Frontiers for Young Minds

Frontiers for Young Minds
תפריט
תגלית חדשה פורסם: 9 בנובמבר, 2021

לא מרוכזים? ייתכן שהקלאוּסטרוּם שלכם אשם

תַקצִיר

כדי להצליח לקרוא את המשפטים האלה, מוחכם צריך להתעלם ממגוון של הסחות דעת – מראות, צלילים וריחות. עמידוּת להסחות דעת היא יכולת חיונית לחיי היום-יום שלנו, והיא מהווה אתגר מיוחד לאנשים שמתמודדים עם הפרעות קשב. במאמר שפרסמנו לאחרונה, שאלנו האם אזור חידתי במוח, שנקרא הקלאוּסטרוּם, מסייע בעמידוּת בפני הסחות דעת. לצורך כך, פיתחנו שיטות שאִפשרו לנו להשתיק באופן ממוקד את הקלאוסטרום בעכברים. לאחר מכן, העמדנו את העכברים בפני משימות הדורשות קשב. מצאנו שעכברים אשר הקלאוסטרום שלהם הושתק היו רגישים במיוחד להסחות דעת. תוצאות אלה מספקות רמז חשוב בנוגע לתפקודו של הקלאוסטרום, ואנו מקווים שהן יתרמו לפיתוח שיטות חדשות שיוכלו לסייע לאנשים המתמודדים עם הפרעות קשב.

בזמן קריאת המילים האלה, אתם מקדישים תשומת לב לאותיות השחורות על הדף הלבן. כדי לעשות זאת, מוחכם צריך להתעלם ממגוון של עצמים וגירויים אחרים סביב. הוא נדרש “לשים בצד” חלקים גדולים מתוך מה שאתם רואים, למשל קירות ביתכם, או מקשי המקלדת. מוחכם צריך גם לסנן קולות מסביבתכם, ולהתעלם ממנח גופכם על הכיסא. דמיינו לרגע מה היה קורה אילו מוחכם לא היה מבדיל בין מידע חשוב להסחת דעת. אם הכול היה חשוב, האם הייתם מסוגלים להתרכז?

במילים אחרות, כדי לשמור על קשב, מוחנו צריך לבצע כל הזמן שתי פעולות משלימות [1]:

(1) להדגיש מידע חשוב ורלוונטי – כמו האיש בגופייה האדומה בתמונה.

(2) להזניח מידע פחות חשוב, שאינו רלוונטי – כל שאר הפרטים והדמויות בתמונה הזו, למשל.

היכולת הזו, להתרכז ולהתעלם מהסחות דעת, פגועה ואינה מתפקדת היטב אצל אנשים עם הפרעות קשב. בהפרעת קשב יש פעמים רבות קושי בהפרדה בין האירועים החשובים בעולם, ובין אלה שהם בעדיפות נמוכה יותר, ואשר כרגע, בזמן ביצוע משימה, אפשר להתעלם מהם.

איך כל זה קשור למוח?

אף על פי שמוחנו הוא איבר אחד, ניתן להגדיר כ-1,000 תתי-אזורים במוח. כל אחד מהם תורם יכולות ייחודיות שמסייעות לתפקודים השונים של המוח: עיבוד של מידע מהחושים, שימור זיכרונות, הכוונת המחשבות ושליחת פקודות לשרירי הגוף. בואו נניח שיש אזור במוח שמתמחה בהשתקה של מידע בלתי רלוונטי וסינונו. אלה תכונות הייתם מצפים שיהיו לאזור הזה?

הקלאוסטרום – אזור חידתי במוח

אזור במוח שמסנן מידע לא חשוב אמור ודאי לקבל מידע מאזורים במוח שאחראים על חושים שונים, כדי לדעת מה לסנן החוצה. זאת ועוד, הוא צריך לתקשר עם אזורים במוח שמכוונים את הקשב שלנו. אזור אחד במוח שעונה לדרישות האלה הוא הקלאוסטרום. זהו אזור מסקרן, שמְתַקְשֵׁר עם אזורים רבים אחרים, ומתעדכן בכל המידע החושי הַזָּמִין למוח (מידע על מראות, צלילים, ריחות ועוד) [3 ,2]. אף שהקלאוסטרום הוא אזור קטן יחסית במוח, הוא אחד מהמקושרים ביותר ביחס לגודלו [4].

כפי שניתן לראות באיור 1, הקלאוסטרום נמצא עמוק במוח, והוא בעל צורה של יריעה דקה וארוכה. שמו תואם את מיקומו במוח – משמעות המילה “קלאוסטרום” בלטינית היא חבוי או סגור, בדומה לקלאוסטרופוביה (פחד ממקומות סגורים וצפופים). הקלאוסטרום משך את תשומת ליבם של חוקרים, אשר מאז גילויו הסתקרנו לגבי ייעודו של אזור זה במוח. באותה המידה הוא גם תִּסְכֵּל את החוקרים, משום שהם לא הצליחו לזהות שיטה שבה יוכלו להבין מה תפקידו. כדי להבין מה התפקיד של אזור במוח, חוקרים נוהגים לפגוע בפעילות התקינה שלו, במטרה לזהות אלה יכולות נפגעו. זה היה כמעט בלתי אפשרי בקלאוסטרום, בגלל הממדים הקטנים שלו, מיקומו המאתגר וצורתו הבלתי שגרתית. זה היה המצב עד שגל אטלן, אנה טרם ועמיתיהם - חוקרים במעבדה של פרופסור ציתרי באוניברסיטה העברית בירושלים - מצאו דרך להשתיק באופן ממוקד תאים בקלאוסטרום [5].

איור 1 - קשרים בין הקלאוסטרום לאזורים שונים בקליפת המוח.
  • איור 1 - קשרים בין הקלאוסטרום לאזורים שונים בקליפת המוח.
  • מבט מהצד על מוח של מכרסמים. הקלאוסטרום (צבעוני באמצע) מתַקשר עם מגוון אזורים שאחראים לעיבוד של מה שאנו רואים (Visual, בכתום), שומעים (Auditory, בירוק), ממששים (Sensory-Motor, באדום) ומריחים (Olfactory, בסגול). הקלאוסטרום מתקשר באופן הדדי גם עם אזורים שאחראים על הכוונת הקשב שלנו ושולטים בהתנהגות. הם נמצאים בחלק הקדמי של קליפת המוח – Prefrontal Cortex, ובקיצור PFC. מתוך: [2].

איך משתיקים את הקלאוסטרום?

כדי להבין איך גל ואנה הצליחו להתמודד עם האתגר שתיארנו, ולהשתיק את הקלאוסטרום, אנו צריכים להבין מאפיין יסודי של תאים. גופנו מורכב ממספר עצום ובלתי נתפס של תאים – כמאה מיליארד! כל התאים שלנו חולקים את אותו “קוד” - הדנ“א - שאחראי להגדרת פעולה מרכזית המבוצעת על ידי תאים, ייצור חלבונים. ניתן לדמיין חלבונים כמכונות קטנות, אשר לכל אחת מהן יש תפקיד ייחודי. תאים בגופנו נבדלים בכך שהם מייצרים חלבונים שונים, שמאפשרים להם לבצע תפקידים שונים. המוגלובין, למשל, הוא חלבון נושא חמצן, אשר מצוי בתאי דם אדומים.

קבוצת המחקר של פרופסור ציתרי גילתה שתאי עצב בקלאוסטרום מייצרים חלבון בשם Egr2. החלבון הזה מבדיל בין תאים בקלאוסטרום לבין תאים באזורים אחרים שסמוכים אליו, ולכן נקרא ”סַמָּן של תאים בקלאוסטרום“. התגלית הזו אפשרה לחוקרים להשתמש בעכברים, כבעלי חיים מהונדסים גנטית (טרנסגניים), כדי להשפיע רק על תאים שמבטאים את החלבון Egr2. כחלק מהתהליך החוקרים הנדסו עכברים אלה כך שכל התאים בגופם שמייצרים Egr2 ייצרו גם חלבון מסוים. בשלב הבא החדירו החוקרים לאזור הקלאוסטרום וירוס, אשר החלבון הנוסף שייצרו העכברים מאפשר לו להתבטא, והוא מהונדס כך שישתיק רק תאים שמייצרים Egr2. היכולת להשתיק תאי עצב בקלאוסטרום בצורה סלקטיבית (ממוקדת), אפשרה לחוקרים, בפעם הראשונה, לבחון את תפקידו של הקלאוסטרום.

קלאוסטרום – המגן שלנו מפני הסחות דעת

עד כה במאמר, למדנו על המיקום של הקלאוסטרום והקישוּריוּת שלו, כמו גם על שיטה שמאפשרת השתקה של פעילותו. עכשיו אנו יכולים לשאול – האם הקלאוסטרום קשור לקשב? האם הוא עוזר לנו להיות מרוכזים ולהישאר עמידים להסחות דעת?

כדי לענות על השאלות האלה, גל ואנה, עם נועה פרץ-ריבלין, ביצעו את הניסוי הבא. עכברים חיו בכלוב שהיה מחובר לשני מקורות מים (איור 2A). כאשר עכבר ניגש למקורות המים האלה, הופיע לרגע קצר אור מעל אחד המקורות. העכבר היה צריך לשים לב לאור ולהגיב במהירות על ידי ליקוק של חיישן, כדי לקבל טיפה של מים. בחלק מהמקרים, נשמע רעש בזמן שהאור נדלק, ששימש כהסחת דעת. הביצועים של העכברים במשימה נמדדו כאחוז הפעמים שהם קיבלו טיפה, כלומר ליקקו את המיקום המתאים, מתוך כל ניסיונותיהם.

איור 2 - השתקה של הקלאוסטרום גורמת לעכברים להיות רגישים להסחות דעת.
  • איור 2 - השתקה של הקלאוסטרום גורמת לעכברים להיות רגישים להסחות דעת.
  • (A) תיאור המשימה: כאשר העכבר ניגש למקורות המים, נדלק אור מעל אחד המקורות. לעכבר יש פרק זמן קצוב ללקק את מקור המים המואר. ליקוק בזמן המתאים ובמקור המים המתאים נחשב כ”הצלחה". בחלק מהפעמים, מושמע רעש בעת הדלקת האור. הרעש נועד להסיח את דעתם של העכברים. (B) גרף שמתאר את שיעור ההצלחות מתוך כלל הניסיונות בארבעה מצבים: (1) קבוצת הביקורת (קלאוסטרום תקין) ללא רעש – שיעור ההצלחה גבוה, בערך 65%; (2) קבוצת הביקורת בניסיונות שבהם הושמע רעש – שיעור ההצלחה נשאר דומה; (3) קבוצת הניסוי (קלאוסטרום מושתק) ללא רעש – שיעור ההצלחה דומה לקבוצת הביקורת ללא רעש; (4) קבוצת הניסוי בניסיונות שבהם הושמע רעש – שיעור ההצלחה ירד משמעותית, ועומד על כ-40%.

החוקרים השוו בין עכברים שהקלאוסטרום שלהם היה מושתק ובין עכברי ביקורת, בעלי קלאוסטרום תקין. הם שמו לב לדפוס מעניין: בהיעדר הסחת דעת, שתי קבוצות העכברים הגיעו לביצועים דומים – שתיהן הצליחו בערך 65% מהפעמים. לעומת זאת כאשר הייתה הסחת דעת, שיעור ההצלחות של עכברים שהקלאוסטרום שלהם הושתק ירד מ-65% ל-40%. קבוצת הביקורת לא הושפעה מהסחת הדעת (איור 2B).

תוצאות הניסוי הזה מלמדות אותנו שפעילות תקינה של הקלאוסטרום היא חיונית כדי שעכברים יוכלו להתעלם מהסחות דעת. חשוב להדגיש שמדובר בניסוי מלאכותי מאוד – עכברים בטבע לא צריכים ללקק מקור מים שמסומן באור כדי לקבל טיפת מים. במטרה לבחון את התפקיד של הקלאוסטרום בסביבה טבעית יותר, גל ואנה ביצעו ניסוי נוסף עם עכברות אימהות וגוריהן. אימהות בטבע, לאו דווקא עכברות, נוהגות לעקוב אחר המיקום של הגורים שלהן באמצעות מרבּית החושים - ראייה, ריח ושמיעה - ולאסוף את הגורים חזרה לקן אם הם מתרחקים. קחו לדוגמה מצב שבו אתם אחראים על האחים הצעירים שלכם בקניון או בקולנוע. האם אתם יכולים להרשות לעצמכם להיות מוסחי דעת ולא לשים לב אליהם?

גל ואנה ביקשו לראות אם העכברות האימהות תלויות בקלאוסטרום שלהן כדי לבצע החזרה של גור לקן בנוכחות של הסחת דעת. לצורך כך, הם לקחו גורים צעירים ומיקמו אותם בזה אחר זה בקופסה, מרחק קצר מהאֵם (איור 3A). הם השוו את הזמן שלקח לאימהות רגילות להחזיר את הגורים לקן, לעומת אימהות שהקלאוסטרום שלהן הושתק. בדומה לניסוי הקודם, בחלק מהמקרים הם כללו רעש כהסחת דעת. כפי שניתן לראות באיור 3B, הסחת הדעת לא השפיעה על הביצועים של אימהות בקבוצת הביקורת. לעומת זאת הייתה לה השפעה דרמטית על האימהות שהקלאוסטרום שלהן הושתק. הזמן הממוצע שלקח להן להחזיר את הגורים עלה מ-20 שניות ליותר מדקה.

איור 3 - השתקה של הקלאוסטרום מעלה את הרגישות של אימהות להסחות דעת בזמן החזרה של גורים לקן.
  • איור 3 - השתקה של הקלאוסטרום מעלה את הרגישות של אימהות להסחות דעת בזמן החזרה של גורים לקן.
  • (A) תיאור המשימה: החוקרים מיקמו את הגור במרחק מסוים מהאם, ומדדו את הזמן (בשניות) אשר לקח לה לגשת אליו ולהחזיר אותו לקן. (B) גרף המסכם את תוצאות הניסוי, מתאר את הזמן (בשניות) הממוצע שנדרש לאימהות כדי להחזיר את הגורים לקן, בארבעה מצבים: (1) עכברי ביקורת (קלאוסטרום תקין) ללא רעש – הזמן הממוצע הוא כ-15 שניות; (2) עכברי ביקורת עם רעש שמשמש כהסחת דעת – הזמן הממוצע נותר נמוך; (3) עכברי ניסוי (קלאוסטרום מושתק) ללא רעש – הזמן הממוצע דומה לקבוצת הביקורת, כ-20 שניות; (4) עכברי ניסוי בנוכחות רעש – הזמן הממוצע עלה משמעותית. לאימהות לקח יותר מדקה להחזיר את הגורים לקן.

סיכום

כדי לשמור על קשב, מוחנו צריך לסנן כמות אדירה של מידע לא רלוונטי. קבוצת המחקר שלנו העלתה את ההשערה שהקלאוסטרום יכול להיות מועמד טוב לביצוע המשימה הזו. לצורך בחינת ההשערה, החוקרים השתמשו בכלים גנטיים כדי להשתיק את הקלאוסטרום, ולהשוות בין עכברים עם קלאוסטרום מושתק לעכברים בעלי קלאוסטרום שמתפקד באופן טבעי. במצבים שבהם לא הייתה הסחת דעת, לא היו הבדלים בין הקבוצות. לעומת זאת בנוכחות הסחת הדעת, הייתה ירידה בתפקוד של העכברים שהקלאוסטרום שלהם הושתק.

האם המידע שלמדנו בעכברים יכול לסייע לנו להבין מה התפקוד של הקלאוסטרום בבני אדם? באופן כללי, כן. מידע מעכברים מספּק לנו כיוון טוב לגבי התפקוד של אזורי מוח שונים בבני אדם. יש דמיון רב במבנה המוח של עכבר ושל אדם, בחלוקה לאזורים ואפילו בקשרים והחיבורים בין אזורים. לצורך העניין, כאשר אמרנו שהקלאוסטרום הוא האזור המקושר ביותר במוח ביחס לגודלו, ציטטנו מחקר שבוצע בבני אדם [4]. בעכברים ראיתם תמונה דומה (כפי שניתן להתרשם מאיור 1, המבוסס על מאמר [2]).

המחקר מעלה שורת שאלות מעניינות. בעולם מלא בהסחות דעת, האם אנו יכולים לגרום לקלאוסטרום לעבוד קשה מהרגיל ולשפר את הקשב שלנו? איך הקלאוסטרום יודע איזה מידע הוא חשוב ומה צריך לסנן? מה בדיוק הקלאוסטרום עושה כדי לעזור לנו לסנן מידע בלתי רלוונטי? מהם התפקידים האחרים של הקלאוסטרום? ולבסוף – האם ניתן להשתמש בידע שצברנו כדי לסייע לאנשים המתמודדים עם הפרעות קשב?

המחקר שאנו מבצעים כרגע במעבדה מכוון לענות על מכלול השאלות האלה.

מילון מונחים

הפרעות קשב (Attention disorders): הפרעה מוחית שמובילה לשורה של אתגרים התנהגותיים כמו קושי לעקוב אחר הוראות, קושי להתמקד לאורך זמן בביצוע מטלות ואי-הצלחה בסיום משימות ביעילות. אנשים עם הפרעות קשב נוטים להיות מוסחי דעת בקלות.

קלאוסטרום (Claustrum): אזור דק ומאורך הממוקם עמוק בתוך המוח, אשר מקיים אינטראקציה עם אזורי מוח רבים אחרים, המעורבים בתפקודים מוחיים מרובים.

חלבונים (Proteins): המכונות ואבני הבניין הקטנטנות של הטבע. חלבונים מייצרים אנרגיה מהמזון, מאפשרים לנו להזיז את השרירים שלנו, והם חיוניים לכמעט כל הפעולות שהתאים שלנו מבצעים.

Egr2 (Early Growth Response 2): זהו סוג מיוחד של חלבון השולט בייצור חלבונים רבים אחרים. Egr2 מיוצר בקלאסטרום, אך לא באזורים שכנים, מה שהופך אותו לסמן טוב עבור הקלאסטרום.

וירוס (Virus): מִקְטָע קצר של חומר תורשתי (DNA או RNA), המוקף במעטפת חלבונית. ניתן כיום לייצר וירוסים מהונדסים גנטית במעבדה, כדי להדביק תאים ספציפיים באורגניזם.

הצהרת ניגוד אינטרסים

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


מאמר המקור

Atlan, G., Terem, A., Peretz-Rivlin, N., Sehrawat, K., Gonzales, B. J., Pozner, G., et al. 2018. The claustrum supports resilience to distraction. Curr. Biol. 28:2752–62. doi: 10.1016/j.cub.2018.06.068


מקורות

[1] Mangun, G. 2020. How we pay attention. Front. Young Minds 8:29. doi: 10.3389/frym.2020.00029

[2] Atlan, G., Terem, A., Peretz-Rivlin, N., Groysman, M., and Citri, A. 2017. Mapping synaptic cortico-claustral connectivity in the mouse. J. Comp. Neurol. 525:1381–402. doi: 10.1002/cne.23997

[3] Goll, Y., Atlan, G., and Citri, A. 2015. Attention: the claustrum. Trends Neurosci. 38:486–95. doi: 10.1016/j.tins.2015.05.006

[4] Torgerson, C. M., Irimia, A., Goh, S. M., and Van Horn, J. D. 2015. The DTI connectivity of the human claustrum. Hum. Brain Mapp. 36:827–38. doi: 10.1002/hbm.22667

[5] Atlan, G., Terem, A., Peretz-Rivlin, N., Sehrawat, K., Gonzales, B. J., Pozner, G., et al. 2018. The claustrum supports resilience to distraction. Curr. Biol. 28:2752–62. doi: 10.1016/j.cub.2018.06.068