מזה זמן רב בני-אדם
מוקסמים מהמוח.
עשינו תרשימים שלו, תארנו אותו,
ציירנו אותו,
מיפינו אותו.
אבל בדיוק כמו מפות העולם
שהושפעו רבות מהטכנולוגיה --
לדוגמא מפות גוגל,
או GPS --
אותו הדבר קורה היום עם מיפוי מוח
בגלל השינויים הרבים.
הבה נעיף מבט על המוח.
רוב האנשים, כאשר רואים לראשונה מוח אדם טרי,
הם אומרים, "הוא לא נראה כמו מה שבדרך-כלל רואים
כאשר מישהו מראה לך מוח."
בדרך-כלל, מה שרואים זה מוח שעבר טיפול. הוא אפור.
שיכבה חיצונית זו, זוהי מערכת כלי-דם,
שהיא מדהימה, סביב המוח האנושי.
אלה הם כלי-הדם.
20 אחוז מהחמצן
שמגיע מהריאות,
20 אחוז מהדם שנשאב מהלב,
משרתים איבר יחיד זה.
בגדול, אם מחזיקים שני אגרופים צמודים,
הוא קצת יותר גדול מהם.
מדענים, בסביבות סוף המאה ה-20,
למדו שהם יכולים לעקוב
אחר זרם דם כדי למפות בצורה לא-פולשנית,
מקומות בהם יש פעילות במוח האדם.
לדוגמא, הם יכולים להסתכל בחלק האחורי של המוח,
שבדיוק פונים לשם.
יש את המוח הקטן; שמחזיק אותנו זקופים ממש עכשיו.
הוא מחזיק אותי עומד. הוא קשור בתנועה מתואמת.
כאן בצד, זוהי אונה רקתית.
זהו המקום בו מתרחש עיבוד השמיעה הראשוני --
כך אתם שומעים את מילותיי,
אתם משגרים אותן אל מרכזי עיבוד שפה יותר גבוהים.
בקידמת המוח מתרחשים
התהליכים היותר מורכבים של מחשבה, קבלת החלטות --
אזור זה הוא האחרון להתפתח בתקופת הבגרות המאוחרת.
כאן מתרחשים כל תהליכי קבלת ההחלטות.
זה האזור בו אתם מחליטים ברגע זה
שאינכם מתכוונים להזמין את הסטייק לארוחה.
כך שאם מתבוננים יותר עמוק לתוך המוח,
אם מסתכלים עליו בחתך רוחב,
מה שמבחינים
הוא שלא ניתן לראות את המבנה לפרטיו.
אבל למעשה יש בזה המון פירוט.
אלה תאים וחיווטים המחוברים זה לזה.
לפני כמאה שנה,
כמה מדענים המציאו חומר שצובע תאים.
הוא נראה כאן בתכלת בהירה.
ניתן לראות אזורים
בהם תאי עצב נצבעים.
ורואים שזה לא אחיד. יש הרבה מבנים.
כך שהחלק החיצוני של המוח
הוא הניאו-קורטקס.
אם תרצו, זוהי יחידת עיבוד אחת רצופה.
אבל ניתן גם לראות דברים מתחת.
וכל האזורים הריקים הללו
הם האזורים בהם עוברים הסיבים.
ככל הנראה הם פחות צפופים בתאים.
ישנם כ-86 מיליארד תאי-עצב במוח שלנו.
וכפי שרואים, הם אינם מפוזרים באופן אחיד.
אופן פיזורם קובע מהותית
את צורת פעולתם.
וכפי שהזכרתי קודם,
מאחר ואנו יכולים עתה להתחיל למפות את פעילות המוח,
נוכל להתחיל ולקשור אותם לתאים מוגדרים.
הבה נתבונן יותר עמוק.
נתבונן בתאי-עצב.
כפי שאמרתי, ישנם 86 מיליארד תאי-עצב.
יש גם תאים יותר קטנים כפי שרואים.
אלה כולם תאים תומכים -- אסטרוציטים, תאי גלייה.
העצבים עצמם,
הם אלה שמקבלים את הקלט.
הם מאחסנים אותו, הם מעבדים אותו.
כל עצב מחובר באמצעות סינפסה
לעד 10,000 תאי-עצב אחרים במוח שלנו.
כל תא-עצב
הוא מאוד ייחודי.
האופי הייחודי, הן של תאי-העצב הבודדים
והן של תאי-העצב בתוך איזור במוח,
נקבע על-ידי מאפיינים
ביוכימיים בסיסיים.
אלה הם חלבונים.
חלבונים המווסתים דברים כמו תנועת תעלות יונים.
הם שולטים על הקשרים שיוצרים תאי מערכת עצבים.
בעיקרון הם שולטים על כל דבר
הקשור במערכת עצבים.
אם נתמקד ברמה יותר עמוקה,
כל החלבונים האלה
מקודדים על-ידי הגנומים שלנו.
לכל אחד מאיתנו יש 23 זוגות של כרומוזומים.
אחד מקבלים מאמא ואחד מאבא.
ובכרומוזומים אלה
יש בערך 25,000 גנים.
הם מקודדים ב-DNA.
והאופי של כל תא,
שקובע את הביוכימיה שלו,
מוכתב על-ידי אילו גנים מתוך ה-25,000
יופעלו
ובאיזו רמה הם יופעלו.
המיזם שלנו
שואף להתבונן בפלט הזה,
ולהבין איזה מבין 25,000 הגנים הללו מופעלים.
לכן מובן מאליו שכדי לבצע מיזם כזה,
אנו זקוקים למוחות.
לכן שלחנו את טכנאי המעבדה לחפש.
חיפשנו מוחות אדם רגילים.
התחלנו אצל
פתולוג.
זה המקום אליו מובאים המתים.
אנו מחפשים מוחות אדם רגילים.
יש הרבה קריטריונים לפיהם אנו בוחרים מוחות אלה.
ברצוננו לוודא
שיש בידינו אנשים רגילים בגילאים 20 עד 60,
שהם נפטרו במוות טבעי
ללא פגיעה מוחית,
שאין להם היסטוריה של מחלת נפש,
שלא היה שימוש בסמים --
אנו עושים בדיקות רעלים.
אנו מאוד נזהרים בנוגע
למוחות שאנו בוחרים.
כמו-כן אנו בוחרים מוחות
שניתן ליטול מהם ריקמה,
שאנו יכולים לקבל הסכמה לנטילת הריקמה
בתוך 24 שעות משעת הפטירה.
מכיוון שהדבר שאנו מנסים למדוד, ה-RNA --
שהוא הפלט מטעם הגנים --
הוא מאוד לא יציב,
ולכן עלינו לפעול במהירות רבה.
הערת שוליים על איסוף מוחות:
בגלל הדרך בה אנו אוספים,
ומשום שאנו זקוקים להסכמה,
יש לנו הרבה יותר מוחות של גברים מאשר נשים.
לגברים יש סבירות הרבה יותר גבוהה למות באופן לא צפוי בשלב מוקדם של חייהם.
ולגברים יש סבירות יותר גבוהה
שבת-זוגם תתן את הסכמתה
מאשר המצב ההפוך.
(צחוק)
לכן הדבר הראשון שאנו עושים באתר האיסוף
זה ליטול את מה שנקרא MR.
זוהי הדמיה בתהודה מגנטית -- MRI.
זוהי תבנית סטנדרטית שבאמצעותה נציג את כל הנתונים.
אנו אוספים את ה-MR.
מעין מבט-על לצורך המפה שלנו.
הדבר הבא שאנו עושים
זו הדמיית DTI.
היא ממפה את הכבלים הגדולים במוח.
אפשר לחשוב על זה כמעט
כמו מיפוי של כבישים מהירים בין-עירוניים.
המוח מוסר מהגולגולת,
ואז נפרס לפרוסות בנות 1 ס"מ.
הן עוברות הקפאה
ונשלחות לסיאטל.
בסיאטל אנו נוטלים אותן --
זוהי אונת מוח אנושית שלמה --
ואנו שמים אותן בחותך הבשר המהולל.
יש להב שיחתוך
מקטע מהריקמה,
ואז להעבירו אל זכוכית נושאת.
לאחר-מכן צובעים אותו
ואז סורקים אותו.
כך מקבלים את המיפוי הראשון.
כאן נכנסים לפעולה המומחים שלנו
והם מבצעים משימות אנטומיות פשוטות.
אפשר לדמיין את קוי-המיתאר העבים הללו
בתור גבולות בין מדינות.
מכאן אנו יכולים לפצל את פיסת המוח לחלקים יותר קטנים, שאותם אפשר להניח
על-גבי התקן השומר על טמפרטורה נמוכה.
כאן פשוט רואים את כל זה --
את הריקמה הקפואה, כאשר היא נחתכת.
העובי של זה הוא 20 מיקרון, שזה כמו עובי שיער תינוק.
ויש לזכור שזה קפוא.
כאן ניתן לראות טכנולוגיה ישנה --
שימוש במברשת צבע.
לוקחים זכוכית נושאת
ומתיכים מתחתיה בזהירות.
אחר-כך זה מועבר לרובוט
שיצבע אותו באחד הצבעים ההם.
חוקרי האנטומיה יבחנו את זה באופן יותר מעמיק.
וזה מה שהם רואים תחת מיקרוסקופ.
ניתן לראות ריכוזים ומבנים
של תאים גדולים וקטנים
בקבוצות באזורים שונים.
מכאן זו עבודה שגרתית.
הם יכולים ליצור מין אטלס שהוא מראה-מקום.
זו מפה יותר מפורטת.
המדענים שלנו משתמשים בזה
כדי לחזור לפיסה אחרת מאותה ריקמה ולבצע
את מה שקרוי LMD.
הטכנאים לוקחים את ההוראות.
הם מסמנים לאורך האזור.
ואז הלייזר ממש חותך.
ניתן לראות את הנקודה הכחולה חותכת. ואותה ריקמה נופלת מטה.
ניתן לראות זאת על הזכוכית הנושאת,
שזה מה שקורה בזמן אמת.
ישנו מיכל למטה אשר קולט את הריקמה.
אנו לוקחים את הריקמה,
מזקקים ממנה את ה-RNA
באמצעות טכנולוגיה פשוטה,
ואז מצמידים לה תג פלואורוצנטי.
אנו לוקחים את החומר המתוייג
ומניחים אותו על-גבי מה שנקרא מערך-מיקרו.
זה עשוי להיראות לכם כאוסף של נקודות,
אבל כל אחת מהנקודות
היא למעשה גן אנושי ייחודי
שניקדנו איתו את הזכוכית.
יש כאן בערך 60,000 נקודות, וזה אומר
שאנו עושים מדידות חוזרות של גנים שונים
מ-25,000 הגנים שבגנום.
כאשר אנו נוטלים דוגמית ומכליאים אותה עם זה,
אנו מקבלים טביעת-אצבע ייחודית
כמותית של אילו גנים מופעלים באותה דוגמית.
אנו עושים זאת שוב ושוב,
את התהליך הזה לכל מוח נתון.
אנו נוטלים יותר מאלף דוגמיות מכל מוח.
אזור זה המוצג כאן נקרא היפוקמפוס.
הוא קשור בלמידה וזיכרון.
הוא תורם לכ-70 דוגמיות
מתוך אלף דוגמיות.
לכן כל דוגמית נותנת לנו כ-50,000 נקודות מידע
במדידות חוזרות, אלף דוגמיות.
לכן יש לנו כ- 50 מיליון נקודות מידע
למוח אנושי אחד.
עד עכשיו הספקנו לאסוף מידע
השווה-ערך לשני מוחות אנושיים.
חיברנו את הכל ביחד
לדבר אחד,
ואראה לכם כיצד נראה מיזוג זה.
בעיקרון זה מערך גדול של מידע
הזמין חינם לכל מדען בעולם.
אין צורך אפילו להתחבר כדי להשתמש בכלי זה,
לחפור במידע, למצוא עם זה דברים מעניינים.
הנה האופנויות שאנו מחברים.
תוכלו לזהות דברים אלה ממה שאספנו קודם.
הנה ה-MR. הוא מספק את המסגרת.
שם מימין יש את הממשק למפעיל שמאפשר להטות,
לבצע זום פנימה
ולהדגיש מבנים מסויימים.
אבל הכי חשוב,
אנו ממפים היום את המערכת האנטומית הזאת,
שהיא המערכת המקובלת כדי שאנשים יבינו היכן הגנים מופעלים.
האזורים האדומים הם המקום
בו הגן מופעל ברמה גבוהה.
ירוק זה מין אזורים קרים בהם הוא אינו מופעל.
כל גן נותן לנו טביעת-אצבע.
יש לזכור שבחנו את כל 25,000 הגנים שבגנום
וכל המידע הזה זמין.
מה יכולים המדענים ללמוד ממידע זה?
אנו בעצמנו רק מתחילים לחקור מידע זה.
יש כמה דברים בסיסיים שהיינו רוצים להבין.
שתי דוגמאות מצויינות הן של התרופות,
פרוזאק וולבוטרין.
אלה תרופות שכיחות נגד דיכאון.
יש לזכור שאנו בוחנים גנים.
גנים שולחים את ההוראות ליצירת חלבונים.
חלבונים הם מטרות של תרופות.
תרופות מתחברות לחלבונים
ובין היתר מפסיקות את פעילותם וכו'.
לכן אם רוצים להבין את פעולת התרופות,
צריך להבין כיצד הן פועלות בדרכים שאנו רוצים שיפעלו,
וגם בדרכים שאין אנו חפצים בהן.
בתופעות לוואי וכו',
רוצים לראות היכן אותם גנים מופעלים.
ולראשונה, אנו ממש יכולים לבצע זאת.
אנו גם יכולים לעשות זאת באנשים רבים שבחנו.
כעת אנו יכולים להסתכל אל תוך המוח.
אנו יכולים לראות את טביעת-האצבע הייחודית.
ואנו גם מקבלים אישור לכך.
אנו מקבלים אישור שאכן הגן הופעל --
בגלל משהו כמו פרוזאק,
במערכות של סרוטונין, אפקט שכבר מוכר לנו --
אבל אנו גם מצליחים לראות את התמונה כולה.
אנו גם מצליחים לראות אזורים שאף אחד לא בחן מעולם,
ואנו יכולים לראות את הגנים האלה מופעלים שם.
זו תופעת לוואי מעניינת.
דבר נוסף שניתן לעשות עם זה,
בגלל שזה תרגיל בהתאמת תבניות,
כי יש טביעת-אצבע ייחודית,
אנו יכולים לסרוק את כל הגנום
ולמצוא חלבונים אחרים
המראים אותה טביעת-אצבע.
כך לדוגמא אם רוצים לגלות תרופות חדשות,
ניתן לעבור על כל הרשימה
של מה שהגנום יכול לתת
כדי לאתר אולי מטרות עדיפות עבור התרופות ולהפיק מהן את המירב.
רבים מכם ודאי מכירים
מחקרי גנום מלא GWAS בצורת
התאמות מכלילות של גנום כאשר שדרי חדשות מספרים
"מדענים גילו לאחרונה את הגן או הגנים
המשפיעים על X".
מחקרים מהסוג הזה
מתפרסמים כשיגרה על-ידי המדענים
וזה טוב. הם מנתחים אוכלוסיות גדולות.
הם מסתכלים על הגנום השלם שלהם,
ומחפשים אזורי פעילות "חמים"
הקשורים באופן סיבתי לגנים.
אבל מה שמתקבל ממחקר כזה
זו רק רשימה של גנים.
היא אומרת לנו מה, אבל לא היכן.
לכן זה מאוד חשוב לחוקרים אלה
שיצרנו את המאגר הזה.
כעת הם יכולים לבוא
ולהתחיל לקבל רמזים לגבי פעילות.
הם יכולים להסתכל על מסלולים משותפים --
דברים שהם פשוט לא יכלו לעשות קודם.
אני חושב שקהל זה במיוחד
יכול להבין את חשיבות האינדיבידואליות.
אני סבור שלכל אדם
יש רקע גנטי שונה,
כולנו חיינו חיים נפרדים זה מזה.
אבל העובדה היא
שהגנומים שלנו זהים ביותר מ-99 אחוז.
אנו דומים ברמה הגנטית.
ומה שאנו מוצאים, שלמעשה,
אפילו ברמה הביוכימית של המוח,
אנו די דומים.
כאן רואים שזה לא 99 אחוז,
אלא בקירוב 90 אחוז של התאמה
בחתך מייצג, כך שהכל בתוך
הענן די תואם אחד לשני.
אבל אנו מוצאים כמה מחוץ לתחום,
כמה הנמצאים מחוץ לענן.
הגנים הללו מעוררים עניין,
אבל ההבדלים מאוד עדינים.
לכן אני סבור שזה מסר חשוב
לקחת היום הביתה
והוא שלמרות שאנו משבחים את הנבדלות בינינו,
אנו די דומים
אפילו ברמת המוח.
איך נראים ההבדלים הללו?
זוהי דוגמא למחקר שעשינו
כדי לעקוב ולראות מה הם בדיוק ההבדלים --
והם די עדינים.
אלה הם הדברים בגללם גנים מתעוררים בתאים מסויימים בלבד.
אלה הם שני גנים שמצאנו כדוגמאות טובות.
אחד נקרא RELN -- קשור באותות התפתחותיים מוקדמים.
DISC1 הוא גן
שנשמט בסכיזופרניה.
אלה לא אנשים סכיזופרניים,
אבל הם כן מציגים שוני מהאוכלוסיה הרגילה.
אז מה שרואים כאן
בתורם 1 ותורם 4,
שהם שונים משני האחרים,
שגנים מופעלים
במערכות-מישנה מאוד מסויימות של תאים.
אלה הכתמים הכהים הסגולים בתוך התא
האומרים לנו שגן הופעל שם.
אם זה בגלל הרקע הגנטי של אותו אדם
או בגלל חוויותיו,
איננו יודעים.
מחקרים כאלה דורשים אוכלוסיות הרבה יותר גדולות.
לסיום אשאיר אתכם עם הערה אחרונה
על מורכבות המוח
ועד כמה הרבה עוד עלינו לעבור.
אני סבור שמאגרי מידע אלה חשובים עד מאוד.
הם נותנים לחוקרים כיוון
לאן להתקדם.
אבל בדקנו רק קומץ אנשים בשלב זה.
בטוח שנבדוק עוד.
אסיים באומרי
שהכלים כבר קיימים,
וזוהי באמת יבשת שלמה שעדיין לא נתגלתה ולא נחקרה.
אם תרצו, זוהי החזית החדשה.
ולכן עבור כל אלה העשויים ללא חת
אבל חשים ענווה מול מורכבות המוח,
העתיד מחכה לכם.
תודה.
(מחיאות כפיים)