מוח במבחנה 04.06.2015

אנו יכולים ללמוד על המתרחש בתוך המוח בעזרת הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI) – היא מאפשרת לראות פעילות בחלקים מסוימים של רקמת העצבים ולהשוות באופן די מדויק בין פעילות זו לביצוע משימה מסוימת. אבל לא נוכל ללמוד הכל על המוח אם לא נחדור לרמה התאית, לרמת הנוירונים והמגעים הפנימיים - סינפסות, לרמת תאי גליה עזר, שלא רק מזינים נוירונים, אלא גם מפריעים. עם הולכה של אות נוירוכימי. וצריך לזכור שיש הרבה זנים עצביים. לדוגמה, אם נבחן היטב את קליפת המוח, נמצא בה שש שכבות, הנבדלות זו מזו ביחס של נוירונים מסוגים שונים. כדי להבין כיצד מתממשים התפקודים הקוגניטיביים הגבוהים ברמה המולקולרית-תאית (כלומר, קליפת המוח עוסקת בהם), עלינו להבין את המבנה ואת הקשר של שכבותיו זו לזו לדקויות.

משהו, כמובן, ניתן ללמוד על מוחם של מכרסמים ופרימטים. בנוסף, האינטראקציה של נוירונים נחקרת לעתים קרובות בתרבית תאים: תאים חיים במדיום מזין בתחתית כלי מעבדה כלשהו, ​​ומדעני מוח עוקבים אחר האופן שבו, למשל, עוצמת הסינפסות שלהם משתנה בתגובה לגירויים מסוימים. כתוצאה מכך, ניתן להסיק כמה מסקנות לגבי הגורמים לסכיזופרניה, אוטיזם והפרעות קוגניטיביות אחרות - אחרי הכל, במקרה של פתולוגיות כאלה, זו הארכיטקטורה העצבית, החיבור של נוירונים זה עם זה, שמופרים. אבל שכבה שטוחה של תרבית תאים היא עדיין לא קליפה עם שש השכבות שלה. דרך נוספת היא לנתח דגימות שנלקחו מאנשים שנפטרו. מיותר לציין שכאן יש לזכור תמיד לגבי שינויים שלאחר המוות במבנה הסלולרי, ואי אפשר ללמוד הולכת אותות בדגימות כאלה. באופן אידיאלי, היינו רוצים שיהיה בידינו מודל תאי תלת מימדי שמשחזר לחלוטין אלמנט כזה או אחר של מבנה המוח, אם לא את כל המוח. הניסויים של חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד מקרבים אותנו לאידיאל הזה.

כמובן, העניין לא היה בלי תאי גזע - Sergiu Pasca (Sergiu Pasca) ועמיתיו קיבלו תאי גזע מעור אנושי ואז הפכו אותם לנוירונים. עכשיו זה כמעט הליך סטנדרטי: תאים מובחנים נאלצים "לזכור את נעורים", כשהם היו תאי גזע ולא יכלו לעשות דבר מלבד להתחלק. אבל אפשר להפוך אותם לכל סוג תא אחר, אתה רק צריך לכוון אותם בדרך הנכונה באמצעות אותות מולקולריים. בהתחלה הכל הלך כרגיל: תאי גזע מלאכותיים גדלו שטוחים בצלחת תרבית. אבל אז הם הופרדו מהקרקעית והושתלו ב"מקום מגורים" חדש ומיוחד, שבו לא יכלו עוד להיצמד בחוזקה לקירות או לתחתית. תוך מספר שעות התאחדו התאים למיקרובלונים, בהם המשיכו להתחלק. והנה הם התחילו להפוך לתאים של רקמת עצבים.

לאחר שבעה שבועות, 80% מהתאים, לפי מאפיינים מולקולריים ואחרים, הפכו דומים לתאי עצב. יתרה מכך, 7% הפכו לא לנוירונים, אלא לאסטרוציטים גליאליים, התומכים ומזינים נוירונים, מגנים עליהם מפני חדירת חומרים מזיקים מהדם וגם מווסתים את הפעילות הנוירונית. עד עכשיו, לא ניתן היה לגדל שני נוירונים וגם את התאים התומכים בהם מאותו חומר גזע, היית צריך להשתמש באסטרוציטים של צד שלישי שהתקבלו מקו תאי גזע שונה, מה שאומר שמבחינה גנטית שניהם התבררו כשונים - ואילו במוח כל התאים נושאים את אותם גנים. כעת, ככל הנראה, הקושי הזה ייעלם.

אבל הדבר החשוב ביותר התברר כאשר ניתחו את מבנה תסביכי התאים (הם נקראו כדוריות קליפת המוח) – מסתבר שהארכיטקטורה שלהם דומה לזו שנמצאת בקליפת המוח. יתרה מכך, 80% מהנוירונים הגיבו לגירוי חיצוני, ו-86% הפגינו פעילות ספונטנית ויצרו שרשראות עצביות זה עם זה, המשדרות אות זה לזה. במילים אחרות, ניתן היה להשיג מודל תלת מימדי סביר למדי של קליפת המוח.