שתל מהפכני יכול לתת תקווה לחולי אלצהיימר

חוקרים בארה"ב פיתחו שתל אשר יכול לעזור למוחות הנכים לקודד זיכרונות. שתל זה נותן תקווה חדשה לחולי האלצהיימר ולחיילים פצועים שלא זוכרים את העבר קרוב. התותב, פותח באוניברסיטת דרום קליפורניה והמרכז הרפואי הבפטיסטי בשיתוף פעולה ארוך שנים, ומחייב השתלת אלקטרודות במוח.

המפתח למחקר הוא אלגוריתם מחשב המחקה את האיתות החשמלי המשמש את המוח לתרגם לטווח קצר זכרונות קבועים. שתל זה מאפשר לעקוף את האזור הפגוע או החולה. אף על פי שהמנגנון אינו בנוי על "קריאה" מהזיכרון, פענוח התוכן שלו נעשה על ידי מתן משמעות מהאות החשמלי.

התותב הוכיח את ביצועיו ויעילותו בניסויים ובבדיקות שנעשו על חולדות וקופים. אולם החוקרים אומרים כי בסופו של דבר השתל יוכל לעזור לטיפול במחלות ניווניות, כולל אלצהיימר, בכך שיאפשר לעקוף אותות מעגלים פגומים בהיפוקמפוס – מרכז הזיכרון של המוח.

מנגנון העבודה של השתל

תחושות וחוויות כמו מראות, קולות, ריחות או רגשות יוצרים אותות חשמליים מורכבים, שעוברות בהיפוקמפוס. תהליך עצבי זה כרוך בקידוד מחדש, כך שתחושות אלו צריכים להיות בעלי אותות חשמליים שונים לגמרי בזמן שהם מתאכסנים לטווח ארוך.

נזק שנוצר ומפריע לתרגום ולקידוד עלול למנוע את היווצרות הזיכרונות לטווח ארוך למרות שהזיכרונות הישנים ישרדו. מסיבה זו אנשים עם נזק מוחי או לאחר אירועים מוחיים זוכרים דברים שקרו בעבר הרחוק ולא את אלו המתרחשים בהווה או בעבר הקרוב.

אלגוריתם התרגום, אשר נגזר מהניסויים בבעלי חיים, אומץ והותאם לבני אדם לאחר ניסוי ולמידה בתשעה אנשים עם אפילפסיה אשר עברו השתלת אלקטרודות בהיפוקמפוס לטיפול בהתקפים כרוניים.

החוקרים קראו את אותות הקלט והפלט החשמליים שנוצרו במוחם של החולים, בעת התנהלותם במשימות פשוטות, כמו ניסיון לזכירת מיקום צורות שונות על גבי מסך המחשב. תוצאות אלה שמשו בכדי לחדד את האלגוריתם עד לרמת דיוק של 90 אחוזים. יכולת חיזוי האותות העצביים עם המודל מצביעה על כך שהוא יכול לשמש כמכשיר תומך או מחליף של חלק פגוע במוח.

חדשנות המוצר

מאמצי השיקום של אובדן הזיכרון בשל מחלת האלצהיימר הובילו להשתלת תותב דמוי קוצב לב ב fornix של החולים. Fornix היא מערכת הפלט העיקרית של ההיפוקמפוס, המהווה את אחד ממרכיבי מערכות הזיכרון ביונקים.

בפרימטים, ישנה הרחבה יחסית של מבנים בקליפת המוח, ומכאן חשיבותם. האסטרטגיה הכללית של קבוצת המחקר נבעה מההנחה שפעילות הנוירון הינה "לפענח" את השכבות השטחיות של קליפת המוח, שככל הנראה יוצרות קשרים פונקציונליים חיוניים לתאי העצב בשכבה העמוקה יותר, ומעוררת נוירונים עמוקים אלה באופן שמחקה את הדרך בה הם בדרך כלל מגיבים לקלט השטחי במצב הבריא.

הפעילות של הנוירונים בשכבה העמוקה מייצגת, לפחות בתאוריה, סיכום של מה שקורה בתוך אזור מסוים. גישת החוקרים הייתה להקליט בו זמנית את פעילות שני הנוירונים בשכבה העליונה והתחתונה בכדי לבנות את מערך הנתונים על פעילותם. שיטות מתמטיות שימשו לאחר מכן לפענח לא רק את פעילות השכבות העליונות, אלא גם בכדי לייצג את תגובות תאי העצב בשכבה העמוקה. השימוש באלגוריתם בסוג ניסוי שכזה נעשה בפעם הראשונה על ידי קבוצת חוקרים זו. למעשה האלגוריתם לא מייצג את כל סוגי הקידוד העצבי, ולא מנסה להכליל את כל הפיזיולוגיה הבסיסית של תאי העצב. ולכן חוקרים אלו בעצם מטפלים במערכת אשר מהווה כ" קופסא שחורה" ומורכבת בכללותה מכניסות ויציאות של פלטים וקלטים. נדרשת עוד למידה ממושכת ומגוון ניסויים בכדי לאשרר את ממצאי הניסיונות הראשוניים ובכדי להציע איפול הלכה למעשה לחולי אלצהיימר.