לאיזו מוזיקה אתם נוהגים להאזין? אם אתם בני יותר משלושים סביר להניח שהיא כוללת שירים משנות העשרה שלכם. בתקופות הילדוּת וההתבגרות נטבעים באדם הרשמים העמוקים ביותר. הזיכרונות המוקדמים ביותר ממלאים תפקיד מכריע בעיצוב האופי, ויש להם השפעה עמוקה על כל מה שבא לאחר מכן. כבר לפני אלפיים שנה קבע אריסטו שהשפעתם של ההרגלים שאנו מפתחים בילדותנו אינה קטנה עם הזמן. להיפך, ההרגלים האלה מכתיבים לנו את הכול.
ממצאים חדשים בחקר המוח מעוררים הערכה חדשה לקביעה ידועה זו. תגליות מ-15 השנים האחרונות מסבירות ביתר בהירות כיצד מתחילים להיווצר הקשרים הפנימיים במוחם של תינוקות וילדים צעירים, וגם כיצד אפשר להשפיע על מסלולים עצביים במוח כדי לטפל במחלות הנוירולוגיות והפסיכיאטריות הקשות ביותר.
המוח בונה את הקשרים הנכונים במהלך פרקי זמן של התפתחות אינטנסיבית המכונים תקופות קריטיות, שכמה מהן נמשכות חודשים ואחרות שנים. רובן מתרחשות בתקופת הינקות אך קצתן מתחילות מאוחר יותר, אפילו בשנות העֶשְׂרֵה. מדעני מוח כבר זיהו תקופות קריטיות לראִייה, לשמיעה, לשפה ולצורות שונות של אינטראקציות חברתיות. במהלך תקופה קריטית מתחיל במוחו של הילד מחול עדין ומתואם עם העולם שמחוצה לו. פוטונים וגלי קול המגיעים אליו מבחוץ מעוררים מנגנונים מולקולריים הגורמים לבנייה ולברירה של קשרים בין תאים שיישארו במוח גם בגיל מבוגר ובשנות הזקנה.
אם תקופה קריטית מתרחשת מוקדם מדי או מאוחר מדי, או אם היא אינה מתחילה או מפסיקה בזמן הנכון, יכולות להיות לכך תוצאות חמורות, כגון עיוורון חלקי או עלייה בסיכון למצבים כמו אוטיזם. למשל, תינוקות עם ירוד (קטרקט) תורשתי בעין אחת המפריע להם לראות את סביבתם מאבדים את ראייתם מכיוון שהקשרים בין תאי המוח אינם נוצרים כיאות במהלך התקופה הקריטית, המתחילה בינקות ומסתיימת בהדרגה עד גיל שמונה. לאחר שתקופה זו מסתיימת, הסיכויים לפתח ראייה נורמלית בעין זו מוגבלים ביותר.
מוחו של ילד עובר תקופות קריטיות שבהן מתפתחות מיומנויות יסודיות.
שלבי התפתחות מכוננים אלה התגלו לראשונה לפני יותר מ-50 שנה. (טורסטן נ' וִיזל ודייוויד ה' יוּבְּל המנוח קיבלו פרס נובל על חלק מן המחקר ב-1981). שנים רבות לאחר מכן רווחה האמונה שהתקופות הקריטיות הן אירועים חולפים ושלאחר שהן מסתיימות אין עוד דרך חזרה. אך לאחרונה, כלים מולקולריים חדשים לחקר התקופות הקריטיות הפכו על פיהן רבות מן הסברות המקובלות. ניסויים בבעלי חיים, ואפילו כמה מחקרים בבני אדם, הראו שאולי אפשר לעורר מחדש תקופה קריטית כדי לתקן מוחות פגועים אפילו כעבור זמן רב.
הממצאים האלה מורים על אפשרות מסקרנת. ייתכן שבעתיד נוכל להשפיע על מתגים כימיים במוח ועל ידי כך להתחיל מחדש תקופות מכוננות שיאפשרו למוח לבנות מחדש קשרים פנימיים כדי לתקן ליקויים נוירולוגיים ופסיכיאטריים שונים, מעין עצלה ועד פסיכוזה. הבנה של מה שמתרחש במוחם של תינוקות עשויה להביא לא רק לפיתוחן של תרופות חדשות. היא עשויה להקנות למורים, לפסיכולוגים ולקובעי מדיניות הבנה עמוקה של ההתפתחות הבסיסית של הילד או של ההשלכות שעלולות להיות להזנחה הורית, וכך לאפשר להם להתאים את תכנית הלימודים ליכולותיו של כל ילד בשלבים מוגדרים של צמיחת המוח.
עידוד ובלימה
המוח משתנה ללא הרף, ולא רק בתינוקות. מדעני המוח קוראים לתכונה זו בשם פלסטיוּת. כשאתם לומדים מיומנויות כמו להטוטנות (ג'אגלינג) או שימוש באפליקציה חדשה בטלפון מתרחשים שינויים זעירים בסינפסות, האתרים שבהם עוברים האותות העצביים בין תאי העצב. רכישת מיומנות חדשה מחוללת שינויים ביוכימיים בתא העצב שכתוצאה מהם, מעבר האותות בסינפסות נחלש או מתחזק. פלסטיוּת מסוג פשוט זה ממשיכה להתקיים לאורך כל החיים. אדם תמיד יכול ללמוד דברים חדשים.
אבל במהלך התקופות הקריטיות של הילדות המוקדמת מתרחשים שינויים בעלי חשיבות מיוחדת ומכרעת. תינוקות מתחילים את חייהם עם סבך צפוף של סינפסות שחייבות לעבור גיזום לפני שיוכלו למלא את תפקידן. השינויים המבניים הנחוצים, הנוצרים על ידי דילול הסינפסות, מתרחשים בתקופה הקריטית.
מדענים החוקרים תקופות קריטיות מתמקדים לעתים קרובות במערכת הראייה מכיוון שקל באופן יחסי להשפיע עליה. זמן קצר לאחר הלידה מתחילה קליפת הראייה של המוח, המצויה בחלק האחורי של הראש, להגיב לשטף האור המתועל למוח דרך העיניים ועצב הראייה.
המראות המגיעים לעיניים מגרים תאים בקליפת הראייה. חלקם יורים בו-זמנית וכתוצאה מכך נוצרות ביניהם סינפסות חדשות. תהליך זה הוא הבסיס לקביעה שנשמעת שוב ושוב: "תאים שיורים יחד – מחווטים יחד". סינפסות שאין התאמה בין פעילותן ואינן מעבירות אותות באותו הזמן, מתנוונות ומסולקות. התקופה הקריטית להיווצרות הקשרים במערכת הראייה של התינוק מסתיימת לאחר כמה שנים, ותכנית החיווט הנוצרת במהלכה נשארת בדרך כלל לכל החיים.
מדענים החוקרים את ההיבטים הנוירו-ביולוגיים של התפתחות הילד רוצים ללמוד כיצד להשיג מידה כלשהי של שליטה במועדי התרחשותן של התקופות הקריטיות בדרך שתאפשר לתקן הזדמנויות שהוחמצו או טעויות שנוצרו במערכת העצבים במהלך התפתחותה. הם מחפשים מערך של מתגים מולקולריים, של אותות מעוררים או בולמים המסמנים את ראשיתם ואת סופם של פרקי זמן אלה.
אחת התגליות החשובות עלתה מתוך מחקר של מולקולה הממלאת תפקיד חשוב בתקשורת העצבית במוח: המוליך העצבי גאבא (קיצור של gamma-aminobutyric acid ), הידוע בעיקר כמעכב את העברת האותות העצביים. במעבדה שלנו התברר תחילה שגאבא, יחד עם כמה מולקולות נלוות, ממלא תפקיד מפתח בקביעת מועדי ההתחלה והסוף של תקופות קריטיות. אפילו מצאנו סוג מסוים של תאי עצב המייצרים גאבא שקרוב לוודאי שהם אלה המתאמים את התהליך כולו: תאי סל גדולים המבטאים את החלבון פַּרְוַואלבּוּמִין (parvalbumin ).
לכאורה לא נראה שדווקא תאי העצב האלה, הקשורים לפרוואלבומין, מתאימים למלא את תפקיד הגורם המתחיל תקופות קריטיות. שכן התפקיד האופייני שממלא גאבא הוא הרי של דיכוי פעילותם של תאי עצב. אז מדוע שתאי עצב כאלה יעוררו את אחד האירועים האינטנסיביים ביותר בהתפתחות הילד? מתברר שלמוליך העצבי גאבא יש גם תפקיד של משליט סדר במערכת כאוטית.
התפתחות עצבית
במהלך חודשי חייו הראשונים של התינוק מוחו פועל ללא הרף. תאי עצב, המכוּנים בצדק תאים מעוררים, יורים באקראי, כמו אנשים בקהל המדברים כולם בו־זמנית. רק כשמתחילה התקופה הקריטית נכפה על המוח מצב שמתחיל להיראות כמו סדר כלשהו. תאי פרוואלבומין מפרישים גאבא שמורה לתאים המעוררים להשתתק ולהפסיק "לדבר שטויות". הדבר מתרחש כך: תאי פרוואלבומין שולחים זרועות ארוכות המסוגלות ליצור קשרים, הקרויות אקסונים. האקסונים נכרכים כמו סלים סביב החלק המרכזי, או גוף התא של תאי העצב המעוררים בסביבה. קשרים אלו מפחיתים את פעילותם הנמרצת של התאים המעוררים ומאפשרים לתאי המטרה לשלוח אותות חדים וברורים. כך מושג מצב של איזון בין עוררות ובין דיכוי.
במסגרת המחקר שלנו בחנו בעיון את התהליך הזה במערכת הראייה של מכרסמים. התחלנו בהפחתת רמת הגאבא בעכברים על ידי התערבות גנטית. כתוצאה מכך, התקופה הקריטית לא התחילה בזמן הנכון. לאחר מכן, כשנתנו להם תרופה מקבוצת הבנזודיאזפינים, כמו ואליום, הפועלת על ידי הגברת ההשפעה של גאבא, התחילה אצלם מחדש תקופה קריטית.
ניסוי זה הראה שבאופן עקרוני, אפשר להשיג שליטה מדויקת במועד התחלתה או סופה של תקופה קריטית ובמִשכהּ. לתובנה זו יש השלכות מרחיקות לכת באשר לטיפול בליקויים נוירו-התפתחותיים. מחקרים בבעלי חיים שנערכו במעבדות שונות הראו שגֶנים פגועים או עקה סביבתית עלולים להפר את האיזון העדין בין עוררות לדיכוי ולהתחיל תקופה קריטית במועד לא נכון. חוקרים התחילו להתמקד בשאלה אם תיקון מועדי התרחשותן של תקופות קריטיות יוכל למנוע או לרפא אוטיזם, סכיזופרניה, או ליקויים נוירולוגיים אחרים על ידי השבת האיזון הרצוי על כנו.
בחזרה לעתיד
יחלפו שנים, אולי אפילו עשרות שנים, עד שמקצת השיטות השאפתניות הנבדקות כיום במעבדות יגיעו למטופלים. אך הבנת התקופות הקריטיות הובילה גם לרעיונות מעניינים בדבר השימוש בתרופות שכבר מצויות בשוק כדי לעורר מידה צנועה יותר של פלסטיות במוחם של בוגרים.
לטווח הארוך, אחת המטרות היא להשיב את השעון הביולוגי לאחור ולגרום לתקופה קריטית להתחיל מחדש. במעבדה באוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו ניסו לעשות זאת במכרסמים על ידי השתלת תאים עובריים המתפתחים לתאי עצב מפרישי גאבא במוחות מבוגרים יותר, לאחר הלידה. לאחר ההשתלה התחילה תקופה קריטית נוספת, אך רק כשהתאים האלה הגיעו לגיל חודש. מכך עולה שהתזמון נשלט על ידי גנים מסוימים. כשחוקרים במעבדה שלנו מחקו גנים כאלה בבעלי חיים צעירים אפילו התחלתה של התקופה הקריטית הנורמלית התעכבה.
גישה אחרת ומאתגרת לא פחות להשבת הפלסטיות מתמקדת בסילוק הבלמים המונעים את התחלתה של תקופה קריטית. אחד הגורמים הבולמים את הפלסטיות טמון במארג מולקולות דמויות סחוס היוצרות כעין רשת סביב תאי העצב (perineuronal net ). הרשת הזאת נכרכת סביב תאי הפרוואלבומין בעודם מבשילים, עוצרת את התקופה הקריטית, ומונעת מן הסינפסות לעבור שינויים מבניים נוספים.
הרשת הנוצרת סביב תאי העצב בנויה בעיקר מצמיד של חלבונים הקרויים פְּרוֹטֶאוֹגליקנים הקשורים לסוכרים מסוגכוֹנְדְרוֹיטין סולפט . כשאנזימים מפרקים את המולקולות האלה נעלמים הבלמים שעוצרים את הפלסטיות. צוות בריטי-איטלקי הצליח לרפא חולדות מבוגרות עם עין עצלה לאחר שהזריקו למוחן אנזים כזה, כונדרויטינאז . האנזים פירק את הרשת סביב תאי העצב, ובנקודה זו התחילה תקופה קריטית חדשה. החולדות קיבלו את הגירוי החזותי ההכרחי שנמנע מהן בצעירותן והדבר השיב להן את היכולת לראות היטב.
חוקרים במכון פרידריך מִישֶר למחקר ביו-רפואי בבאזל אימצו גישה דומה. תחילה הם אימנו חולדות להגיב בפחד לגירוי מסוים. דוגמה לתגובה כזאת יכולה להיות רתיעה או התכווצות כשנשמע צלצול פעמון. זיכרונות של חוויות מפחידות מאוחסנים בתאים באזור במוח הקרוי אַמיגְדָלָה. סילוק הרשת המקיפה את התאים האלה גרם להתחלתה של תקופה קריטית. אז העבירו החוקרים את בעלי החיים משטר אימונים חדש שהתנה אותם שלא להגיב בפחד בעת חשיפה לגירוי כפי שחולדות בתקופת חייהן המוקדמת אינן מפחדות ממנו.
מנהל המזון והתרופות האמריקני יצטרך לבדוק בקפדנות את בטיחותם של הליכים המצריכים הזרקה של אנזים לעומק המוח, ולכן לא צפוי שהליך זה יאושר ליישום בעתיד הקרוב. אבל ייתכן שיהיה אפשר להשתמש בכמה תרופות המצויות בשימוש להגברה מסוימת של הפלסטיות במוח. המעבדה שלנו מעורבת בשיתוף פעולה שבמסגרתו נערך מחקר מקדים קטן שהראה שתרופה גנרית לאפילפסיה ולהפרעה דו-קוטבית מאפשרת למבוגרים ללמוד דברים חדשים בקלות המתקרבת לזו שבה יכולים ללמוד אותם ילדים.
במחקר זה השתמשנו בתרופה שהסירה מעצור נוסף לשינוי הקשרים במוח. התרופה מעכבת את האנזים HDAC , אנזים המהדק את פיתול הדנ"א ומונע את היווצרותם של חלבונים המעודדים פלסטיות במוח. רצינו לבדוק אם גרימת פלסטיות תאפשר לקבוצה של מבוגרים לרכוש שמיעה אבסולוטית, מיומנות שבדרך כלל נרכשת רק לפני גיל שש על ידי חשיפה למוזיקה. גברים בריאים בשנות העשרים לחייהם שקיבלו את התרופה עברו הכשרה שבה למדו להבחין בין צלילים בשלוש אוקטבות. עצם נטילת התרופה לא גרם לאיש מהם לפתח שמיעה אבסולוטית, אבל בתום הכשרה של שבועיים, יכולתם לזהות את הצלילים השתפרה במידה ניכרת לעומת משתתפי קבוצה בגודל דומה שנטלו תרופת דמה (פלסבו).
טיפול בטטריס: גרסה מיוחדת של המשחק מנצלת את הפלסטיות של המוח ומאפשרת לעיניים לעבוד במתואם ולשפר את הראייה במטופל בעל עין עצלה, ליקוי שבו הראייה בעין אחת חלשה מאשר באחרת.
תרופות נפוצות המגדילות את נוכחותם של מוליכים עצביים אחרים – אצטילכולין, סרוטונין ומולקולות אחרות המשפיעות במישרין על קצב הירייה של קבוצות תאי עצב – עשויות לעזור גם הן בשחזור הפלסטיות. אצטילכולין גורם לתאי עצב להפיק אותות ברורים וחדים ברגעי עוררות. הדבר קורה על ידי שינוי האיזון בין עוררות ובין דיכוי בדרך הדומה מאוד למה שמתרחש בתקופות קריטיות.
בית החולים לילדים בבוסטון עורך מחקר קליני שנועד לברר אם תרופה ששמה דוֹנֶפֶּזִיל, המיועדת לטיפול במחלת אלצהיימר, ומגבירה את זמינות האצטילכולין, יכולה להשיב לילדים צעירים עם עין עצלה את הראייה הנורמלית על ידי התגברות על אחד המעצורים הבולמים את הפלסטיות במוח. תוספת אצטילכולין משמעה שיותר מן החומר הזה יכול להיקשר לקולטנים שבתאי העצב, דבר המגביל את יכולתה של מולקולה מעכבת פלסטיות ששמה Lynx1 לדכא את פעילותם של הקולטנים האלה. מחקרים שקדמו לזה שערכנו הראו שסילוקו של הכימיקל הזה (הקרוב מבחינה כימית לרעלן המצוי בארס נחשים) מעורר מחדש את הפלסטיות.
אצטילכולין אינו המוליך העצבי היחיד שעשוי לעזור בטיפול בעין עצלה. נטילת נוגדי דיכאון כמו פרוזק, שמגבירים את רמת הסרוטונין , הקלה את מצבן של חולדות עם עין עצלה בניסויים. במקרים מסוימים ייתכן שאין צורך בתרופות כלל. משחקי פעולה במחשב או מדיטציה יכולים אף הם לקדם דרגה גבוהה יותר של פלסטיות, והם נבדקים כעת כטיפולים אפשריים במצבים שונים, בהם עין עצלה והפרעות קשב והיפראקטיביות.
חוקרים העוסקים בתקופות קריטיות שואלים את עצמם לא פעם מדוע מגבלות הלמידה האלה בכלל קיימות. אנו משתייכים למין חברתי ביותר, ומובן שיכולתו של מבוגר ללמוד סינית באותה קלות שבה יכול ילד לרכוש את השפה, למשל, תהיה כרוכה לגביו ביתרונות. אם כן, מדוע התפתח מוחם של בני אדם ובעלי חיים אחרים כך שהוא מגביל את גמישותו שלו? האם טמונה סכנה כלשהי בפתיחתה מחדש של תקופה קריטית כשרוצים ללמוד מיומנות חדשה? הרי בסופו של דבר, האם גאונות אינה פשוט "חזרה רצונית לילדות, לא יותר ולא פחות," כפי שכתב פעם המשורר הצרפתי שרל בודלר?
ייתכן שהמגבלות לפלסטיות התפתחו כהגנה על תאי המוח. הדרישות המטבוליות הגבוהות של תאי פרוואלבומין כרוכות בהיווצרות רדיקלים חופשיים, מולקולות שעלולות לפגוע ברקמת המוח. ייתכן שזו אחת הסיבות להתפתחותה של הרשת המקיפה את תאי העצב. בנתיחה לאחר המוות בחולי סכיזופרניה ומחלות פסיכיאטריות אחרות נמצא אובדן כללי של הרשתות האלה ושל מעצורים עצביים אחרים הבולמים את הפלסטיות.
מחלת אלצהיימר עשויה לספק רמזים לסכנות הטמונות בפלסטיות בלתי מבוקרת. האזורים המפותחים ביותר במוח כמו אזורי האסוציאציה האחראים לתפקודים קוגניטיביים מורכבים, התפתחו כך שאינם מאבדים את הפלסטיות שלהם במשך כל החיים. האזורים האלה פחות עשירים בפרוטאוגליקנים הקשורים לכונדרויטין סולפט שעוצרים תקופות קריטיות, והם גם הראשונים שבהם מתים תאים במחלה ניוונית זו של המוח.
יש גם טיעונים פילוסופיים המנמקים מדוע שלא לאפשר למוח להשתנות יתר על המידה. התחלה ועצירה של תקופות קריטיות כל אימת שרוצים בכך עשויה אמנם להועיל לטיפול במחלות נוירולוגיות. אבל בתקופות המעצבות האלה גם מתגבשת זהותו הבסיסית של האדם. עם פיתוחם של אמצעים טכנולוגיים מופלאים יותר ויותר לשינוי הסביבה האנושית עלולים אנשים להתפתות גם להגביר את הפלסטיות במבוגרים כדי לאפשר להם להסתגל לשינויים המהירים המתרחשים סביבם. אם החזרת הפלסטיות לא תיעשה בזהירות מרבית, השינויים המבניים שיתרחשו במוח עלולים להפוך לאיום על תחושת העצמי של האדם. אסור לנו לשכוח את הסכנות ואת החסרונות המטרידים הנלווים ליתרונות האלה וללכת שבי אחר האפשרות לפתח טכנולוגיות שיאפשרו לנו להשיג מחדש כמבוגרים את הפלסטיות של הילדות כדי להיטיב להסתגל לתביעות שמציבה השתנותו המהירה של העולם המודרני.
לקריאה נוספת
