Frontiers for Young Minds

Frontiers for Young Minds
תפריט
תגלית חדשה פורסם: 29 באוקטובר, 2020

מה דגי זברה יכולים ללמד אותנו על פחד?

תַקצִיר

פחד יכול לעיתים לשתק אותנו, ולפעמים הוא יכול להיות מלהיב: עבור אנשים מסוימים הפחד הוא כל כך עוצמתי שהוא יכול להפריע להם בחייהם. אנו מבינים הרבה על האופן שבו המוח מגיב כשאנו פוחדים, בעיקר באמצעות מחקרי מוחות של חיות. לאחרונה התגלו ממצאים מפתיעים באמצעות חיה צנועה, דג הזברה – דג אקווריום קטן שבעבר סייע למדענים להבין כיצד האיברים שלנו מתפתחים. דגי זברה הם יעילים מאחר שהם מתפתחים במהירות, מתרבים מהר ויש להם מוחות דומים לשלנו. הם גם מייצרים מה שאנו מכנים “חומר התרעה” אשר מתריע את חברי קבוצתם כשאחד מהם נפצע. כשדגי הזברה שבסביבה מריחים את החומר הזה במים הם מתנהגים כאילו שהם מפוחדים מאוד. באותו הזמן הם משחררים במוחם חומר שנקרא סרוטונין אשר מתנהג כמו מתג של אור, וגורם להם להיות פחות מפוחדים אולם יותר זהירים – כאילו שהם מנסים להבין אם יש טורף בסביבתם. אנו מקווים שהבנה טובה יותר של האופן שבו מוחם של דגי הזברה מעבד את אות הסרוטונין הזה תסייע למדענים לפתח טיפולים טובים יותר למחלות נפשיות שקשורות בפחד.

מדוע פחד חשוב?

בחוויית חיי היומיום שלנו אנו מרגישים פחד לעיתים קרובות: מדברים מסוכנים כמו נחשים וחיות ארסיות אחרות; מגבהים; מאנשים פוגעניים וכן הלאה. פחד הוא רגש שנצפה אצל כל החיות, אשר מאפשר מצב רגעי מהיר של ערנות כשהחיה תופסת משהו שיכול לפגוע בה. התגובה של החיה בצורת פחד משרתת אותה להגנה במצבים מסוכנים. פחד נוצר על-ידי אזורים במוח כמו האמיגדלה ופיתול החגורה, ואזור במרכז המוח שנקרא periaqueductal gray area, שפועלים יחד עם החושים (ראייה; שמיעה; מגע וטעם) כדי לייצר את התגובה לסכנה [1]. החושים שלנו יכולים להתריע אותנו מפני נוכחותה של סכנה פוטנציאלית באמצעות יצירת פחד. לדוגמה, מי מאיתנו נבהל מצליל חזק או מצל שראינו לרגע וחשבנו שהוא חיה, ללא קשר לכמה זה לא היה רציונלי? בהקשר הזה פחד משחק תפקיד חשוב בחיי היומיום של חיות מאחר שהוא משרת כסוג של הגנה אינסטינקטיבית ומסייע לחיות לזהות סיכונים פוטנציאליים וממשיים.

פחד חשוב גם מאחר שכשהוא מתמשך וחזק הוא יכול להיות חֵלֶק ממחלות נפשיות שונות שנקראות הפרעות חרדה. בעוד שחוקרים רבים טוענים שפחד וחרדה הם דברים שונים, שניהם מערבים את תחושת הסכנה השלילית הזו. חרדה היא מה שקורה כשאנו מצפים שמשהו רע יקרה; פחד הוא מה שקורה כשאנו חווים בפועל משהו רע. הפרעות חרדה הן אחת מבעיות הבריאות המרכזיות בעולם כיום, והטיפולים שזמינים כיום אינם טובים מאוד. תגליות חדשות על פחד והמוח יכולות לסייע בטיפול באנשים עם הפרעות חרדה.

שימוש בחיות במטרה לחקור פחד

אנו יודעים מעט על פחד מחֵקֶר בני אדם – לדוגמה, באמצעות שימוש בשיטות דימוּת מוחי (שיטות המאפשרות למדעני מוח לראות מה קורה בתוך מוחם של בני אדם חיים) במטרה לנסות להבין מה מתרחש במוחות של אנשים בזמן שהם מרגישים פחד (איור 1). אולם זו אינה משימה פשוטה. ראשית, שיטות דימות מוחי עכשוויות יכולות למדוד רק את הפעילות המוחית שמתרחשת עד עומק מסוים במוח, כך שאזורים עמוקים יותר במוח (כולל אזורים שחשובים לפחד, כמו מרכז המוח) קשים לצפייה באמצעות שיטות עכשוויות. כמו כן קשה לגרום לאנשים לְפַחֵד בצורה בטוחה כך שנוכל לחקור את תגובות הפחד שלהם מאחר שמרבית הדברים שגורמים לנו לפחד יכולים לפגוע בנו בצורה כלשהי. לבסוף, קשה למצוא אנשים שיתנדבו לסוג כזה של ניסויים. כתוצאה מכך, הרבה ממה שאנו יודעים על פחד ועל האופן שבו המוח שולט ברגש הזה מגיע ממחקרים על חיות.

איור 1 - אזורים במוח האדם שמעורבים בפחד.
  • איור 1 - אזורים במוח האדם שמעורבים בפחד.
  • התמונות האלה נלקחו עם שיטות דימות מוחי שונות. אזורי המוח שמעורבים בפחד מוצגים באדום ומוקפים. D-דורסלי (למעלה); V-ונטרלי (למטה); A-אנטריורי (מקדימה); P-פוסטריורי (מאחורה); L-שמאלי; R-ימני.

חיות במחקר מדעי מאפשרות דרך קלה יותר לחקור התנהגויות שאפשר לִצְפּוֹת בהן גם אצל בני אדם. בעוד שאנו נוטים לחשוב על חולדות ועכברים כשאנו חושבים על חיות מעבדה, זני חיות שונים משמשים עבור סוג מחקר כזה כולל זבובים; ארנבים; כלבים ודגים. חלק מהחוקרים טוענים שהתמקדות במכרסמים בלבד (חולדות ועכברים) מגבילה את מה שאנו יכולים ללמוד על מוח האדם [2]. הרעיונות האלה עודדו מדעני מוח (מדענים שחוקרים את המבנה של המוח ואת תפקודו) לחפש חיות אחרות שמגיבות כמו בני אדם. דג הזברה, חיה שנמצאת בשימוש שכיח בתחומי מחקר של גנטיקה; אמבריולוגיה והתנהגות, “מפציעה” כיום כחיית מחקר גם במדעי המוח. לדגי זברה יש דנ“א ונקודות דמיון פיזי עם בני אדם (לדוגמה, מוחות דומים), ונקודות הדמיון האלה עושות אותן למודל טוב למחקר של הפרעות חרדה אצל אנשים (איור 2).

איור 2 - דג הזברה.
  • איור 2 - דג הזברה.
  • הדג הקטן הזה נעשה חשוב במדעי המוח ובפרמקולוגיה בעקבות גודלו הקטן והתרבותו המהירה. אורכו של הדג שבתמונה הוא בסביבות 4 סנטימטרים! מקור: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=260841.

חומר ההתרעה של דג הזברה

אחד היתרונות של השימוש בדגי הזברה כדי לחקור פחד הוא שכמו דגים דומים אחרים הם מייצרים בעורם חומר התרעה מיוחד כשהם נפצעים. החומר מיוצר על-ידי תאים שנקראים club cells ומטרתו לאותת לחברים אחרים בלהקה שהדג נפצע. כשעוֹר הדג ניזוק על-ידי טורף לדוגמה, חומר ההתרעה משוחרר, ודגים אחרים יכולים להריח אותו. ”ריח הסכנה“ גורם לדגים אחרים להיות זהירים יותר ולהתנהג כאילו שהם פוחדים. כשהם חשים את חומר ההתרעה הזה, דגי הזברה האחרים שוחים בקבוצות מהודקות כדי להגביר את הגנתם. הם גם שוחים בצורה בלתי צפויה יותר (בתבנית של זיגזג) הן כדי להפחית את הסבירות להיאכל הן כדי לערבב את המשקעים (חתיכות של עלים, חול או אדמה על קרקעית האוקיינוס), במטרה לגרום למים להיות עכורים. לעיתים דגי הזברה גם קופאים במקום ובכך מפחיתים את הסבירות שהטורף יראה אותם [3]. מדעני מוח וחוקרי התנהגות יכולים לצפות בהתנהגויות האלה ולקבוע האם הדג מפוחד או לא, ולהשתמש במידע הזה כדי להבין טוב יותר כיצד המוח מגיב כשהוא מפוחד.

אחד הממצאים שהתגלו על דגי זברה מתמקד בחומר שנקרא סרוטונין. סרוטונין, שנקרא גם ”5-HT“ – קיצור של שמו הכימי ”5-hydroxytryptamine“ – הוא סוג של כימיקל שנקרא מוליך עצבי (נוירוטרנסמיטר). מוליכים עצביים הם כימיקלים מיוחדים שמשוחררים על-ידי תאי עָצָב ותאים אחרים במוח כשהתאים האלה מעוררים. המוליכים העצביים מאפשרים לתאי עצב לתקשר אחד עם השני ולתקשר עם תאי שריר או תאים שמשחררים הורמונים לתוך מחזור הדם. סרוטונין אולי ידוע בעיקר כ”הורמון השמחה“ מאחר שתרופות שמטפלות בדיכאון או בחרדה עובדות באמצעות גירוי פעילות הסרוטונין במוח. אולם זה רחוק יותר מהמציאות: למעשה, ישנן ראיות מוצקות לכך שסרוטונין מעלה חרדה (כלומר, אנו סובלים יותר כשאנו מצפים שמשהו רע יקרה), למרות שנראה כי הוא מפחית פחד (כלומר, אנו פחות פוחדים ממשהו שנמצא מלפנינו).

חוקרים מאמינים כיום שסרוטונין מעורב בפחד שנוצר כאשר דגי זברה מריחים את חומר ההתרעה. בשנת 2014 חוקרים גילו שחומר ההתרעה גורם לשחרור של סרוטונין במוחות של דגי זברה כשהדגים לא מריחים יותר את החומר [4], וזה גורם לדגים להיות זהירים יותר כאילו שהם מנסים לקבוע אם יש טורף בסביבה. אולם כיצד הסרוטונין מייצר את האפקט הזה?

כדי שסרוטונין יפעל במוח עליו להיות קשור למולקולה שנקראת קולטן (רצפטור) – חלבון מיוחד בתאים שלנו שכאשר הוא קשור למוליך עצבי הוא מתחיל תגובה מסוימת בתוך התא, כמו מפתח שנכנס למנעול. לסרוטונין יש כמה קולטנים שונים שמייצרים אפקטים שונים. כשדגים מריחים לראשונה את חומר ההתרעה הם מתנהגים כאילו שהם מפוחדים, שוחים בפראות ולפעמים אפילו קופאים במקום; כשכבר אי אפשר לאתר את החומר, הם כבר לא פוחדים אולם עדיין מתנהגים ”בזהירות יתרה“ (כלומר, בחרדה) כדי לוודא שכבר לא נשקפת להם סכנה. חוקרים מצאו שאחד מהקולטנים של סרוטונין שנקרא HT1A-5 אינו מעורב ככל הנראה ב”זהירות היתר“ הזו שמתרחשת אחרי שכבר אי אפשר לאתר את חומר ההתרעה [4]. ראיות להשתתפות של הקולטן הזה מגיעות ממחקר אחר [5] שמצא כי הזרקת תרופה שחוסמת את הקולטן הזה – כלומר שלא מאפשרת לסרוטונין לייצר את ההשפעה הרגילה שלו – גורמת לדגים להיות מפוחדים יותר כשהם מריחים את חומר ההתרעה, אולם לא אחרי שהחומר כבר לא נמצא שם. הקבוצה הזו מצאה גם שחסימת קולטני סרוטונין אחרים מייצרת אפקט דומה, מה שמציע שסרוטונין מפחית פחד אולם עשוי גם להיות מעורב בהעצמת הזהירות העוקבת שאפשר לראות כשהחומר כבר לא נוכח (איור 3).

איור 3 - המוליך העצבי סרוטונין (5-HT) פועל כסממן שהחומר המתריע כבר לא נוכח.
  • איור 3 - המוליך העצבי סרוטונין (5-HT) פועל כסממן שהחומר המתריע כבר לא נוכח.
  • הקו האחורי בחלק השמאלי העליון של התמונה מייצג את הסדר בזמן כאשר הקווים מייצגים מתי חומר ההתרעה ניתן לאיתור במים (”alarm substance ‘ON’ “), ומתי הוא כבר לא ניתן לאיתור (”alarm substance ‘OFF’ “). באזור מיוחד של תא העצב שנקרא ”סינפסה“ שבו תא עצב אחד פוגש תא עצב אחר, המוליך העצבי סרוטונין משוחרר כשחומר ההתרעה כבר לא נוכח (”alarm substance ‘OFF’ “), אולם לא כשחומר ההתרעה נוכח. לאחר מכן סרוטונין מדליק חלבונים מיוחדים שנקראים קולטנים, מה שגורם לפחות פחד (שבדגי זברה מתבטא בשחייה פראית וקיפאון), אולם ביותר זהירות (בדגי זברה זה מתבטא בגישה זהירה יותר וחקירה של הַמְּכָל).

מסקנות

המוחות שלנו (והמוחות של דגי זברה) מתמודדים עם סיטואציות מפחידות כל יום. המוח שלנו והגוף שלנו תמיד מוכנים להתמודד עם דברים באופן שמגן עלינו אולם לא גורם לנו ”להשתגע“ כשהאיום אינו ודאי. בסיועו של הסרוטונין אנו יכולים להחליף בין שתי אסטרטגיות להתמודדות עם מצבים מפחידים: בריחה הרחק מהסכנה הבלתי ידועה, או מחקר זהיר ודאגה לגבי אם ישנה סכנה ממשית. ייתכן שמחקר מעמיק יותר על סרוטונין ומוליכים עצביים אחרים במוחות של דגי זברה יסייע לנו ליצור תרופות חדשות במטרה לטפל במחלות שקשורות בפחד. אנו מקווים שהתובנות האלה יסייעו לנו למצוא תרופות ללקויות חרדה.

מילון מונחים

פחד (Fear): המצב המנטלי והפיזי שבני אדם וחיות אחרות מרגישים כשהם חווים משהו מאיים.

חרדה (Anxiety): תחושה של מתיחוּת רבה בזמן שמצפים שמשהו רע יקרה.

סרוטונין (Serotonin): מוליך עצבי שמשוחרר על-ידי תאים במוח כדי ליצור השפעה על תאים אחרים במוח.

קולטן (Receptor): חלבון בתאים שלנו שנקשר באופן פרטני לחומר מסוים, כמו הורמון או מוליך עצבי, וגורם לתא להגיב להיקשרות.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.


מאמר המקור

Maximino, C., Lima, M. G., Costa, C. C., Guedes, I. M. L., and Herculano, A. M. 2014. Fluoxetine and WAY 100,635 dissociate increases in scototaxis and analgesia induced by conspecific alarm substance in zebrafish (Danio rerio Hamilton 1822). Pharmacol. Biochem. Behav. 124:425–33. doi: 10.1016/j.pbb.2014.07.003


מקורות

[1] Bezdek, K. G., and Telzer, E. H. 2017. Have no fear, the brain is here! How your brain responds to stress. Front. Young Minds 5:71. doi: 10.3389/frym.2017.00071

[2] Gerlai, R. 2014. Fish in behavior research: unique tools with a great promise! J. Neurosci. Methods 234:54–8. doi: 10.1016/j.jneumeth.2014.04.015

[3] Maximino, C., Silva, R. X. do C., Campos, K. dos S., Oliveira, J. S. de, Rocha, S. P., Pyterson, M. P., et al. 2018. Sensory ecology of Ostariophysan alarm substances. J. Fish Biol. doi: 10.1111/jfb.13844

[4] Maximino, C., Lima, M. G., Costa, C. C., Guedes, I. M. L., and Herculano, A. M. 2014. Fluoxetine and WAY 100,635 dissociate increases in scototaxis and analgesia induced by conspecific alarm substance in zebrafish (Danio rerio Hamilton 1822). Pharmacol. Biochem. Behav. 124:425–33. doi: 10.1016/j.pbb.2014.07.003

[5] Nathan, F. M., Ogawa, S., and Parhar, I. S. 2015. Kisspeptin1 modulates odorant-evoked fear response via two serotonin receptor subtypes (5-HT1A and 5-HT2) in zebrafish. J. Neurochem. 133:870–8. doi: 10.1111/jnc.13105