מחקר: ביישום שיטה בת 140 שנה יש פוטנציאל רב בהבנת מצבים פתולוגיים במוח

המוח האנושי רוחש פעילות – כ-86 מיליארד תאי העצב (נוירונים) המרכיבים אותו שולחים זה לזה אותות חשמליים ללא הרף. האותות העצביים הללו נשלחים לאורך מערכת של סיבים המכונה "החומר הלבן", והם הבסיס לכל תפקודי המוח. מיפוי הסיבים המקשרים בין אזורי המוח השונים הוא אתגר מתמשך במדעי המוח. השיטות הקיימות כיום למיפוי החומר הלבן מוגבלות למחקר בבעלי חיים, או דורשות ציוד מתקדם לאיסוף הנתונים ולעיבודם.

לאחרונה, פותחה גישה חדשה למיפוי סיבי העצב המוח על ידי פרופ' אביב מצר וד"ר רועי שור ממרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח (ELSC) באוניברסיטה העברית בירושלים, שפורסמה היום (חמישי) בכתב העת הבינלאומי Science. צוות החוקרים השתמש בטכניקה נפוצה שקיימת כמעט 140 שנה, אך מעולם לא שימשה לחקר הקישוריות במוח. היא מבוססת על צביעת תאי מוח המכונה צביעת ניסל (Nissl), שפותחה בשנות השמונים של המאה התשע-עשרה על ידי החוקר הגרמני פרנץ ניסל. שיטה זו, בה נצבעים התאים בצבע סגלגל, משמשת כבר למעלה ממאה שנה בחקר הנוירונים במוח, והשימוש בה הביא למהפכה באופן שבו אנחנו מבינים את מבנה קליפת המוח (השכבה האפורה החיצונית של המוח). ואולם, צוות האוניברסיטה העברית הוא הראשון שהשתמש בצביעת ניסל כדי לחשוף את מסלולי הסיבים בחומר לבן של המוח.

החומר הלבן מורכב בעיקר מסיבים המכונים אקסונים (סיב עצבי) ומתאים המכונים תאי גלייה (תאי תמיכה לא-עצביים לנוירונים, המספקים הגנה לעצבי המוח ומחזיקים את תאי העצב במקומם). עד לשנים האחרונות, תאי הגלייה לא זכו לתשומת לב רבה במחקר, מפני שחשבו שתפקידם במוח שולי. למעשה, השם "גלייה" נגזר מיוונית עתיקה, ופירושו "דבק".

לפני מספר שנים הצטרף ד"ר שור למעבדתו של פרופ' מצר כדוקטורנט, והחליט לחפש תמונות של רקמת מוח הצבועות בשיטת ניסל. "זה פשוט סקרן אותי", נזכר ד"ר שור, "ספרי הלימוד מלאים באיורים, אבל רציתי להבין איך סיבי החומר הלבן של המוח נראים במציאות". להפתעתו, הוא הבחין שתאי הגלייה יוצרים תבנית של שורות קצרות. יתר על כן, נראה כי שורות הגלייה היו מסודרות לאורך סיבי העצב המקומיים. "ערכנו סקירת ספרות כדי לראות אם מישהו אחר כבר הבחין בכך", שיתף ד"ר שור, "ונתקלנו במאמר משנת 1992 שהראה כי אכן נמצא שתאי הגלייה מאורגנים בשורות קצרות לאורך סיבי העצב. המאמר הזה לא זכה לתשומת הלב הראויה לו״.

שור התפנה לעסוק במחקרים אחרים, אך לאחרונה חזר לעבודתו על תאים אלה. בעבודה הנוכחית, החוקרים הבינו שבאמצעות כלים חישוביים פשוטים מתחום עיבוד התמונה, הם יוכלו לנצל את הסידור המרחבי של תאי הגלייה ולהסיק מהו כיוון מסלולי הסיבים בחומר הלבן. ״מיד כשראיתי את התמונות המרהיבות של ה-Nissl-ST הבנתי שמצאנו אוצר, לא פחות מכך, שחוקרים מחפשים אחריו מזה שנים", משתף פרופסור מצר ומוסיף: "מצאנו שיטה פשוטה לזהות את התיאור המבני של החומר הלבן ברמה התאית״.

לסיכום, לדברי החוקרים, הפרעות מוחיות רבות מקושרות לשינויים בקישוריות העיצבית, ולכן ליישום של Nissl-ST יש פוטנציאל רב לשימוש במחקרים עתידיים של חומר לבן בהתפתחות תקינה, הזדקנות תקינה ומצבים פתולוגיים המשפיעים על החומר הלבן במוח, כמו במחלות נוירו-דגנרטיביות וסכיזופרניה.

למאמר המדעי https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj7690