גירוי מוחי חשמלי יכול להיות דרך בטוחה ויעילה לשנות באופן זמני את הפעילות המוחית בלי להזדקק לניתוח מוח. מדוע שנרצה לשנות את הפעילות המוחית? אנשים עם נזק או עם לקויות מוחיות יכולים באופן פוטנציאלי לפתור את התבניות הבעייתיות בפעילות המוחית שלהם דרך טיפול של גירוי חשמלי. אנשים עם תפקודי מוח תקינים יכולים גם הם להרוויח מגירוי מוחי על-ידי שיפור הוויסות הרגשי, הפניית הקשב, הלמידה, ויכולות פתרון הבעיות והלמידה שלהם. אתם ודאי תוהים כיצד המוח יכול להיות מגורה בלי שפותחים את הגולגולת. חשמל ממכונות גירוי מתקדם דרך הגולגולת שלכם ומשפיע על האותות החשמליים שאחראיים על הפעילות המוחית. במאמר הזה נדון באחת משיטות הגירוי המוחי השכיחות ביותר שנמצאות בשימוש במטרה לשנות את הפעילות המוחית: גירוי זרם ישר תוך-גולגלתי (transcranial Direct Current Stimulation - tDCS).

תאי מוח משתמשים בחשמל ובכימיה כדי לתקשר

תאי עָצָב הם תאים במוח. תאי עצב משתמשים גם במטענים חשמליים וגם בחומרים כימיים שנקראים יונים כדי לתקשר זה עם זה. אנו אומרים שלתאי עצב יש מטען אלקטרוכימי, והמטען הזה משתנה כתלות בהאם תא העצב נמצא במנוחה או שולח אות. בתוך תאי העצב וביניהם ישנו נוזל שמכיל יונים, שהם אטומים או מולקולות בעלי מטען חשמלי חיובי או שלילי. כשתא עצב נמצא במנוחה ישנם יותר יונים חיוביים בתוכו ויותר יוניים חיוביים מחוצה לו (איור 1A), הוא שנותן לממברנה העצבית מטען שלילי. כאשר מתרחשת פעילות מוחית, יונים חיוביים זורמים דרך תעלות בממברנה העצבית (איור 1B) וכשהמטען מגיע לרמה מספיק גבוהה תא העצב שולח אות כדי לתקשר עם תאי עצב קרובים (איור 1C). חשבו על זה כמו גפרור שצריך להדליק אותו בדיוק עם כמות הכוח הנכונה; ברגע שהוא נדלק, הגפרור כולו מתלקח. גירוי חשמלי על הגולגולת יכול לאתר פעילות אלקטרוכימית של המוח ולשנות את המטענים בתאי העצב בלי להזדקק לניתוח. מאחר שלעולם אין תא עצב אחד בלבד שיורה בזמן נתון אלא “אוכלוסיות” של תאי עצב שיורים יחד, שינוי המטען של הנוזל שמקיף את אוכלוסיית תאי העצב יכול להשפיע באופן משמעותי על הפעילות המוחית.

כיצד גירוי tDCS משפיע על תאי עצב?

אפשר להתמקד בקבוצת תאי עצב באמצעות tDCS, אשר משתמש בזרם חשמלי כדי לשנות את הפעילות האלקטרוכימית של אזור מסוים במוח. שתי אלקטרודות גומי ממוקמות על הראש במטרה להתמקד באזור המוח המדובר, והאלקטרודות האלה יוצרות מעגל חשמלי באמצעות שליחת זרם דרך העור והגולגולת, אשר משפיע על המוח שנמצא מתחת (איור 2) [1].

מה השדות החשמליים האלה עושים במטרה לשנות את הפעילות העצבית? מאחר ש-tDCS שולח זרם מאלקטרודה אחת לאחרת רק בכיוון אחד, הגירוי יוצר מטען חיובי באלקטרודה אחת ומטען שלילי באלקטרודה השנייה. המטענים האלה משפיעים על תאי העצב בדרכים שונות. אם נחזור לאנלוגיית הגפרור, תנאים שונים עשויים לגרום לגפרור להידלק יותר או פחות בקלות, כמו למשל אם הוא נמצא בשמש חמה או באקלים לח. tDCS עובד באמצעות הגדלת המטען סביב לאוכלוסיות של תאי עצב או הקטנתו, מה שמעלה או מוריד את הסבירות שהם ישלחו אותות חשמליים. אם הייתם ממקמים שורה של גפרורים זה לצד זה ומדליקים אחד מהם, הוא היה מדליק את האחרים. תאי עצב מתקשרים באופן דומה ושולחים אותות לתאים שכנים, אשר בתורם שולחים אותות לתאים שכנים, וכך הלאה.

עבור מה tDCS יכול לשמש?

ויסות רגשי

קצת עצבות וסטרס הם נפוצים בחיי היומיום, ומרבית האנשים חווים את הרגשות האלה בכמויות בריאות. אולם, תקופות ארוכות של דיכאון, חרדה וסטרס יכולות לעיתים להעיד על הפרעות בוויסות הרגשי, אשר יכולות לפגום בבריאות הפיזית והנפשית. Ferrucci ואחרים [2] השתמשו ב-tDCS להפחית את התסמינים של הפרעה ידועה בוויסות מצב הרוח שנקראת דיכאון קליני. ההפרעה הזו מקושרת עם רגשות קבועים של עצבות, אנרגיה נמוכה, שינויים בתיאבון ואובדן עניין בפעילות. התסמינים האלה נותרים זמן ממושך וחושבים שהם נגרמים בשל חוסר איזון בפעילות המוחית. סריקות של המוח מראות פעילות עצבית נמוכה מהרגיל באזור בקדמת המוח שנקרא קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית )dorsolateral prefrontal cortex - DLPFC; ראו איור 3) השמאלית, ולעיתים מראות פעילות עצבית גבוהה מהרגיל באזור ב-DLPFC הימני. ה-DLPFC מקושר עם אזורי רגש שנמצאים עמוק יותר במוח, ולכן משחק תפקיד חשוב בשליטה במצב הרוח. במחקר הזה, משתתפים עם דיכאון חמור השלימו שאלון שעזר לאבחן את מצב הרוח שלהם. לאחר מכן, במשך 5 ימים ברצף, המשתתפים קיבלו גירוי חשמלי באזור ה-DLPFC במשך 20 דקות, פעמיים ביום. משתתפים השלימו פעם נוספת את השאלון מיד אחרי השלמת טיפול ב-tDCS ומרביתם הראו שיפור במצב! אפילו כשבחנו אותם חודש מאוחר יותר, המשתתפים עדיין הראו תסמינים מופחתים של עצבות ושל דיכאון.

ישנם מחקרים נוספים רבים שמשתמשים ב-tDCS כדי לגרות את ה-DLPFC כטיפול בדיכאון. אולם המחקר של Ferrucci מעניין במיוחד בכך שכל המשתתפים נבחרו מאחר שהם לא הגיבו לתרופות נוגדות דיכאון. tDCS יכול להפחית את תסמיני הדיכאון בצורה הטובה ביותר כשהוא משולב עם תרופות ועם צורות טיפול אחרות, אולם מעניין לדעת שגירוי חשמלי יכול גם לסייע בפני עצמו.

וישיפור התפקוד הקוגניטיבי

קוגניציה היא פעולה של הבנת העולם שסביבנו באמצעות מחשבה. ההבנה הזאת דורשת שילוב של קשב, למידה ופתרון בעיות וזיכרון. תהליכים קוגניטיביים שונים נסמכים על אזורים שונים במוח, וגירוי מוחי לאזורים שונים במוח יכול לעודד הגברה של היבטי קוגניציה שונים. בואו נדבר על כמה תפקודים קוגניטיביים ש-tDCS יכול להשפיע עליהם.

ויקשב

נוסף על השתתפות בוויסות רגשי, אזור ה-DLPFC חשוב גם עבור קשב ודחפים. ה-DLPFC פחות פעיל אצל אנשים עם מצב שנקרא הפרעת קשב והיפראקטיביות (ADHD). ADHD גורמת לקשיים בריכוז על פריט אחד או על מטלה אחת בזמן נתון, התעלמות מהסחות דעת ושליטה בהתנהגות אימפולסיבית. אולם מחקר עם 37 מטופלים בעלי ADHD הראה שגירוי ה-DLPFC באמצעות tDCS הגביר את יכולתם למקד את הקשב. המשתתפים ביצעו קבוצת מטלות שבה הם היו צריכים להגיב רק לחלק מהחיצים או האותיות שהוצגו על המסך, בעודם מתעלמים מאחרים. אחרי גירוי ה-tDCS משתתפים הגיבו פחות לתמונות שהם היו אמורים להתעלם מהן, מה שמראה שהם יכלו לשלוט על ההתנהגות שלהם בצורה יעילה יותר [3].

וילמידה

למידה ופתרון בעיות הם תהליכים קוגניטיביים חשובים שיכולים להיות מועצמים באמצעות גירוי מוחי. האזור המוחי שצריך להיות מגורה כדי להעצים את התהליכים האלה תלוי במה שהאדם לומד. לדוגמה, חוקרים יודעים שכשאנו מבצעים מניפולציות מנטליות על מספרים האונה הקודקודית הימנית במוח פעילה (ראו איור 3 למיקום האונה הקודקודית). בהתבסס על הידע הזה, חוקרים [4] הפעילו גירוי tDCS על האונה הקודקודית הימנית של מבוגרים בריאים בזמן שהמבוגרים האלה למדו על הקשרים שבין סמלים אקראיים והמספרים שהוקצו להם. בזמן למידת מערכת המספרים המלאכותית, שליש מהמטופלים קיבלו גירוי חשמלי חיובי לאונה הקודקודית הימנית, שליש מהמטופלים קיבלו גירוי חשמלי שלילי לאונה הקודקודית הימנית ושליש מהמטופלים קיבלו גירוי חשמלי מזויף (קבוצת ביקורת) לאונה הקודקודית הימנית. אחרי שהמשתתפים השלימו את תהליך הלמידה, הם נבחנו על הידע המספרי החדש שלהם. תוצאות המחקר הזה הראו שמשתתפים שקיבלו גירוי חיובי הפגינו הבנה טובה יותר של מערכת המספרים המלאכותית ורכשו את ההבנה הזו מהר יותר מאשר קבוצות הגירוי השלילי והביקורת. כמו כן, חוקרים בדקו אחרי 6 חודשים ומצאו שמה שהמטופלים למדו על מערכת המספרים המלאכותית נשאר לאורך זמן! בהתבסס על המחקר הזה אנו יודעים ש-tDCS חיובי יכול להגביר את יכולות הלמידה המספריות שלנו כשהוא מופעל על האונה הקודקודית הימנית בזמן שמתרחשת למידה [4].

ויפתרון בעיות

גירוי מוחי יכול גם להעצים את יכולות פתרון הבעיות. קבוצת חוקרים [5] חקרה האם הם יכולים להשתמש בגירוי מוחי כדי לגרום למטופלים להיות טובים יותר בפתרון בעיות. החוקרים גירו את המוח בשני מקומות: האונה הרקתית הימנית הקדמית (rATL) והאונה הרקתית השמאלית הקדמית (lATL). האונות הרקתיות מקושרות עם חשיבה מחוץ לקופסה ועם פתרון בעיות סיסטמטי. קבוצת משתתפים אחת קיבלה גירוי חיובי ל-rATL וגירוי שלילי ל-lATL. קבוצה אחרת קיבלה את ההיפך: גירוי שלילי ל-rATL וגירוי חיובי ל-lATL. קבוצה שלישית קיבלה גירוי מזויף. ראשית, המשתתפים אומנו לפתור בעיות באמצעות אסטרטגיה מסוימת. לאחר מכן, אחרי קבלת גירוי tDCS במשך 5 דקות, הם התבקשו לפתור בעיה דומה שדרשה חשיבה מחוץ לקופסה. שישים אחוזים מהמשתתפים שקיבלו גירוי חיובי ל-rATL וגירוי שלילי ל-lATL היו מסוגלים לפתור בהצלחה את הגרסה השנייה של הבעיה לפני שנגמר הזמן. רק 20% מהמשתתפים שקיבלו את הגירוי ההפוך היו מסוגלים לפתור את הבעיה, שזה בערך אותו האחוז כמו האנשים שקיבלו גירוי מזויף. המחקר הזה הוא דוגמה ברורה לכך ש-tDCS יכול לשפר את יכולת פתרון בעיות [5].

ויזיכרון

בכל פעם שאתם פוגשים חבר או חברה, אתם קודם כל לומדים את השם שלו או שלה. במהלך המפגשים הבאים אתם לעיתים קרובות צריכים להזכיר לעצמכם מה השם של האדם עד שהוא מופנם אצלכם. סוג הזיכרון הזה של ידע עובדתי נקרא זיכרון מפורש. כשאנו ישנים, המוח שלנו מגבש את הזיכרונות המפורשים החדשים שלמדנו במהלך היום אל תוך הזיכרון ארוך הטווח שלנו. חוקרים בגרמניה הראו שהפעלת tDCS בשינה יכולה להעצים את הזיכרון המפורש אצל מבוגרים בריאים. לפני הגירוי המשתתפים במחקר הזה למדו 46 זוגות מילים (כמו למשל כנף-ציפור). אחרי למידת זוגות המילים, חלק מהמשתתפים הלכו לישון, בעוד שאחרים נשארו ערים וצפו בווידיאו. חצי מהמשתתפים הישנים קיבלו גירוי חיובי לאונות הקדמיות שלהם וחצי קיבלו גירוי מזויף (ואותו הדבר עם משתתפים ערים). מיד אחרי ההתעוררות המשתתפים שישנו קיבלו מבחן שחזור מילים כדי לראות כמה טוב הם זוכרים את זוגות המילים שלמדו לפני השינה. המשתתפים הערים עשו את אותו הדבר אחרי שהם סיימו לצפות בווידיאו. התוצאות הראו כי משתתפים שקיבלו גירוי חיובי בזמן השינה היו מסוגלים לזכור זוגות מילים טוב יותר בהשוואה לאלה שלא ישנו ולאלה שקיבלו את הגירוי המזויף! גירוי חיובי לא סייע למשתתפים בקבוצה הערה לשפר את ביצועיהם במבחן השליפה ביחס לאלה שקיבלו גירוי מזויף [6]. הניסוי הזה לא רק מדגים את חשיבותה של שנת לילה טובה אלא גם את יכולתו של גירוי מוחי להעצים את הזיכרון.

מדוע המחקר הזה חשוב?

המחקר שדנו בו במאמר הזה מראה ש-tDCS יכול להיות כלי שימושי לשיפור תפקודים מוחיים שונים, כולל ויסות רגשי והעצמת תפקודים קוגניטיביים כמו למשל קשב, למידה, פתרון בעיות וזיכרון. אולם המחקר החשוב הזה גם מזכיר לנו כמה עוד נותר ללמוד. לגירוי מוחי יש פוטנציאל להשפיע באופן חיובי על האופן שבו אנו חושבים ומרגישים, אולם tDCS יכול נכון להיום לגשת רק לשכבות החיצוניות במוח. בשל כך, ישנם עדיין תפקודים מוחיים שלא נחקרו באמצעות הטכנולוגיה הזו. הטכנולוגיה עשויה להתקדם בעתיד, ולחקור מבנים עמוקים יותר במוח שנמצאים מתחת לקליפת המוח. השימוש ב-tDCS ככל הנראה ימשיך לגדול, אז עקבו אחרי הממצאים המלהיבים החדשים בגירוי מוחי!

מילון מונחים

תא עצב (נוירון - Neuron): ↑ תאים שממוקמים במוח אשר מעבדים מידע ומעבירים אותו בתוך המוח, כמו גם בין המוח לבין הגוף.

יון (Ion): ↑ חלקיק שטעון חשמלית.

אלקטרוכימי (Electrochemical): ↑ שימוש גם באנרגיה חשמלית וגם באנרגיה כימית.

קוגניציה (Cognition): ↑ התהליכים המנטליים שדרכם אנו חושבים, מבינים, מפנים קשב, פותרים בעיות, זוכרים מידע וקולטים את העולם שסביבנו.

הצהרת ניגוד אינטרסים

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