרות, שפעילות ההיפוקמפוס שלהם פגועה.

בנקודת המפגש של השדה החשמלי עם שדה נוסף, שמהירות התנודה שלו אחרת, השדות מצטלבים ונוצר תדר חדש ונמוך יותר. איור מתוך המאמר שמראה את מיקום האלקטרודות, ואת השדות החשמליים - מסומנים ב-E1 ו-E2 - עוברים דרך המוח ומתלכדים זה עם זה | מתוך מאמר המחקר 

לבדיקת תפקוד המערכת, דיוקה ובטיחותה השתמשו החוקרים בתחילה בהדמיות ממוחשבות, ובהמשך הפעילו אותה על מוחותיהם של נפטרים שתרמו את גופם למדע. באמצעותם הם הבינו איך לתאם את השדות החשמליים כך שיתלכדו במיקום המדויק שבו רצו. כשהיו שבעי רצון ובטוחים ביכולתם להפעיל בביטחה את תאי ההיפוקמפוס, המשיכו החוקרים לשלב הבא: בדיקת השיטה על נבדקים חיים.

בניסוי הראשון הטילו החוקרים על נבדקים צעירים בני 20 ומעלה משימות של זכירת פרצופים ושמות בזמן שה-TI מגרה את ההיפוקמפוס שלהם. מאחר שהמשימה דרשה שימוש בזיכרון, הגיוני להניח שתיצור פעילות עצבית רבה בהיפוקמפוס. הפעילות המוחית של הנבדקים תועדה באמצעות סריקת מוח תפקודית בתהודה מגנטית (fMRI), שמאפשרת לעקוב אחרי רמת הפעילות של אזורי המוח השונים בזמן מילוי המשימה על פי השינויים שחלים בזרימת הדם לכל אזור. נמצא שה-TI אכן הפעיל את ההיפוקמפוס, ודילג על שאר חלקי המוח.

בהמשך בדקו החוקרים את השפעת פעילות ה-TI על ביצועי הנבדקים במשימת הזיכרון. כפי שקיוו לגלות, ציוני הזיכרון שקיבלו הנבדקים שתאי העצב בהיפוקמפוס שלהם נחשפו לגרייה של שדות חשמליים באמצעות ה-TI היו טובים יותר מאלה של נבדקים שלא קיבלו תגבור חיצוני דומה. מכאן נראה שהפעלת ההיפוקמפוס אכן סייעה להם ליצור זיכרונות חדשים.

לנוכח הסיכונים הכרוכים בניתוחי מוח, המחקר הנוכחי מציג חלופה פוטנציאלית של גירויי מוח לא פולשניים שתוכל לשפר מאוד את איכות חייהם של מטופלים רבים. אם מחקרים נוספים יאשרו שהשיטה בטוחה לשימוש ומועילה, סביר להניח שיימצאו לה שימושים רבים הן ברפואה והן בחקר המוח. עם זאת, חשוב לזכור שמדובר במחקר ראשוני למדי, ושדרושה עוד עבודה רבה לפני שהטכנולוגיה תוכל להבשיל לכלי עבודה זמין ומעשי.

עם העלייה המתמדת בתוחלת החיים, עולה גם שכיחותן של מחלות הקשורות במוח. מחקרים מצביעים על כך שהנטל של המחלות הללו, שנמדד במחיר שהן גובות בשנות חיים ובנכות, הוא כ-30 אחוז מכלל עול המחלות בעולם. אם ירצו בעתיד לייעד את הכלי החדש לטיפול, למשל במחלת אלצהיימר, יצטרכו החוקרים לעשות מחקרים על אוכלוסייה מבוגרת של חולים במחלה. במחקר הנוכחי הנבדקים היו צעירים ולא חלק מקבוצת הגיל הרלוונטית למחלות ניווניות של המוח. כמו כן, השיפור בזיכרון אצל הנבדקים שנחשפו ל-TI במחקר היה קטן, ועלינו להשתכנע שהוא אכן משמעותי. מחקרים עתידיים שנמצאים כבר בתכנון מיועדים להתמודד עם הבעיה הזאת, והם בוודאי ישפרו את הבנתנו את השיטה החדשה.