תקשורת מוח-גוף

הגוף והמוח מְתַקְשְׁרִים זה עם זה בכל רגע, לאורך כל חיינו. תקשורת זו חיונית לבריאותנו הגופנית והנפשית – כיצד היא מתרחשת? לפי התיאוריות המסורתיות בנושא, כאשר חל שינוי בגופנו, למשל ספיגת מזון במערכת העיכול או עליית חום הגוף, המסר על כך עובר למוחנו, והמוח מגיב על ידי שליחת פקודות לשינויים בגוף, דוגמת הפעלת מערכת העיכול או הזעה לקירור הגוף. מצב זה דומה לבקרת מיזוג אוויר בביתנו – כאשר נהיה חם מדי, חיישן חש בכך ושולח מסר למזגן שיקרר יותר.

דמיינו שאתם מתהלכים ברחוב, עבר זמן רב מאז שאכלתם את ארוחת הצוהריים, ואתם רעבים מאוד. אם יגיע לאפכם ריח מאכל טעים, הדבר יגרום מיד להפעלת תגובה מורכבת ומתואמת בכל גופכם – ריר יצטבר בפיכם; מיצי עיכול יופרשו במערכת העיכול; אינסוּלין (הורמון החשוב לספיגת סוכר בגוף) יופרש מהלבלב, ועוד. כל זה קורה עוד לפני שבכלל הגיע אוכל אל פיכם. דוגמה זו ממחישה כי מוחנו מבצע בקרה על תפקודי גופנו לא רק כתגובה לשינויים בגוף, אלא גם בציפייה לשינויים עתידיים. ואכן, כבר לפני יותר ממאה שנים המדען הרוסי אִיוָון פַּבְלוֹב חקר את התופעה ותיאר אותה. על מחקריו החשובים והחדשניים לתקופתו, הוא זכה בפרס נוֹבֶּל [1].

המוח מנבא שינויים עתידיים בתוך הגוף

אז מדוע צריך לחזות את העתיד כדי לבצע בקרה על תפקודי הגוף? מחקרים רבים בעקבות עבודתו של פבלוב הראו שאם מוֹנעים את הפעלת התחזיות המוחיות הללו, למשל על ידי הַכְנָסַת מזון ישירות לקיבה דרך צינורית, ללא התראה מראש, גופנו מתקשה לספוג את הסוכרים מהמזון, ונוצר מצב זמני הדומה למאפיינים של מחלת הסוכרת. הסיבה לכך היא שכאשר המזון כבר נמצא בתוך מערכת העיכול, תגובת הגוף אליו היא איטית מדי. חשוב לציין שתחזיות מוחיות מסוג זה הן בעלות משמעות לא רק לעיכול מזון, אלא גם לתפקודי גוף נוספים כמו שמירה על מאזן הנוזלים והמלחים של הגוף.

למידה מחוויות העבר היא רבת-חשיבוּת לבקרת המוח על תפקודי גוף תקינים. מוחנו יודע לחזות את צורכי הגוף על בסיס למידה מחוויות עבר. חוויות אלה הן חוויות פנימיות, כלומר שינויים בתוך גופנו. דוגמה קיצונית לכך היא למידה להימנע ממאכל שגרם לנו קלקול קיבה. אם ניתקל במאכל הזה שוב, ההימנעות עשויה להיות תגובת גועל לְמַרְאֵה המאכל המסוים, לריחו, או לטעמו. למידה מסוג זה חיונית להישרדות בעלי חיים בטבע – כך הם נמנעים ממזון מזיק וממחלות. למעשה, למידה מחוויות עבר היא כל כך מהירה, והזיכרון שנותר ממנה כה חזק וארוך-טווח, שמדענים משתמשים בה למחקר מנגנונים כלליים של למידה וזיכרון במוח. מה שמוחנו בעצם לומד במצבים האלה הוא קישור בין אירוע בעולם החיצוני לנו (לדוגמה, ריח של מאכל מסוים) לבין אירוע בתוך גופנו (למשל, שינויים במערכת העיכול הגורמים לבחילה או לכאב בטן, איור 1). אך כיצד מוחנו יוצר קישורים בין העולם החיצוני לעולם הפנימי? ומהי החשיבוּת של כך מֵעֵבֶר לבקרה על תפקודי הגוף?

אִינְסוּלָה – ’האי הבודד’ במוחנו שֶׁמְּקַשֵּׁר בין העולם הפנימי לעולם החיצוני

קליפת המוח, השכבה החיצונית הדקה והמפותלת של המוח שנמצאת מתחת לגולגולתנו, אחראית על התפקודים המתקדמים יותר של מוחנו כגון זיכרון; קֶשֶׁב; שפה; דמיון; קבלת החלטות ותכנון ארוך-טווח. באחד מהקפלים הפנימיים ביותר בקליפת המוח מתחבא אזור בשם אִינְסוּלָה. אזור זה קיבל את שמו בשל מיקומו המבודד בתוך קפל פנימי של קליפת המוח (insula – אי בודד בלטינית), אך האינסולה אינה באמת מתבודדת, היא מְתַקְשֶׁרֶת עם אזורים רבים מאוד במוח, ונחשבת לאחד האזורים ה’מקושרים’ יותר במוחנו (איור 2).

אחד המאפיינים הייחודיים של האינסולה בקליפת המוח הוא שאזור זה מקבל מידע חושי מפורט על המתרחש בתוך גופנו. בדומה לאזורים אחרים בקליפת המוח שקולטים דרך מערכות הראייה והשמיעה מידע מן העולם שבחוץ, האינסולה היא האזור בקליפת המוח האחראי לְחִישַׁת המתרחש בתוך הגוף. הבנתנו את ארגון קליפת המוח עוצבה במידה רבה בעקבות המחקרים של רופא המוח, הנוירולוג הקנדי וַיְילְדֶר פֶּנְפִילְד בשנות הארבעים של המאה העשרים. פנפילד מיפה את תפקוד החלקים השונים של קליפת המוח כשהתכונן לניתוח בחולים במחלת הנפילה (אפילפסיה). כדי לדעת היכן לנתח, והיכן להיזהר במיוחד לא לפגוע, הפעיל פנפילד גירוי חשמלי מקומי חלש בקליפת המוח של החולים. למשל, כאשר הוא גירה באזור של חישת מגע ביד, החולים דיווחו שהם מרגישים מגע בידם. באופן דומה, כאשר הוא גירה חשמלית את האינסולה, החולים דיווחו על תחושות פנימיות, בעיקר במערכת העיכול, כמו ’פרפרים בבטן’ או בחילה. נוסף על כך פנפילד גילה שגירוי חשמלי של האינסולה מפעיל תנועות מעיים, בדומה לתנועות המתרחשות בעת עיכול מזון. כעבור שנים רבות, כאשר התפתחו טכנולוגיות דִּמּוּת מוחי המאפשרות לחוקרים “להתבונן” בפעילות מוחית של נבדקים אנושיים ממש בזמן התרחשותה, חוקרים גילו שהאינסולה רגישה לשינויים רבים בפנים הגוף. עם אלה נמנים למשל שינויים בלחץ הדם; בקצב הלב; בנשימה; בטמפרטורה, וכמובן במערכת העיכול. כמו כן חוקרים גילו שפרט לשינויים בתוך הגוף, האינסולה רגישה גם לאירועים בעולם סביבנו. למעשה, האינסולה נחשבת לחלק מרכזי ברשת של כמה אזורים במוח שמעבדים יחד מידע על אירועים יוצאי דופן או בולטים במיוחד בעולם סביבנו – רשת הַבּוֹלְטוּת (network the salience). לסיכום, האינסולה שבמוחנו מקשרת בין העולם הפנימי לעולם החיצוני, ומייצרת תחזיות על שינויים עתידיים בגוף לאור למידה מחוויות עבר – למשל, ללמוד להימנע ממאכל שגרם בעבר לבחילה, או לחפש מאכל שכבר ידוע כטעים ומזין [2]. האם כל זה חשוב רק לאכילה? ומה הקשר של זה לרגשות?

האינסולה שותפה לעיבוד החוויה הרגשית

למידת קשרים בין אירועים חיצוניים ופנימיים אינה מאפיינת רק בקרה על תפקודי הגוף. שינויים גופניים כמו דפיקות לב חזקות או עלייה בלחץ הדם, מהווים חלק בלתי נפרד מהאופן שבו אנו חווים רגשות. ואכן, ישנן תיאוריות פסיכולוגיות רבות שלפיהן החוויה הרגשית מושפעת מהאופן שבו אנו מפרשׁים שינויים פנימיים בתוך גופנו, ואולי אפילו נקבעת על פיו במידה מסוימת. כך לדוגמה נפרשׁ דפיקות לב מוגברות באופן שונה אם הן מתרחשות רגע לפני עלייה לבמה להופעת בכורה בפני קהל (“אוי, יש לי פחד קהל”), או לאחר ריצה ממושכת (“הלב שלי דופק מרוב מאמץ”). באופן דומה, תחושה של ’פרפרים בבטן’, או בחילה קלה, תקבל פרשנות שונה על ידי מוחנו, ולכן תעורר בנו רגשות שונים, אם היא נחווית לאחר שאכלנו יותר מדי עוגה (“אכלתי כל כך הרבה עד שיש לי בחילה”), או רגע לפני עלייה לבמה להופעה ראשונה בפני קהל (“אוי, יש לי פחד קהל”). בשל תפקידה המרכזי בקישור בין החיצוני והפנימי, האינסולה נחשבת למוקד מרכזי של הרשת העצבית במוחנו אשר גורמת לחוויה הרגשית שלנו. כלומר, תפקידה העיקרי של האינסולה בחוויה הרגשית הוא בדיוק קישור בין אותות מהגוף (למשל, תחושת בחילה קלה או דפיקות לב) לעולם סביבנו (מראֵה הקהל כשעולים לבמה להופעת בכורה) [3].

שינויים בפעילות האינסולה מְדֻוָּחִים שוב ושוב במחקרים מדעיים כקשורים למגוון בעיות פסיכיאטריות: הפרעות אכילה כגון אנורקסיה נרבוזה; התמכרות לסמים; דיכאון וחרדה. מעורבותה של האינסולה בעיבוד החוויה הרגשית יכולה להסביר זאת. חוקרים רבים סבורים כי בבעיות פסיכיאטריות שונות ישנם שינויים באופן שבו מוחנו מפרשׁ אותות מתוך הגוף. למשל, לפי תיאוריות בנושא, חרדה קשורה לרגישוּת יתר לאותות מהגוף, בעוד שדיכאון קשור לרגישוּת מופחתת אליהם. כדי להמחיש זאת, נבחן דוגמה קיצונית – הפרעת פָּנִיקָה. בעת התקף פאניקה אדם עלול לחוות קוצר נשימה קל, אך רגישות יתר לקוצר הנשימה הקל תגרום לתגובה רגשית חזקה יותר שרק תגביר את קוצר הנשימה במידה הולכת וגדלה, עד לכדי חוויה של חוסר יכולת לנשום. ואכן, ישנן עדויות מחקריות לכך שהתקפי פאניקה קשורים גם לשינויים בפעילות האינסולה. לסיכום, כיום ישנוֹ עניין גובר בחֵקֶר מנגנוני התקשורת בין הגוף למוח, מתוך ההבנה שתקשורת זו חשובה לתחומים רבים בבריאות הגוף והנפש [4].

בּאֵילוּ דרכים אנו חוקרים את האינסולה כיום?

כיצד ניתן לפענח את מנגנוני התקשורת בין הגוף למוח? כדי לעשות זאת עלינו להביא בחשבון שתופעות גופניות רבות משתנות בו-זמנית, כל הזמן (לחץ דם, קצב נשימה, רמות סוכר בדם וכדומה), אך למרות זאת עלינו לערוך ניסויים שיבודדו תופעה גופנית אחת בכל פעם. למשל, למדוד בנפרד את רמות הסוכר בדם, או את תכולת מערכת העיכול, או את קצב הלב, או את לחץ הדם; או לשלוט בכל אחד מאלה בנפרד. בכל ניסוי מודדים מספר תופעות גופניות, משנים תופעה גופנית אחת ומודדים או שולטים בפעילות העצבית באינסולה. כך נוכל להבין כיצד האינסולה מגיבה לשינויים הרבים בגופנו, וגם כיצד היא מבצעת בקרה על תפקודי הגוף לאור שינויים בעולם סביבנו. בקבוצת המחקר שלי במכון ויצמן למדע, אנו עורכים ניסויים שכאלה בחיות מוֹדֶל (עכברים) ובנבדקים אנושיים. פיתוחים טכנולוגיים חדשים מאפשרים לנו “לקרוא” דפוסי פעילות מורכבים באינסולה (המכונים ’הקוד העצבי’) ולפענחם, על ידי רישום פעילותם של מאות ואף אלפי תאי עָצָב באינסולה בו בזמן, בתגובה לאירועים חיצוניים ופנימיים [6 ,5]. נוסף על רישום הפעילות באינסולה, אנו יכולים לשלוט בפעילותה בחיות מוֹדֶל, כלומר “להכתיב” ישירות לאינסולה דפוסי פעילות חשמלית מורכבים באופן מלאכותי באמצעות שילוב בין שיטות גנטיות ואופטיות חדישות.

כך אנו יכולים למשל לרשום פעילות של מאות תאים באינסולה בו-זמנית בתגובה לריח של מאכל, ולזהוֹת רק את אותם תאים שהגיבו לריח המאכל. אז ביכולתנו להפעיל באופן מלאכותי, בהיעדר כל ריח אמיתי, רק את התאים שהגיבו לריח. כך ניצור באינסולה ציפייה מלאכותית לאוכל (עקב הפעלה ספציפית של התאים שהגיבו לריחו), ונוכל למדוד כיצד היא משפיעה על תפקודי הגוף.

אנו מקווים שמחקרים מסוג זה יספקו תובנות משמעותיות לגבי המנגנונים שבהם המוח והגוף מְתַקְשְׁרִים זה עם זה. מחקרים רבים מראים כי במגוון רב של בעיות פסיכיאטריות ובריאותיות ישנם שינויים בתקשורת בין מוחנו לגופנו [4]. לכן, אנו מקווים שהתובנות ממחקרינו וממחקרים רבים של אחרים בתחום, יוכלו בעתיד להוות בסיס ליצירת גישות טיפוליות חדשות למחלות המתאפיינות בשינויים בגופנו, במוחנו, ובתקשורת ביניהם.

מילון מונחים

קליפת המוח (Cerebral cortex): ↑ השכבה החיצונית של המוח ביונקים. קליפת המוח מעורבת בתפקודים המתקדמים יותר של מוחנו כגון זיכרון; קשב; שפה; דמיון; קבלת החלטות ותכנון ארוך-טווח.

אינסולה (Insula): ↑ אחד מחלקי קליפת המוח, אשר נסתרת בתוך קפל עמוק במיוחד בקליפה. האינסולה מעורבת בחישה של תפקודי הגוף ובקרה עליהם; בחוש הטעם; ברגשות, ובמוּדעוּת לתחושות כגון רעב, כאב ועייפות.

דימות מוחי (Neuroimaging): ↑ שימוש בטכנולוגיות שונות כגון MRI ו-CT, ליצירת דימות או מיפוי של מבנה המוח ותפקודו. דימות מוחי משמש לצורכי רפואה ומחקר מדעי.

רשת הבּוֹלטוּת (Salience network): ↑ רשת אזורים במוח, המגיבים לאירועים משמעותיים ובולטים עבורו. הרשת מנטרת ללא הפסק אירועים חיצוניים, מזוהה עם זיהוי וסינון גירויים בעלי בולטוּת ורלוונטיוּת ועם הפניית הקֶשֶׁב לאירועים בולטים בסביבה.

חיית מודל (Animal model): ↑ בדרך כלל חיית מעבדה, בשונה מחיות משק (חקלאות) או מחיות בר (מחקר שדה), אשר לה תכונות המאפשרות עריכת מחקר שתוצאותיו יכולות לסייע בהֲבָנַת הביולוגיה בחיות אחרות ובבני אדם.

הצהרת ניגוד אינטרסים

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