קארל שונובר: איך להסתכל אל תוך המח

זהו שרטוט בן אלף שנה של המוח. זו דיאגרמה של מערכת הראייה. הציור מאוד דומה לדיאגרמות שמצויירות כיום. שתי עיניים בתחתית התמונה ועצב הראייה שיוצא מהן מאחור. ויש אף גדול מאוד שלא נראה מחובר לשום דבר.

ואם נשווה את זה לשרטוטים של מערכת הראייה מהתקופה האחרונה, תוכלו לראות שדברים נעשו הרבה יותר מורכבים במהלך אלף השנים שעברו. וזה בגלל שכיום אנחנו יכולים לראות מה קורה בתוך המוח, בניגוד להסתכלות רק על צורתו הנראית לעין.

דמיינו שאתם רוצים לדעת כיצד פועל מחשב וכל מה שאתם יכולים לראות הם מקלדת, עכבר ומסך המחשב. סוג של חוסר אונים... אתם רוצים להיות יכולים לפתוח אותו, ולהסתכל על כל החוטים שבפנים. עד לפני קצת יותר ממאה שנה, אף אחד לא היה יכול לעשות את זה עם המוח. אף אחד לא היה יכול לראות את ה"חיווט" במוח.

זה בגלל שאם תיקח מוח, תוציא אותו מהגולגולת תחתוך פרוסה דקה ממנו, ותשים אותה תחת מיקרוסקופ חזק, אין שם כלום. זה אפור וחסר צורה. אין מבנה מוגדר, זה לא יגיד לך כלום.

כל זה השתנה לקראת סוף המאה ה-19. פתאום החלו לפתח כל מיני צבעים כימיים לצביעת רקמת המוח שנתנו לנו הצצה ראשונה למה שקורה בתוכו. פתחנו את המחשב לרווחה.

אז מה שבאמת קידם את מדעי המוח המודרנים הוא צבען שנקרא צבען גולג'י. והוא פועל בצורה הבאה. במקום לצבוע את כל התאים בתוך רקמה מסויימת, הוא צובע רק כאחוז אחד מהם. מנקה את התמונה, כך שניתן לראות מה שקורה בפנים. אם כל הרקמה היתה נצבעת לא היה ניתן לראות כלום. כך שבצורה הזאת ניתן לראות מה קורה שם.

המומחה הספרדי לאנטומיה של מערכת העצבים סנטיאגו רמון א כהל, שנחשב לאבי מדעי המוח המודרנים, השתמש בצבען הגולג'י הזה, שנתן לו תמונה שנראית כך, ונתן לנו את הבסיס להבנה של תא העצב, הנוירון. ואם נחשוב על המוח כעל מחשב, אז זה הטרנסיסטור. מהר מאוד כהל הבין שהנוירון לא פשוט עובד לבד, אלא יוצר קשרים עם נוירונים אחרים שביחד יוצרים מעגלים, ממש בדומה למה שיש במחשב. כיום, מאה שנה מאוחר יותר, כאשר חוקרים רוצים להסתכל על נוירונים, הם "מאירים" אותם מבפנים, במקום להכהות אותם בצבע כלשהו. ויש כמה שיטות לעשות זאת, אבל אחת השיטות הפופולריות ביותר משתמשת בחלבון פלורסנטי ירוק (Green Fluorescent protein) החלבון הפלורסנטי הזה, שמקורו ממדוזה בעלת יכולת הארה ביולוגית (ביולומיניסנציה) מאוד מועיל, כיוון שאם אתה יכול לקחת את הגן לחלבון הזה ולהכניס את אותו לתא, התא יתחיל לזהור בצבע ירוק, או בצבעים אחרים, תלוי בווריאציה של החלבון בה השתמשת, אתה יכול לגרום לכך שהתא יחל לזהור בצבעים שונים.

אז נחזור אם כן למוח, זוהי תמונה מעכבר מהונדס גנטית שנקרא "בריין-בואו" (מוח-קשת בענן). והוא נקרא כך, כמובן, בגלל כל הנוירונים הללו שזורחים בצבעים שונים.

לפעמים חוקרים צריכים לזהות רכיב מולקולרי בודד של נוירונים, מולקולות, ולאו דווקא תא שלם. ויש מספר דרכים לעשות זאת, אבל הפופולריות ביותר מערבות שימוש בנוגדנים. אתם מכירים בטח את הנוגדנים כ"פועלים השחורים" של מערכת החיסון. אבל מסתבר שהנוגדנים כל כך יעילים כחלק ממערכת החיסון כיוון שהם מסוגלים לזהות מולקולות ספציפיות, כמו למשל חלבון מסויים, שהוא חלק מוירוס שחודר לגוף. החוקרים משתמשים בעובדה זו על מנת לזהות מולקולות ספציפיות בתוך המוח, לזהות מבנים מסויימים בתוך התא, ולזהות אותם בצורה פרטנית.

הרבה מהתמונות שהראיתי לכם כאן הן מאוד יפות, אבל הן גם בעל ערך רב. יש להן את היכולת להסביר לנו מה אנחנו רואים. למשל, זוהי תמונה של צביעה בעזרת נוגדנים שמזהים טרנספורטר של סרוטונין בדגימה ממוח של עכבר.

בטח שמעתם בעבר על סרוטונין, בהקשר של דיכאון ולחץ. שמעתם על מעכבי קליטה חוזרת של סרוטונין (SSRI's), שמשמשים כתרופות כנגד הפרעות אלו. ועל מנת להבין כיצד סרוטונין פועל, קריטי לדעת היכן נמצא מנגנון הפעולה שלו. צביעות בעזרת נוגדנים כמו זו יכולות לעזור לפענח ולענות על שאלות כאלו.

אני רוצה, אם כן, להשאיר אתכם עם המחשבה הבאה: חלבון פלורסנטי ירוק ונוגדנים הם מלכתחילה חומרים טבעיים לחלוטין, הם פותחו על ידי הטבע על מנת לאפשר למדוזה לזהור מכל סיבה שלא תהיה, או על מנת לזהות חלבון של וירוס כלשהו. ורק הרבה יותר מאוחר מדענים גילו את הדברים הללו, ואז הם אמרו, "היי, אלה כלים, אלה יכולות שאנחנו יכולים להשתמש בהן ב"ארגז" הכלים המדעיים העומדים לרשותינו". ובמקום להשתמש במוח האנושי ולתכנן את הכלים הללו מאפס, יש לנו פתרונות מוכנים שם בחוץ שפותחו ושופרו במשך מליוני שנים על ידי המהנדס הגדול מכולם. תודה רבה. (מחיאות כפיים)