גירוי חשמלי שינה את פעילות הגנים ברקמת מוח אנושית

חתיכת מוח אנושית שהוסרה במהלך ניתוח המשיכה לפעול במעבדה במשך כמה ימים - והעניקה לחוקרים הזדמנות נדירה לראות מה קורה לתאי המוח כאשר מפעילים עליהם גירוי חשמלי. המחקר, שפורסם (5.8.26) בכתב העת Nature, מצא כי הגירוי חיזק את הפעילות המתואמת של קבוצות תאי עצב ובמקביל הפעיל תוכניות גנטיות שונות בתאי עצב ובאסטרוציטים, תאי תמיכה מרכזיים במוח.

החוקרים מ-UCLA ומהמרכז הרפואי של אוניברסיטת טקסס סאות'ווסטרן השתמשו ברקמה מקליפת האונה הרקתית שהוסרה ממטופלים במהלך ניתוחים נירוכירורגיים. הפרוסות הונחו על מערך זעיר של אלקטרודות, שאפשר גם לגרות את הרקמה וגם להקליט בזמן אמת את הירי החשמלי של התאים. לאחר מכן בודדו החוקרים גרעינים מתאים בודדים ובדקו אילו גנים הופעלו וכיצד השתנתה הבקרה עליהם.

תאי העצב התחילו "לעבוד יחד"

הגירוי לא הסתכם בעלייה כללית בפעילות. החוקרים מצאו שהוא חיזק קבוצות של תאי עצב שנוטות לירות יחד - מה שמכונה "הרכבים תאיים". קבוצות כאלה נחשבות לאחד המנגנונים שבאמצעותם המוח מייצג מידע, חוויות וזיכרונות. במילים פשוטות, הגירוי גרם לקבוצות מסוימות של תאים להיות מתואמות יותר זו עם זו, ולא רק פעילות יותר כל אחת בנפרד.

במקביל התברר שלסוגי תאים שונים הייתה תגובה מולקולרית שונה. תאי עצב מעוררים, תאי עצב מעכבים ואסטרוציטים הפעילו רשתות שונות של גנים הקשורים בין היתר לפעילות עצבית, לקשרים בין תאים ולגמישות של רשתות מוחיות. בכך המחקר מחבר לראשונה באופן ישיר יחסית בין מה שהחוקרים רואים באלקטרודות לבין מה שמתרחש בתוך התאים ברמת הגנים.

לא רק תופעה של רקמה במעבדה

כדי לבדוק אם התגובה נוצרה רק משום שהרקמה הוצאה מן הגוף, החוקרים השוו אותה גם לדגימות ממטופלים שעברו גירוי מוחי בעודם בחיים לפני הסרת הרקמה. חלק מדפוסי פעילות הגנים שנראו במעבדה הופיעו גם ברקמות שנחשפו לגירוי בתוך הגוף, ממצא שמחזק את האפשרות שהמערכת הניסויית משקפת לפחות חלק ממה שקורה במוח החי.

המשמעות עשויה להיות חשובה לטיפולי גירוי מוחי. כיום משתמשים בגירוי מוחי עמוק בין היתר בפרקינסון ובהפרעות נירולוגיות מסוימות, ונבחנת אפשרות להשתמש בו גם בתחומים הקשורים לזיכרון ולירידה קוגניטיבית. הבנת הגנים וסוגי התאים שמגיבים לכל דפוס גירוי עשויה בעתיד לסייע לבחור בצורה מדויקת יותר את מיקום האלקטרודה, את תדירות הפעימות (פולסים) ואת עוצמתם, ואולי אף לשלב טיפול תרופתי שיחזק תגובה רצויה.

עדיין לא טיפול חדש

עם זאת, המחקר אינו מראה שגירוי כזה משפר זיכרון או מונע הידרדרות קוגניטיבית. הרקמות הגיעו ממטופלים שנזקקו לניתוח ולא מאנשים בריאים, ורובן נלקחו מקליפת האונה הרקתית. גירוי מוחי עמוק רפואי מופעל בדרך כלל גם באזורים עמוקים בהרבה, ולכן אין ודאות שהם יגיבו באותה צורה. המחקר גם בחן תגובות קצרות טווח, בעוד טיפול אמיתי עשוי להימשך חודשים או שנים.

החידוש המרכזי הוא אפוא כלי המחקר עצמו: האפשרות לראות באותה רקמת מוח אנושית חיה כיצד גירוי משנה בו-זמנית את הפעילות החשמלית ואת פעילות הגנים. החוקרים מקווים שהחיבור בין שתי הרמות יעזור להבין מדוע גירוי מסוים מועיל לחלק מן המטופלים וכיצד ניתן להפוך טיפולים כאלה לפחות ניסוי וטעייה ויותר טיפול מכוון למנגנון ביולוגי מוגדר.