מציאת טיפולים חדשים לפגיעה מוחית בעזרת חיות

אחד מתפקודיו העיקריים של המוח הוא זיכרון. כאשר אדם סובל מפגיעה מוחית, לעיתים קרובות הזיכרון נפגע. כדי לפתח טיפולים חדשים שיסייעו להחזיר את הזיכרון, מדענים צריכים לבחון תרופות רבות. לא אחת, מבחנים אלה מבוצעים באמצעות חיות מאחר שמחקר על בני אדם אמיתיים יקר הרבה יותר וקשה לביצוע. שימוש בחיות מאפשר למדענים לשחזר את אותו סוג הפגיעה בכל חיה, להריץ מבחנים כמה פעמים כדי לוודא שההתנהגות דומה, ולנסות תרופות חדשות אשר בטיחותן אינה ידועה. חולדות ועכברים הם בין החיות השכיחות ביותר שמצויות בשימוש מאחר שהם מתרבים מהר וקל לטפל בהם. במטרה לבחון אם תרופה חדשה פועלת לשיפור הזיכרון לאחר פגיעה מוחית, מדענים צריכים לגרום לפגיעה מוחית בקרב חולדות, ולתת למחציתן את התרופה החדשה. המחצית השנייה לא תקבל את התרופה (מה שידוע כקבוצת ביקורת). לאחר מכן, המדענים צריכים לערוך מבחן במטרה לבדוק אם הזיכרון בחולדות שקיבלו את התרופה החדשה היה טוב יותר ביחס לחולדות שלא קיבלו את התרופה.

כיצד בוחנים זיכרון אצל חולדה?

זו שאלה מצוינת! אין לנו מושג מה חולדה חושבת, והרבה פחות מכך מה היא זוכרת (איור 1). אין באפשרותנו לבקש ממנה לערוך מבחן בכתב. חולדה לא תגיב אם נבקש ממנה להניד את הראש ל''כן'' או ''לא'', וכך גם לא לאף שאלה שנשאל אותה.

אם כן, כיצד אנו משתמשים בחולדות בניסויים במטרה לבחון את תפקוד המוח, כמו למשל האם החולדה יכולה ללמוד מידע חדש או האם היא פיתחה זיכרון? כיצד נוכל לדעת לאֵילוּ חולדות יש פגם ביכולת ליזכור? וכיצד נוכל לקבוע אם תרופה חדשה מסייעת בשיקום מהיר יותר של מוחהּ של חולדה לאחר שנפגע?

ישנן כמה דרכים לבחון אם חולדה יכולה ללמוד זיכרונות חדשים. שיטה אחת נקראת מבוך המים של מוריס (איור 2). זהו סוג של חידה עבור החולדה, שנועד לבחון האם היא יכולה להשתפר בזכירת סביבתה כדי להימנע ממשהו בלתי נעים.

לא נעים? ובכן, חולדות יכולות לשחות, אך הן אינן אוהבות מים. לכן, כאשר מניחים אותן במְכַל מים מרובע, החולדות ישחו בהתלהבות כדי למצוא את דרכן החוצה. במבוך המים של מוריס, צדדי המכל גבוהים מדי כך שהחולדות אינן יכולות לצאת החוצה מהצדדים, לכן הן שוחות ברחבי המכל ומחפשות דרך אחרת לצאת מהמים.

במכל המים במבוך המים של מוריס, ישנוֹ משטח הממוקם מעט מתחת לפני השטח של המים. ברגע שהחולדות מוצאות את המשטח, הן מטפסות עליו מהר. אם כן, יכולתם לחשוב שבפעם הבאה שישימו את החולדות במים, הן פשוט יצטרכו לחפש את המשטח ולשחות אליו. זה בדיוק מה שהחולדות מנסות לעשות.

מבוך המים של מוריס מתעתע, מאחר שהמשטח חבוי ממש מתחת לפני השטח של המים... וכדי להפוך את המבחן קשה ממש, המים צבועים באמצעות גיר לבן כך שהחולדות אינן יכולות לראות את המשטח מתחת לפני השטח של המים. לכן, אף על פי שהמשטח נמצא תמיד באותו המיקום, הוא למעשה נסתר משדה הראייה של החולדות, וכדי למצוא אותו במהרה הן צריכות לזכור היכן הוא ממוקם במכל (איור 2).

בפעמים הראשונות שמניחים את החולדות במכל, הן לומדות היכן המשטח ממוקם ביחס לחפצים אחרים שהן יכולות לראות בחדר. בכל פעם שמניחים את החולדות במכל, הן מחפשות את המשטח מהר – זכרו, חולדות אינן אוהבות לשחות. ככל שהזיכרון של החולדות טוב יותר והן לומדות טוב יותר מהפעם הקודמת שבה היו במכל, כך הן ישחו מהר יותר ובקו ישר יותר לעבר המשטח.

אנו מודדים את המרחק שהחולדות מבצעות בדרך למשטח על פני כמה ניסיונות, כדי לקבוע כמה החולדות ''חכמות'', או כמה זיכרון יש להן.

המבחן האחרון

בניסוי הזה, בחנו כמדענים כמה תרופות במטרה לבדוק אם הן יוכלו לשפר זיכרון לאחר פגיעה מוחית טראומטית. ראשית, יצרנו פגיעה מוחית בקבוצה של חולדות. החולדות הפגועות התקשו במציאת המשטח בכל פעם ששמו אותן במכל, אף על פי שהן היו במכל כמה פעמים. הסיבה לכך היא שכתוצאה מבעיות הזיכרון שנגרמו בעקבות הפגיעה המוחית, החולדות לא היו מסוגלות ללמוד או לזכור היכן המשטח ממוקם.

במטרה לבחון אם התרופות שיפרו את הזיכרון, החולדות חולקו לקבוצות בהתבסס על סוג התרופה שהן קיבלו. לדוגמה, המדענים השתמשו ב-10 חולדות בכל קבוצה, כאשר כל חיה באותה הקבוצה מקבלת את אותה התרופה. אם אחת מהתרופות פועלת, אז החולדות בקבוצה זו יזכרו היכן המשטח ממוקם מתחת לפני השטח של המים, וישחו בקו ישר יותר ומהר יותר למשטח. הדבר נמדד על ידי מדידת מרחק – כמה רחוק החולדות שחו לפני שהן הגיעו למשטח, וזמן – כמה מהר החולדות מצאו את המשטח בכל פעם ששמו אותן במבוך. העקרונות המנחים הם שבהיבט המרחק – דרך קצרה יותר היא טובה יותר, ובהיבט הזמן – זמן קצר יותר הוא טוב יותר. המרחק והזמן מושווים בין כל קבוצות החיות בהתבסס על סוג התרופה שכל קבוצה קיבלה, וכן בהשוואה לחיות פגועות שלא קיבלו אף תרופה (קבוצת ביקורת). אם אחת מהקבוצות הפגינה ביצועים טובים הרבה יותר מקבוצות אחרות ו/או מהחיות בקבוצת הביקורת, המשמעות היא שהתרופה שיפרה את זיכרונן של החולדות בקבוצה זו, ועשויה להוות טיפול חדש לפגיעה מוחית!

מסקנות

אם כן, עכשיו אתם יודעים כיצד מדענים יכולים להשתמש בחולדות במסגרת עריכת ניסויים לבחינת תרופות חדשות שיסייעו לשיפור התאוששות מפגיעה מוחית. מדידת השיפור בזיכרון באמצעות מבוך מים היא כלי חשוב לחקירת האופן שבו תרופות פועלות בחיות. כאשר מדענים מזהים אֵילוּ תרופות בטוחות ופועלות על חיות באופן המיטבי, הם יכולים לעצב ניסויים קליניים נרחבים יותר במטרה לבחון את הטיפול בבני אדם.

תודות

המחבר מבקש להודות ל- Jessica Forsstrom עבור עבודת האומנות באיורים 1 ו- 2.

מילון מונחים

זיכרון (Memory): ↑ יכולתו של המוח לשחזר חוויות עבר או מידע.

ניסוי (Experiment): ↑ פעולה או תהליך שמבוצעים במטרה לגלות אם משהו פועל או נכון.

מבוך המים של מוריס (Morris Water Maze): ↑ אחת המטלות שמצויות בשימוש נרחב ביותר במדעי ההתנהגות לצורך חקירת התהליכים והמנגנונים של למידה ושל זיכרון בחולדות ובעכברים.

פגיעה מוחית טראומטית (Traumatic Brain Injury): ↑ כל פגיעה חמורה במוח, שעשויה להיגרם מאלימות או מתאונה.

קבוצת ניסוי/טיפול לעומת קבוצת ביקורת (Experimental/ Treatment Group Vs. Control Group): ↑ בניסוי, שתי קבוצות מטופלות באופן זהה, פרט לכך שקבוצה אחת (קבוצת הטיפול) מקבלת את ההתערבות (תרופה או טיפול), והקבוצה השנייה לא (קבוצת הביקורת).

ניסוי קליני (Clinical Trial): ↑ מחקר בבני אדם שמטרתו לבחון את הבטיחות ואת טיב הטיפול או ההתערבות.

הצהרת ניגוד אינטרסים

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