סוג ייחודי של גרייה מוחית, המחקה את האופן שבו המוח מייצר זיכרונות, משפר ככל הנראה את היכולת האנושית לזכור מידע חדש.
הטכנולוגיה הזו - מעין "תותב" אלקטרודה המוחדר לעומק המוח - משפיעה גם על אנשים הסובלים מהפרעות זיכרון – ולפי מחקר חדש היא יעילה יותר מכל אצל אנשים שמלכתחילה יש להם זיכרון גרוע. בעתיד, אומר אותו מחקר, גרסאות מתקדמות יותר של תותבת הזיכרון הזאת עשויות לעזור לאנשים שאיבדו את זיכרונם בגלל פגיעה מוחית או כתוצאה מהזדקנות או ממחלות ניווניות כמו אלצהיימר.
"זאת הצצה למה שאולי נוכל לעשות בעתיד בתחום שיקום הזיכרון", אומר קים שפירו, חוקר מוח מאוניברסיטת ברמינגהאם באנגליה, שלא היה מעורב במחקר.
התותבת מעתיקה את התהליך המתרחש בהיפּוקַמפּוס – אזור בצורת סוסון ים השוכן בעומק המוח וממלא תפקיד מכריע בכל הקשור לזיכרון. לא זאת בלבד שהחלק הזה במוח עוזר לנו לייצר זיכרונות קצרי טווח, אלא שהוא מכוון את הזיכרונות לאזורים אחרים המאחסנים אותם לטווח ארוך.
לחקות את הזיכרון
כבר יותר מעשר שנים שתיאודור ברגר ודונג סונג מאוניברסיטת דרום קליפורניה מפתחים עם עמיתיהם שיטה לחיקוי התהליך הזה. הרעיון שלהם הוא להשתמש באלקטרודות במוח כדי להבין את דפוסי הפעילות החשמליים שמופיעים בעת שזיכרונות מקוּדדים, ולהשתמש באותן אלקטרודות כדי לירות דפוסים שונים של פעילות.
רוב האמפּסון, חוקר מוח מביה"ס לרפואה של אוניברסיטת וֵייק פורֶסט בקרוליינה הצפונית, ביקש לבחון אם תותבת זיכרון תוכל לעזור לאנשים עם זיכרון גרוע. לשם כך, הוא בחן שתי גרסאות שלה ב־24 חולי אפילפסיה שאלקטרודות הושתלו במוחם ממילא כדי לחקור את מצבם, ושחלקם סובלים גם מפגיעות מוחיות
הצוות בחן גרסאות של התותבת הזאת בבעלי חיים ובכמה מתנדבים אנושיים עם אפילפסיה, שבמוחם כבר הותקנו בכל מקרה אלקטרודות לשם אבחון וטיפול.
רוב האמפּסון, חוקר מוח מביה"ס לרפואה של אוניברסיטת וֵייק פורֶסט בקרוליינה הצפונית, ביקש לבחון אם תותבת הזיכרון תוכל לעזור לאנשים עם זיכרון גרוע. לשם כך, הוא ועמיתיו בחנו שתי גרסאות שלה ב־24 חולי אפילפסיה שאלקטרודות הושתלו במוחם ממילא כדי לחקור את מצבם, ושחלקם סובלים נוסף לכך מפגיעות מוחיות.
הגרסה הראשונה, שאותה מכנה הצוות memory decoding model (MDM), מחקה את דפוסי הפעילות החשמלית המופיעים באופן טבעי בהיפוקמפוס של כל מתנדב בעת שמוחו יוצר זיכרונות. ה־MDM לוקחת את ממוצע הדפוסים של כל מתנדב ואז יורה את דפוס הגרייה החשמלית הזה במוחו.
הגרסה השנייה, שנקראת multi-input, multi-output (MIMO), מחקה את פעולת ההיפוקמפוס באופן מדויק יותר. בהיפוקמפוס בריא, הפעילות החשמלית זורמת משכבה אחת לבאה ואז מתפשטת גם לאזורי מוח אחרים. ה־MIMO לומדת את הקלטים והפלטים החשמליים שתואמים את קידוד הזיכרון, ואז מחקה אותם.
מוחות ייחודיים
כדי לבחון את מידת ההצלחה של הגרסאות האלה, האמפסון ועמיתיו ביקשו מהמתנדבים להשתתף במבדקי זיכרון. במבדקים האלה המתנדבים הביטו בתמונה על מסך מחשב. אחרי השהייה מסוימת, התמונה הוצגה שוב, ועמה מבחר תמונות אחרות. המתנדבים התבקשו לבחור איזו מהתמונות כבר הוצגה קודם. כל אחד מהמתנדבים השלים 100-150 מטלות קצרות כאלה, שנועדו לבחון את זיכרונו לקצר הטווח. כ-15-90 דקות אחר כך, המתנדבים עברו מבדק נוסף – הפעם הראו להם שלוש תמונות וביקשו מהם לבחור את המוכרת להם ביותר. המבדק הזה לימד על הזיכרון ארוך הטווח שלהם.
המתנדבים ביצעו את שני סיבובי המבדקים פעמיים – פעם אחת כדי לרשום את פעילות ההיפוקמפוס, ופעם נוספת כדי לדמות את הדפוסים שנרשמו, שאמורים להיות מעורבים באחסון מוצלח של זיכרונות. האמפסון אומר שהרישומים היו ייחודיים: "עד כה מצאנו שהם שונים אצל כל אדם".
החוקרים ראו שתותבת הזיכרון משפרת את ביצועי המתנדבים במבדקי הזיכרון – התוצאות שלהם היו הרבה יותר טובות אם הם קיבלו את דפוס הגרייה הנכון כשהתמונות הוצגו בפניהם בפעם הראשונה. לכן מסתמן, לפי החוקרים, שתותבת הזיכרון מסייעת בקידוד זיכרונות במוח. "אנחנו עדים לשיפורים שנעים בין 11% ל־54%", אומר האמפסון.
התאמה אישית של הגרייה המוחית באמצעות כלי שכזה היא "דבר שחשוב מאוד לעשות", אומר ג'וש ג'ייקובס מאוניברסיטת קולומביה, שחוקר רישומי מוח של אנשים עם אפילפסיה, אך לא היה מעורב במחקר המדובר. עד כה רופאים וחוקרים הצליחו במידה חלקית לטפל בהפרעות כמו פרקינסון על ידי טיפול באותו אזור במוח אצל כל המטופלים. "אבל לאנשים שונים יש תגובות מוחיות שונות לגמרי", אומר ג'ייקובס. סביר להניח שהתאמה אישית של הגרייה בכל מוח תשפר את השפעתה, הוא אומר.
גרסת MIMO של התותבת, שמחקה באופן מדויק יותר את פעולת ההיפוקמפוס, השיגה בממוצע תוצאות אפילו יותר טובות. והשיפורים הגדולים ביותר הושגו אצל המטופלים עם הזיכרון הגרוע ביותר בתחילת הניסוי. החוקרים אינם בטוחים מדוע זה המצב, אך ייתכן שהסיבה היא שיש "יותר מקום לשיפור", אומר האמפסון.
החוקרים ראו שתותבת הזיכרון משפרת את ביצועי המתנדבים במבדקי הזיכרון – התוצאות שלהם היו הרבה יותר טובות אם הם קיבלו את דפוס הגרייה הנכון כשהתמונות הוצגו בפניהם בפעם הראשונה. לכן מסתמן, לפי החוקרים, שתותבת הזיכרון מסייעת בקידוד זיכרונות במוח. "אנחנו עדים לשיפורים שנעים בין 11% ל־54%", אומר האמפסון
האלקטרודות הוסרו ממוחם של כל המתנדבים עד שבועיים לאחר שהרופאים השלימו את בדיקת האפילפסיה שלהם, אבל סונג מקווה שהשיפור בזיכרונם יתמשך. לדבריו, הגירוי שכל אחד מהם קיבל היה עשוי, באופן תיאורטי, לחזק את החיווט של הנוירונים בהיפוקמפוס: "אנחנו לא ממש יודעים, אבל ככה אנחנו מקווים".
שיקום הזיכרון
סונג, האמפסון ועמיתיהם, שפרסמו את ממצאיהם בכתב העת Frontiers in Human Neuroscience ביולי, מקווים שתותבת הזיכרון שלהם תוכל לשמש יום אחד לשיקום זיכרונם של אנשים רבים הסובלים מהפרעות זיכרון.
"מטופלים עם פגיעות מוחיות יהיו ה[מועמדים] הראשונים", אומר סונג. פגיעות כאלה נוטות להשפיע על אזורים מסוימים במוח. יהיה קל יותר לטפל בפגיעה בהיפוקמפוס מאשר במחלות ניווניות כמו אלצהיימר, שלעתים קרובות גורמות נזק לאזורים רבים במוח.
"נראה לי שיום אחד נוכל להחליף את ההיפוקמפוס במשהו אחר", אומר ג'ייקובס. אבל הוא מוסיף שיהיה קשה לשכפל באופן מלא היפוקמפוס בריא, שכן מדובר במבנה שמכיל עשרות מיליוני נוירונים. "קצת קשה להעלות על הדעת איך כמה אלקטרודות אמורות להחליף את מיליוני הנוירונים בהיפוקמפוס", הוא אומר.
האמפסון, סונג ועמיתיהם עדיין לא הבינו כיצד תותבת זיכרון אמורה לעבוד בפועל. לדוגמה, אולי המכשיר לא אמור לפעול בלי הפסקה, הרי אנחנו חווים בחיינו חוויות רבות - להוציא את הזבל, למשל - שאנשים עם הפרעות זיכרון לא צריכים לזכור. "למה לבזבז מקום [במוח]?"
האלקטרודות ששימשו במחקר הן ברוחב מילימטר בערך, ואצל כל המתנדבים השתילו אותן מספיק עמוק במוח כדי שיגיעו להיפוקמפוס – עומק של 10 סנטימטרים בערך. הן לא מתוחכמות במיוחד במונחים של מחקר מודרני, כי הן מסוגלות לרשום בסביבות 40–100 נוירונים בלבד, אומר סונג. לדבריו, תותבת שאמורה לטפל בהפרעות זיכרון תזדקק לאלקטרודות עם מאות נקודות מגע שיוכלו לתעד ולגרות מאות או אלפי נוירונים.
האמפסון, סונג ועמיתיהם עדיין לא הבינו כיצד תותבת זיכרון אמורה לעבוד בפועל. לדוגמה, אולי המכשיר לא אמור לפעול בלי הפסקה, הרי אנחנו חווים בחיינו חוויות רבות - להוציא את הזבל, למשל - שאנשים עם הפרעות זיכרון לא צריכים לזכור. "למה לבזבז מקום [במוח]?" אומר ג'ייקובס.
סונג חושב שאולי התותבת תעבוד בשילוב עם מכשיר נוסף שיקבע מתי להפעיל ולכבות אותה – למשל, מכשיר שיזהה באילו רגעים המוח אמור להיכנס למצב של למידה.
וסונג לא יודע עדיין אם תותבת הזיכרון אמורה לפעול גם בלילה. מקובל לחשוב שכשאנחנו ישנים, ההיפוקמפוס משחזר חלק מהזיכרונות שקודדו במהלך היום כדי שהם יתגבשו באזורי מוח אחרים. סונג ועמיתיו לא בטוחים אם חיקוי של התהליך הזה ישפר את הזיכרון, ואם זה בכלל רעיון טוב לגרות באופן מלאכותי את ההיפוקמפוס של אדם ישן.
כך או כך, התותבת עדיין רחוקה משימוש קליני, אומר שפירו. "אני חושב שברמת העיקרון זה יכול לעבוד", הוא אומר. "[אבל] יש עוד כברת דרך לעבור לפני שנבין את הזיכרון האנושי טוב מספיק כדי להחליף את פעולת ההיפוקמפוס באופן הזה".
תרגום: תומר בן אהרון
.Copyright 2022 MIT Technology Review, Inc. Distributed by Tribune Content Agency LLC
https://www.technologyreview.com/2022/09/06/1059032/memory-prosthesis-damaged-brains