מחקר חדש בטכניון חושף מנגנון לבקרה מדויקת ופרטנית על פעילות המוח באמצעות גלי אולטרה-סאונד
גרייה מלאכותית של המוח, באמצעים מדויקים ולא פולשניים, היא אחד היעדים המרכזיים בחקר המוח ובטיפול בו. זו הסיבה להתלהבות הגוברת בקהילה המדעית מההצלחות האחרונות בתחום, שאחת המרכזיות בהן היא הפעלתם של נוירונים באמצעות גלי אולטרה-סאונד Ultrasonic) Neuromodulation). גישה זו עשויה להשלים ואף להחליף את טיפולי המוח הקיימים, המחייבים החדרה כירורגית של אלקטרודות דרך הגולגולת, ולכן כרוכים בסיכון. היכולת להשפיע על תאי עצב באמצעות גלי אולטרה-סאונד ידועה כבר שנים רבות, אך בשנים האחרונות חלו התפתחויות דרמתיות ביכולת זו, ולאחרונה אף הודגמה יכולת ליצור תחושות מלאכותיות (פיקטיביות) אצל נבדקים על ידי גירוי מוחי ישיר. עם זאת, מאחר שמדובר במערכות ובתופעות מורכבות מאוד, עדיין רב הנסתר על הגלוי, במיוחד בכל הקשור למנגנונים המאפשרים הפעלה ושיתוק של רשתות עצביות.
פרופ' איתן קימל (מימין) ופרופ' שי שהם. צילום : דוברות הטכניון
בשורה חדשה בהקשר זה מגיעה מהטכניון, מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית וממכון ראסל ברי לננו-טכנולוגיה. מחקר שערכו הפרופסורים שי שהם ואיתן קימל והדוקטורנט מיכאל פלקסין עשוי לשפר את יכולתנו להבין וליישם את התופעות הקשורות להשפעה על המוח (נוירו-מודולציה) באמצעות אלומה ממוקדת של אולטרה-סאונד. במחקר, שהתפרסם בגיליון החדש של כתב העת eNeuro, מוצעת תשתית תאורטית חדשה המסבירה מגוון גדול של ממצאים ניסיוניים בתחום.
מן המחקר האמור עולה, למרבה ההפתעה, כי צורת ההפעלה של האולטרה-סאונד משפיעה באופן דרמתי על האינטראקציה שבין הגל לבין תא העצב, וכתוצאה מכך ישפיעו תבניות אולטרה-סאונד מסוימות באופן שונה על סוגים שונים של תאי עצב. האמצעים ששימשו במחקר זה מאפשרים לחזות את התופעות המורכבות שמתקבל
ד"ר רועי גרנות. צילום: דני מכליס, אונ' בן-גוריון
ות ברשתות עצביות במוח, המורכבות מסוגים שונים של תאי עצב.
קבוצת המחקר פיתחה את NICE – מודל ביו-פיזיקלי המסביר את השפעת גלי האולטרה-סאונד על המוח. כאשר גלי אולטרה-סאונד פוגעים בתא מתחיל קרום התא לרטוט, רטט המוביל לטעינת הקרום במטען חשמלי. ככל שמשך הרטט מתארך כך נצבר בקרום יותר מטען, המוביל לעירור חשמלי (הפעלה) של תאי עצב. כעת מראה הקבוצה שכאשר הגל האולטרסוני מופעל בפולסים קצרים יתרחש עירור סלקטיבי של תאים מהסוג שבולם את פעילות הרשת. התוצאה: שיתוק הפעילות ברשת העצבית. זהו הסבר ראשון לתופעה זו, אשר נצפתה לאחרונה באופן ניסויי על ידי חוקרים באוניברסיטת הרווארד.
לקבלת מגזין ראשון חינם לחצו כאן >>>
לדברי פרופ' שהם, "עד עתה נמצאה התאמה יפה מאוד בין הניבוי של מודל NICE לבין תוצאות הניסויים בתחום, ולכן יש כאן שתי בשורות חשובות: אישוש נוסף לכוח הניבוי של התאוריה המובילה בתחום, ופתיחת יכולת חדשה להנדס דפוסי אולטרה-סאונד שיפעילו באופן פרטני אוכלוסיות שונות של תאי עצב – הפעלה שהתאפשרה עד כה רק באמצעים מאוד פולשניים".
המחקר החדש עשוי להוביל לפריצות דרך משמעותיות בתחום הטיפול הרפואי הלא פולשני במחלות נוירולוגיות. "במידה רבה, המוח הוא עדיין בגדר קופסה נעולה" אומר פרופ' שהם, "וייתכן שגלי אולטרה-סאונד עשויים להוות מפתח לקופסה זו. כעת, לדוגמה, במסגרת שיתוף פעולה עם חברת אינסייטק ופרופ' איתמר קהאן מהפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט, ובאמצעות טכנולוגיית MRI, אנחנו בודקים לראשונה בטכניון את השפעת האולטרה-סאונד על פעילות מוחית, כדי שנוכל לנטר אותה ללא הזדקקות לאלקטרודות ולאמצעים פולשניים אחרים".
לקבלת מזגין ראשון חינם לחצו כאן >>>
