בזמן שישנת

תגלית חדשה של אוניברסיטת תל אביב עשויה לסייע לפתור את התעלומה המדעית: כיצד הופך המוח הער את הקלט החושי לחוויה מודעת. החוקרות והחוקרים הסתמכו על נתונים שהתקבלו מאלקטרודות שהושתלו במעמקי המוח האנושי לצרכים רפואיים, כדי לבחון הבדלים בתגובת קליפת המוח לצלילים שונים שמושמעים לנבדק במצבי ערות לעומת שינה. הם הופתעו לגלות שהתגובה המוחית לצלילים עוצמתית גם במהלך השינה בכל המדדים, מלבד אחד: רמת גלי האלפא-בטא הקשורה למידת תשומת הלב, הקשב, והציפיות לגבי צלילים הנקלטים. המשמעות: במצב שינה המוח שומע את הצליל אך לא מצליח להתמקד בו ולזהות אותו, ועל כן תפיסה מודעת של הצליל אינה קיימת במצב של שינה. לדברי צוות המחקר, מדובר לראשונה במדד כמותי ששונה באופן דרמטי בין אדם ער שמודע לצלילים לבין תגובת שמע במצבי שינה, שמתאפיינים בחוסר הכרה וניתוק מהסביבה, שיוכל לשמש כבסיס לפיתוח שיטות יעילות ונגישות למדידת רמת ההכרה של אנשים השרויים לכאורה במצבים שונים של חוסר הכרה.

לצלול (פיזית) למעמקי המוח האנושי

המחקר נערך בהובלת ד"ר חנה חייט ובסיוע של ד"ר עמית מרמלשטיין מהמעבדה של פרופ' יובל ניר מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר, בית הספר סגול למדעי המוח, והמחלקה להנדסה ביו-רפואית, וכן בהובלת פרופ' יצחק פריד מהמרכז הרפואי של אוניברסיטת UCLA בארה"ב. עוד השתתפו במחקר: ד"ר אהרון קרום וד"ר יניב סלע מקבוצת המחקר של פרופ' ניר וכן ד"ר עידו שטראוס וד"ר פיראס פאהום מהמרכז הרפואי תל אביב (איכילוב). המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Nature Neuroscience.

פרופ' ניר מסביר כי ייחודו של המחקר הוא בכך שהוא מסתמך על נתונים מאלקטרודות שהושתלו במעמקי המוח האנושי ומנטרות את פעילות המוח ברזולוציה גבוהה, כולל ברמת הנוירון (תא עצב) הבודד. לדבריו, מסיבות מובנות, לא ניתן להשתיל אלקטרודות במוחם של בני אדם לצורכי המדע, אך במחקר זה, החוקרים נעזרו במצב רפואי מיוחד שבו הושתלו אלקטרודות במוחם של חולי אפילפסיה, כדי לנטר את הפעילות המוחית באזורים השונים לקראת ניתוח שנועד לסייע להם. החולים התנדבו לבחון את תגובת המוח לגירויי שמע במצבי ערות לעומת שינה.

במסגרת המחקר, הוצבו ליד מיטות החולים רמקולים המשמיעים צלילים שונים. החוקרים השוו את הנתונים שהתקבלו מהאלקטרודות בנוגע לפעילות תאי העצב ולגלים חשמליים מקומיים באזורים שונים של המוח, בזמן ערות ובשלבים שונים של שינה. בסך הכול נאספו נתונים מכ-700 נוירונים, כ-50 נוירונים מכל נבדק, לאורך תקופה של 8 שנים.

^{ד"ר חנה חייט}

הכל טמון בעוצמת גלי האלפא-בטא

"לאחר שצלילים נקלטים באוזן, האות נמסר מתחנה לתחנה בתוך המוח. עד לאחרונה רווחה הסברה שבמצבי שינה, האותות הללו דועכים במהירות כשהם מגיעים לקליפת המוח. במחקר שלנו גילינו להפתעתנו שגם במהלך השינה תגובת המוח חזקה ועשירה מהצפוי, ומתפשטת לאזורים רבים בקליפת המוח ומציתה תגובה דומה בעוצמתה לזו שנמדדה במצב של ערות. אולם בתכונה ספציפית אחת גילינו פער דרמטי בית הפעילות המוחית במצבי ערות ושינה - רמת הפעילות של גלי אלפא-ביתא", מסביר ד"ר חייט.

החוקרים מסבירים שגלי אלפא-ביתא (בין 10 ל-30 הרץ), קשורים לתהליכים של קשב וציפייה, שנשלטים על ידי  משוב (פידבק), מאזורים גבוהים של המוח. למעשה, במקביל להעברת המידע "מלמטה למעלה"  מקולטני החושים לאזורי עיבוד גבוהים, מתרחשת גם תנועה הפוכה: האזורים הגבוהים, שמסתמכים על ידע מוקדם שנצבר במוח, פועלים כמעין יד מכוונת ואקטיבית ושולחים מידע "מלמעלה למטה", כדי להדריך את אזורי החושים במה להתרכז, ממה להתעלם, וכדומה. כך לדוגמה, כשצליל מסוים נקלט באוזן, אותם אזורים גבוהים מזהים אם הצליל מוכר או חדש, אם הוא ראוי לתשומת לב או שאולי אין צורך להתייחס אליו. פעילות מוחית זו משתקפת כדיכוי של גלי אלפא-בטא, ואכן, מחקרים קודמים זיהו רמה גבוהה של גלים אלה במצבים של מנוחה והרדמה. על פי המחקר הנוכחי, עוצמת גלי האלפא-בטא היא למעשה ההבדל העיקרי בין מצבי ערות לשינה בכל הנוגע לתגובת המוח לגירויי שמע.

"ניתן יהיה לבחון את מידת המודעות לסביבה של אדם דמנטי או של אדם במצב סיעודי שאינו מסוגל לתקשר עם סביבתו"

 

"לממצאים שלנו יש משמעות נרחבת, מעבר לגבולות הניסוי עצמו. ראשית, הם מספקים מפתח חשוב לשאלה העתיקה והמסקרנת מכל: מהו סוד התודעה? מהי הפעילות המוחית הייחודית שמאפשרת לנו להיות מודעים למתרחש סביבנו, ונעלמת כשאנו ישנים? גילינו קצה חוט חדש, ובמחקרים עתידיים נעמיק במנגנונים האחראים להבדל זה", אומר פרופ' ניר ומסכם "בנוסף, מכיוון שזיהינו מאפיין מוחי ספציפי שמבדיל בין מצבי הכרה וחוסר הכרה, יש בידינו לראשונה מדד כמותי שמאפשר להעריך את רמת המודעות  של הנבדק בתגובה לצלילים".

"על ידי שכלול מדידת רמת גלי האלפא-בטא במוח, תוך שימוש באמצעי ניטור נגישים שאינם פולשניים (כמו EEG), אנו מקווים שניתן יהיה, לדוגמא, לוודא במהלך ניתוח שהמטופל שרוי בהרדמה עמוקה ואינו חש דבר. באופן דומה, ניתן יהיה לבחון את מידת המודעות לסביבה של אדם דמנטי או של אדם במצב סיעודי שאינו מסוגל לתקשר עם סביבתו. במקרים כאלה, רמה נמוכה של גלי אלפא-בטא כתגובה לצלילים אף עשויה להעיד שאדם שנחשב למחוסר הכרה בעצם קולט ומבין את הנאמר סביבו. אנחנו מקווים שהממצאים שלנו ישמשו בסיס לפיתוח שיטות יעילות ונגישות למדידת רמת ההכרה של אנשים השרויים לכאורה במצבים שונים של חוסר הכרה."

^{פרופ' יובל ניר וד"ר עמית מרמלשטיין}