‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪78‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫המארגן מפריש פקטורים המבטלים את פעילות מנגנוני עיכוב הכניסה לגורל הנוירונלי‪ ,‬הוא ברירת‬ ‫המחדל של האקטודרם‪ .‬בשלב השני‪ ,‬גרדיינט פקטורי המארגן משפיע על התאמת הגורל הנוירונלי לציר‬ ‫הקדמי‪-‬אחורי )מוח‪-‬חוט שדרה(‪.‬‬ ‫לאחר שהתקבלה מחוייבות של איזור מסויים באקטודרם לגורל נוירונלי‪ ,‬עולה השאלה כיצד תתפתח‬ ‫מערכת העצבים‪ .‬התפתחות זו נעשית במספר שלבים‪:‬‬ ‫•‬ ‫פרוליפרציה – מערכת העצבים המפותחת מכילה מאות מיליוני תאים ולכן נדרש שלב של חלוקה‬ ‫מאסיבית של התאים על מנת שייצרו את צינור העצבים‪.‬‬ ‫•‬ ‫נוירונים פוסט מיטוטיים – נוירונים הם תאים פוסט‪-‬מיטוטיים‪ ,‬שאינם מתחלקים‪ .‬שלב זה מכין‬ ‫אותם לשלב שבו הם יתחילו לקבל את תכונותיהם הסופיות כנוירונים‪.‬‬ ‫•‬ ‫נדידה והתמיינות – תאים מתחלקים באיזור מוגדר בעובר אולם לאחר שהפכו פוסט‪-‬מיטוטיים‬ ‫עליהם לנדוד לאיזור בו הנוירונים הבוגרים יוכלו להתנחל ולקבל את תכונותיהם הספציפיות בהתאם‬ ‫לרקמה בה הם נמצאים‪.27‬‬ ‫•‬ ‫צמיחת השלוחות – נוירונים שולחים את שלוחות האקסונים והדנדריטים )בסדר זה(‪.‬‬ ‫תהליכים אלו יכולים להתרחש בו זמנית‪.‬‬ ‫שלב החלוקה‬ ‫התאים הנמצאים בצינור העצבים מתחילים להתחלק‪ .‬איזור החלוקה )‪ Germinal Zone‬או‬ ‫‪ (Neuroepithelium‬הינו איזור הצינור הקרוב ל‪ lumen-‬של הצינור וניתן להבחין בו בשני תת‪-‬‬ ‫איזורים‪:‬‬ ‫•‬ ‫‪ –Ventricular zone‬קרוב יותר לחלל‪.‬‬ ‫•‬ ‫‪ – Marginal Zone‬חיצוני יותר‪.‬‬ ‫בבחינה מעמיקה של איזור ה‪Germinal Zone-‬‬ ‫ובבחינת ההתנהגות והמורפולוגיה של התאים‬ ‫באיזור‪ ,‬נראה שהתאים בצורת גוף בעל שלוחות –‬ ‫כאשר שלוחה אחת פונה ל‪ lumen-‬והשנייה לשטח‬ ‫הפנים החיצוני של הצינור‪.‬‬ ‫‪ 27‬שימו לב‪ :‬תאי האקטודרם העצביים מתחלקים עד לקבלת מעין אב‪-‬טיפוס‪ ,‬ואז מגיעים למצב פוסט‪-‬מיטוטי‪ ,‬נודדים ועוברים‬ ‫התמיינות סופית‪ .‬זאת לעומת תאי ה‪ Neural Crest-‬שנודדים תחילה ורק לאחר התנחלותם באתר המטרה מתחילים‬ ‫בפרוליפרציה‪.‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪79‬‬ ‫כשבוחנים את גרעין התא נראה שהגרעין משנה את מיקומו כתלות בשלב מחזור התא‪ :‬כאשר התא ב‪-‬‬ ‫‪ G1‬הגרעין נמצא באיזור הונטריקולרי; עם הכניסה לחלוקה )שלב ‪ ,(S‬הוא מתקדם לעבר קרום המוח ואז‬ ‫הוא מתחיל לרדת‪ .‬בשלב ‪ G2‬חזרה לאיזור הונטריקולרי‪ ,‬בו מתקיימת החלוקה )‪ .(M‬לאחר מכן‪ ,‬אם‬ ‫ישנה עוד חלוקה‪ ,‬המחזור הזה מתחיל מחדש‪ .‬תאי הבת הופכים בסופו של דבר לתאים פוסט‪-‬מיטוטיים‬ ‫ואז מתחילים לעבור התמיינות לכיוון נוירונלי‪.‬‬ ‫המונח לידת נוירון מתייחס למצב בו התא סיים את חלוקותיו ונותר תא פוסט‪-‬מיטוטי שנודד לעבר המקום בו‬ ‫הוא אמור להיות‪.‬‬ ‫חלוקה סימטרית ואסימטרית‬ ‫חלוקת תאים יכולה להתקיים בשני מישורים‪ ,‬אופקי ואנכי; עובדה‬ ‫זו מפרידה את החלוקה לשני סוגים‪ :‬סימטרי ואסימטרי‪.‬‬ ‫•‬ ‫חלוקה סימטרית יוצרת שני תאי בת זהים מבחינת‬ ‫תכונותיהם – יהיו מיטוטיים או פוסט מיטוטיים;‬ ‫•‬ ‫בחלוקה אסימטרית לשני התאים תכונות שונות‪ ,‬דוגמת‬ ‫חלוקת תאי הגזע שתא בת אחד נותר תא גזע והשני מתחיל‬ ‫תהליך התמיינות‪.‬‬ ‫כישור החלוקה של התאים המתחלקים יכול להתיישב על ציר אנכי‬ ‫או אופקי )ביחס לציר הסימטריה של התא(‪ .‬מתברר שבחלוקה‬ ‫אנכית גורל תאי הבת הוא סימטרי בעוד שבחלוקה אופקית גורל‬ ‫תאי הבת אסימטרי‪ .‬קביעת הגורל ההתפתחותי של תאי הבת‬ ‫נעשית דרך ציר כישור החלוקה‪.‬‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪80‬‬ ‫תמונות מיקרוסקופיות העוקבות אחר תאי ‪ Neuroepithelium‬לאורך זמן‪ .‬בשורה העליונה ניתן לראות תא‬ ‫במיקום גבוה שהולך ויורד לקראת מיטוזה‪ .‬החלוקה שהתא עובר הינה אנכית וניתן לראות ששתי תאי הבת‬ ‫מתנהגים כמו התא האם – ממשיכים להתחלק )הגרעינים נעים כלפי מעלה(‪ .‬בשורה התחתונה עם זאת‪ ,‬התא‬ ‫עובר חלוקה בציר אופקי ולאחר מכן תא אחד נותר בחלק התחתון בעוד שתא הבת השני נודד מעלה – התא‬ ‫הנודד ימשיך לכיוון פוסט מיטוטי בעוד התא הנמוך ימשיך לבצע חלוקות מיטוטיות‪.‬‬ ‫כיצד יכולים להיווצר שני תאי בת שונים רק על ידי ציר חלוקה שונה? הבסיס לתהליך זה נובע‬ ‫מתכונות התאים ברקמה המתחלקת – ‪ .Neuroepithelium‬תאים אלו הינם בעלי תכונות של תאי‬ ‫אפיתל‪ ,‬אשר אחת מתכונותיהם המרכזיות היא פולאריות – קיטוב אפיקלי‪-‬בזאלי של התאים‪ .‬בקצה‬ ‫האפיקלי של הנוירואפיתליום מרוכז החלבון ‪ ,Notch‬שאינו נמצא בחלק הבזאלי‪ .‬כאשר התא מתחלק‬ ‫אנכית‪ ,‬שני תאי הבת מכילים חלבון ‪ Notch‬במידה שווה; בחלוקה אופקית‪ ,‬לעומת זאת‪ ,‬תא בת אחד‬ ‫מכיל ‪ Notch‬בעוד השני אינו מכיל את החלבון‪.‬‬ ‫אם ‪ Notch‬מבקר את תהליכי התפתחות‪ ,‬אזי כתוצאה‬ ‫מההבדל הין תאי הבת שנגזר מציר החלוקה הוא יוכל‬ ‫להביא תא המכיל אותו לגורל התפתחותי שונה מזה של‬ ‫תא שאינו מכיל ‪.Notch‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪81‬‬ ‫החלבון ‪ Notch‬חשוב מאוד בהתפתחות אולם הוא‬ ‫אינו החלבון היחידי המבקר תהליכים אלו‪.‬‬ ‫בבחינת חלוקה אנכית לעומת אופקית בשלבים שונים‬ ‫בהתפתחות‪ ,‬בשלבי ההתפתחות הראשונים רוב‬ ‫התאים מתחלקים אנכית )סימטרית( על מנת לקיים‬ ‫פרוליפרציה מסיבית שתגדיל את מספר התאים בגוף‬ ‫העובר‪.‬‬ ‫בשלבים מאוחרים יותר מתחילה חלוקה אסימטרית‬ ‫המיועדת ליצירת תאים נודדים‪ .‬לקראת סיום‬ ‫התפתחות מערכת העצבים ישנה עלייה נוספת‬ ‫בחלוקה הסימטרית‪ ,‬כאשר כאן התוצרים הם‬ ‫נוירונים פוסט‪-‬מיטוטיים‪ .‬כתוצאה בבוגר ישנה‬ ‫כמות מאוד גדולה של תאים והם בעיקרם פוסט‪-‬‬ ‫מיטוטיים‪.‬‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪82‬‬ ‫השלב הפוסט‪-‬מיטוטי‬ ‫יצירת מבנה הקורטקס הצרברלי‬ ‫הקורטקס הצרברלי )או ‪ (Neocortex‬הינו הקליפה החיצונית העוטפת את המיספרות המוח הגדול‪ .‬זוהי‬ ‫שכבת תאים שעובייה ‪ 2-4‬מ"מ אשר היווצרותה האבולוציונית מתחילה בשלבים המאוחרים יותר –‬ ‫הופעתה מתחילה רק ביונקים ומידת המאסיביות והקפלים‪ ,‬ולכן גם המורכבות‪ ,‬של השכבה מתקדמים‬ ‫להתקדמות‬ ‫בקורלציה‬ ‫האורגניזמים‬ ‫)ומגיעים‬ ‫לשיאם בקופים ובני אדם(‪ .‬שכבה זו אחראית‬ ‫לעיבוד‬ ‫ברמה‬ ‫גבוהה‬ ‫של‬ ‫אותות‬ ‫הקלט‪,‬‬ ‫לאינטילגנציה וכושר פתרון בעיות וכדומה‪.‬‬ ‫בבחינת צביעה של הנוירונים בקורטקס הצרברלי‪,‬‬ ‫ניתן לראות שמדובר בשכבת תאים הכוללת את גופי‬ ‫התאים והסיבים היוצאים מתוכם – ומתחתם נמצא‬ ‫החומר הלבן‪.‬‬ ‫הקורטקס הצרברלי בנוי משש שכבות תאים‪.‬‬ ‫התאים בכל שכבה הינם בעלי תכונות דומות‪:‬‬ ‫צפיפות‪ ,‬מורפולוגיה ותכונות פיזיקליות של‬ ‫תאים בשכבה אחת הינן דומות; כמו כן הם שולחים את שלוחותיהם לאיזורי מטרה משותפים וכן הם‬ ‫נולדים באותו זמן‪ .‬בבחינת תכונות הקורטקס‪ ,‬נראה גם שהקורטקס בנוי מעמודות פונקציונליות‬ ‫האחראיות לעיבוד אינפורמציה ספציפית‪.‬‬ ‫הקורטקס בנוי משכבות שונות‬ ‫שימוש במגוון צבעים איפשר לזהות שתאי הקורטקס‬ ‫מסודרים בשכבות שונות‪.‬‬ ‫אבחנה זו – שאינה רק עניין מורפולוגי – מתבטאת‬ ‫גם בזיהוי גנים המתבטאים באופן ייחודי בשכבות‬ ‫מסויימות‪ .‬התאים בכל שכבה מבטאים גנים‬ ‫ספציפיים‪ ,‬עובדה המרמזת על תכונות דומות‬ ‫לרוחב השכבה‪.‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪83‬‬ ‫בבחינת המורפולוגיה של התאים בקורטקס ניתן להבחין‬ ‫בין שתי מורפולוגיות עיקריות‪:‬‬ ‫•‬ ‫‪ – Pyramidal Cells‬בעלי מבנה משולש‪ .‬קודקוד‬ ‫המשולש פונה לרוב לקרום המוח ומגוף התא יוצאים‬ ‫מספר דנדריטים צדדיים ודנדריט אחד ורטיקלי ארוך‬ ‫הנשלח לקרום התא‪ .‬האקסון יוצא כלפי מטה‪ ,‬לעבר‬ ‫החומר הלבן‪ .‬הפירמידלים מקבלים אינפורמציה‬ ‫מעובדת ושולחים הוראות החוצה‪ ,‬דרך האקסון‬ ‫היורד מטה‪ .‬מקור האינפורמציה מתאי ה‪Stellate-‬‬ ‫המעבדים את המידע הנכנס מהתלמוס‪.‬‬ ‫•‬ ‫‪ – Stellate Cells‬בעלי שלוחות וגוף התא עגול‪.‬‬ ‫הדנדריטים יוצאים לכל הכיוונים והאקסון נשלח‬ ‫ורטיקלית לאיזור קרום התא‪ ,‬והוא מסתעף בשכבה‬ ‫של גוף התא או בשכבות הסמוכות‪ .‬האקסון אינו‬ ‫יוצא מהקורטקס‪ .‬ה‪ Stellate-‬מקבלים ומעבדים‬ ‫את האינפורמציה הנכנסת לתוך הקורטקס )לרוב‬ ‫מהתלמוס‪ ,‬דרך שלוחות עצבי התלמוס(‪.‬‬ ‫כל שכבה מכילה את שני סוגי התאים האלו אולם‬ ‫ביחסים משתנים‪.‬‬ ‫השכבות ממוספרות מ‪ 1-‬עד ‪ ,6‬כאשר ‪ 1‬היא החיצונית‬ ‫ביותר )סמוכה לקרום המוח(‪.‬‬ ‫שכבה אפיון‬ ‫‪1‬‬ ‫מעט תאים‪ ,‬בעיקר אקסונים של ‪ Stellate‬מהשכבה השנייה או דנדריטים של פירמידלים‬ ‫משכבות עמוקות יותר‪.‬‬ ‫‪2-3‬‬ ‫מאוכלסות בעיקר על ידי נוירונים פיראמידליים קטנים יחסית‪ .‬נוירונים בשכבה ‪ 3‬שולחים‬ ‫שלוחות לעבר הקורטקס באיזור הקונטרא‪-‬לאטרלי )בהמיספרה הנגדית( בעוד שמשכבה ‪2‬‬ ‫השלוחות נשלחות בכיוון איפסי‪-‬לאטרלי )באותה ההמיספרה(‪.‬‬ ‫‪4‬‬ ‫מאוכלת בעיקר על ידי ‪ .Stellate‬אקסונים מהתלמוס עולים דרך השכבות התחתונות ויוצרים‬ ‫מגעים בעיקר עם תאי ‪ Stellate‬בשכבה זו‪.‬‬ ‫‪5-6‬‬ ‫מאוכלסות בעיקר על ידי נוירונים פיראמידליים בעלי גוף תא גדול‪ .‬נוירונים בשכבה ‪ 5‬שולחים‬ ‫אקסונים לאיזורים שונים של ה‪ ,CNS-‬כמו חוט השדרה או ה‪ ,pons-‬המדולה‪ ,‬הטקטום‬ ‫והסטריאטום‪ .‬נוירונים בשכבה ‪ 6‬שולחים אקסונים בעיקר לתלמוס‪.‬‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪84‬‬ ‫ארגון בעמודות פונקציונליות‬ ‫בבחינת מבנה הקורטקס הצרברלי‪ ,‬מתגלה מבנה אנכי – גופי התאים שולחים שלוחות בצורה ורטיקלית‬ ‫כלפי מעלה ומטה‪ .‬המבנה הזה של השלוחות – בין שיהיו דנדריטים פירמידליים או אקסוני ה‪,Stellate-‬‬ ‫נובע מתופעת ארגון הקורטקס בעמודות פונקציונליות‪.‬‬ ‫עיבוד האינפורמציה בקורטקס נעשה באיזורים מאוד מוגדרים‪ ,‬המחולקים לעמודות‪ :‬באיזור עיבוד‬ ‫הראייה למשל‪ ,‬כל עמודה צרה תהיה אחראית לעיבוד הראייה בזווית מסויימת‪ .‬קוטרן ‪ 30-100µm‬והן‬ ‫תופסות את כל פני השטח של הקורטקס מהאיזור החיצוני ועד לאיזור הפנימי ביותר‪ ,‬שאחריו מתחיל‬ ‫החומר הלבן‪ .‬כל עמודה מכילה את מנגנון האנליזה של אינפורמציה מאוד מוגדרת‪ .‬הקלט לכל עמודה‬ ‫מגיע מאיזור מוגדר מאוד במוח‪.‬‬ ‫מנגנון יצירת העמודות הפונקציונליות מבוסס על האנכיות של מורפולוגיית הנוירונים בשכבות הקורטקס‪:‬‬ ‫הקלט המגיע‪ ,‬שנקלט בעיקר מהתלמוס‪ ,‬יוצר מגע עם תאי ‪ Stellate‬בשכבה ‪ ,4‬השולחים אקסונים אנכית‬ ‫כלפי מעלה‪ .‬במקביל‪ ,‬הנוירונים הפירמידלים הסמוכים להם באיזור העמודה שולחים דנדריטים אנכיים‬ ‫כלפי מעלה – לשכבות ‪ .1-2‬אקסונים ודנדריטים של תאים סמוכים באותה עמודה נפגשים‪ ,‬האינפורמציה‬ ‫מועברת לגוף התא הפירמידלי ואם נוצר ‪ AP‬הוא מעורר תגובה הנשלחת באקסון האנכי היוצא מתוך‬ ‫אותו תא פיראמידלי‪.‬‬ ‫הנוירונים שולחים שלוחות – אקסונים או דנדריטים – בתחום עמודה מאוד צרה‪ .‬אקסונים של‬ ‫התלמוס נשלחים לאיזור הצר הזה ולכן התגובה נעשית בתחומו‪ .‬יש לציין כי ישנם מגעים בין‬ ‫העמודות )על ידי ‪ (Interneurons‬והן אינן נמצאות בניתוק מוחלט אחת מהשנייה‪.‬‬ ‫שלב הנדידה וההתמיינות‬ ‫שכבות הקורטקס נוצרות במהלך הנדידה וההתמיינות‪ .‬מקור הקורטקס הצרברלי מאיזור התאים שנוצרו‬ ‫ב‪ ,Telencephalon-‬העוטף את ה‪.Diencephalon-‬‬ ‫על מנת לגלות כיצד מתארגנות השכבות של הקורטקס‪ ,‬סימנו את התאים המתחלקים בשלבים שונים‬ ‫בעזרת טימידין מסומן בטריטיום רדיואקטיבי; על ידי הזרקת הטימידין המסומן בזמן מוגדר‪ ,‬תאים‬ ‫מתחלקים ייקלטו את הטימידין ל‪ .DNA-‬אם התאים ימשיכו להתחלק‪ ,‬הסימון יימהל‪ .‬אולם אם התאים‬ ‫יהפכו לפוסט מיטוטיים ויתחילו לנדוד‪ ,‬ניתן יהיה לעקוב אחר התאים בנדודיהם‪ .‬שיטה זו‪ ,‬המראה היכן‬ ‫מופיעים התאים המסומנים בזמנים שונים‪ ,‬מגלה‬ ‫היכן התאים מתיישבים‪.‬‬ ‫התארגנות השכבות תלויה בזמן הלידה ודגם הנדידה‬ ‫הינו מהפנים לחוץ – התאים המסתמנים ראשונים‬ ‫נמצאים בשכבות עמוקות יותר מתאים שנולדים‬ ‫בשלבים מאוחרים יותר‪ .‬התאים הצעירים חוצים‬ ‫את‬ ‫התאים‬ ‫המבוגרים‪,‬‬ ‫המיושבים‬ ‫כבר‬ ‫בשכבותיהם‪ ,‬ליצירת שכבה חדשה‪.‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪85‬‬ ‫כיצד מתבצעת הנדידה?‬ ‫בתוך המוח המוקדם נמצאת מערכת‬ ‫סיבים המשתרעת מאיזור האיזור‬ ‫הונטריקלי לעבר קרום המוח‪ .‬המערכת‬ ‫נוצרת על ידי תאי ‪,Radial Glia‬‬ ‫השולחים שתי שלוחות – האחת קצרה‬ ‫לעבר החלל והשנייה ארוכה לעבר‬ ‫קרום המוח‪.‬‬ ‫סיבי ה‪ Radial Glia-‬מהווים נתיב עליו נעים הנוירונים לעבר‬ ‫האיזור הייעודי להתיישבותם‪ .‬בצביעה ל‪ GFAP-‬המסמנת את‬ ‫הגליה הרדיאלים מחד וצביעה למרקרים ספציפיים של נוירונים‬ ‫מאידך ניתן לעקוב אחר הנדידה הזו‪.‬‬ ‫‪http://www.youtube.com/watch?v=t-8bxeWqSV4‬‬ ‫בחום מופיעים סיבי הגליה הרדיאלים ובכחול צבועים הנוירונים‪ .‬ניתן‬ ‫לראות כיצד הנורונים נעים על גבי סיבי הגליה אל מקומם‪.‬‬ ‫גורל הפריקורסורים וזהותם‬ ‫מה יהיה גורלם ההתפתחותי של פריקורסורים מהאיזור הונטריקולרי? האם יהיו נוירונים שונים? האם‬ ‫ייסתדרו בעמודות שונות‪ ,‬או שכבות שונות? ואולי חלקם בכלל יהיו תאי גליה? על מנת לענות את שאלות‬ ‫אלו החוקרים היו צריכים לסמן ספציפים פריקורסור מסויים ולעקוב אחר הצאצאים שלו‪ .‬ניתן לעשות‬ ‫זאת על ידי הזרקת צבע‪ ,‬אולם השיטה בעייתית שכן הצבע נמהל עם החלוקות‪ .‬דרך אחרת יכולה לסמן‬ ‫את התא הבודד באופן קבוע על ידי הדבקת התאים ב‪ Retrovirus-‬המייצרים ‪ cDNA‬מהגנום ה‪RNA-‬‬ ‫שלהם‪ ,‬כך שה‪ cDNA-‬יעבור אינקורפורציה לתוך הגנום‪ .‬אם האינפורמציה של ה‪ cDNA-‬תכיל סמן‬ ‫כלשהו )דוגמת ‪ ,(GFP‬התאים המודבקים ייצבעו בירוק‪.‬‬ ‫החוקרים לקחו עוברים בשלב התפתחותי מוקדם והדביקו אותם בוירוסים מהונדסים באיזור ה‪-‬‬ ‫‪ Germinal Zone‬במיהול מאוד נמוך‪ ,‬על מנת שתאים בודדים בלבד יודבקו‪ .‬בצורה זו כאשר מתקבל‬ ‫קובץ תאים ירוקים‪ ,‬סיכוי גבוה שמקורם מתא בודד‪.‬‬ ‫בבדיקה נמצא ש‪ 24-‬שעות לאחר ההדבקה רוב התאים הירוקים היו‬ ‫שבטים )‪ (clones‬המכילים תא אחד בלבד‪ .‬באחד השבטים שהכילו‬ ‫מספר תאים‪ ,‬אחד התאים היה גליה רדיאלי ועליו נדדו נוירונים‬ ‫פוסט‪-‬מיטוטיים ירוקים גם הם‪ .‬תאי הגליה הרדיאלים הינם בעלי‬ ‫תכונות של תאי גזע‪ :‬הם יכולים להתחלק וליצור גליה רדיאלים‬ ‫נוספים או נוירונים פוסט‪-‬מיטוטיים הנעזרים בסיבי הגליה לנדידה‪.‬‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪86‬‬ ‫תאי הגליה הרדיאלים הינם בעלי תכונות של תאי גזע‪:‬‬ ‫• יכולים להמשיך ולהתחלק‪.‬‬ ‫• נותנים צאצאים אסימטרים – יוצרים נוירונים הנודדים על גביהם לשכבות השונות‪ ,‬בתלות‬ ‫בשלב היוולדות הנוירון‪.‬‬ ‫אלו אינם תאי גזע פלוריפוטנטים‪ ,‬והפוטנציאל ההתפתחותי שלהם מוגבל – לסוגים מסויימים של נוירונים‬ ‫או גליה רדיאלים‪ .‬בשלבים המאוחרים יותר של ההתפתחות‪ ,‬הגליה הרדיאלים מחזירים את שלוחותיהם‬ ‫לגוף התא ןךבסןף מתמיינים לאסטרוציטים‪ .‬האסטרוציטים נוצרים בשלבים מאוחרים של ההתפתחות‬ ‫– אפילו בשלבים שלאחר הלידה‪.‬‬ ‫מנגנון הנדידה בשלבים מוקדמים ומאוחרים‬ ‫הנדידה בנוירונים שזה עתה נוצרו מבוצעת על ידי גוף התא עצמו‪ .‬תהליך זה מכונה‬ ‫‪Somal‬‬ ‫‪ .Translocation‬כאשר מערכת העצבים ממשיכה להתפתח והמרחקים שהנוירונים צריכים לעבור‬ ‫גדלים‪ ,‬מנגנון הנדידה משתנה ומתחיל להשתמש בסיבי הגליה הרדיאלים – כאשר המרחקים ארוכים כל‬ ‫כך קל יותר לנוע על גבי נתיב מותווה מראש‪.‬‬ ‫בבחינת מסלולי הנדידה‪ ,‬ניתן לראות שיש מספר דרכים בהן הנוירונים יכולים לנדוד‪:‬‬ ‫•‬ ‫מהאיזור הונטריקולרי )‪ (VZ‬התאים יכולים לנדוד בתוך האיזור עצמו‪.‬‬ ‫•‬ ‫נדידה רדיאלית על גבי שלוחות של הנוירונים שנדדו כבר קודם או על גבי תאי גליה שנמצאים שם‪.‬‬ ‫•‬ ‫להתחיל בנדידה רדיאלית ולהמשיך בנדידה לא רדיאלית‪.‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪87‬‬ ‫בניסוי נוסף שוב הדביקו נוירואפיתליום ברטרו‪-‬וירוס ובדקו את התוצרים של תא פריקורסור מסויים –‬ ‫על מנת לבדוק האם הוא יכול לתת סוג נוירונים מסויים או מגוון סוגי נוירונים‪ .‬נמצא שהשבטים נודדים‬ ‫בתבניות שונות ולא אחידות‪ :‬חלקם נודדים רדיאלית; אחרים נודדים בצירים שונים‪ ,‬וגם אם הם נמצאים‬ ‫בתוך אותה העמודה‪ ,‬הם נמצאים בשכבות שונות – כלומר שהם נוירונים מסוגים שונים‪ .‬מעבר לכך הם‬ ‫מסוגלים להמשיך וליצור גם אסטרוציטים‪.‬‬ ‫התאים ב‪ VZ-‬מתחלקים עד שחלקם הופכים לפוסט‪-‬‬ ‫מיטוטיים ומתחילים בגל נדידה ראשון‪ ,‬היוצר את‬ ‫איזור ה‪ Pre-plate (PP)-‬מעל ה‪ .VZ-‬לאחר מכן‬ ‫מתחיל גל נדידה שני‪ ,‬במהלכו התאים נכנסים לאיזור‬ ‫ה‪ PP-‬ומחלקים אותו לשניים‪ :‬החלק החיצוני מכונה‬ ‫)‪ Marginal Zone (MZ‬והפנימי מכונה ‪Sub-‬‬ ‫)‪ .Plate (SP‬השכבה שנוצרת בכל פעם על ידי‬ ‫התאים הצעירים מסומנת בתור ה‪Cortical Plate -‬‬ ‫)‪.(CP‬‬ ‫בגל הנדידה השלישי תאי ה‪ VZ-‬עוברים את ה‪ SP-‬וה‪) CP-‬שהופך לשכבה מס' ‪ (6‬ויוצרים איזור חדש‬ ‫מעל ה‪ – CP-‬שכבה ‪ ;5‬התאים בגל הנדידה הרביעי יצרו את שכבה מס' ‪ ,4‬והתאים בגל הנדידה החמישי‬ ‫יצרו את שכבות ‪ .2-3‬גלי הנדידה יוצרים את השכבות בפורמט מהפנים‪-‬לחוץ‪ .‬שכבה מס' ‪ 1‬מורכבת‬ ‫מהתאים הנותרים מה‪ MZ-‬וה‪ SP-‬נעלמת עם הזמן‪.‬‬ ‫בין ה‪ SP-‬ל‪ VZ-‬נוצרים שני מבנים נוספים‪,‬‬ ‫•‬ ‫)‪ – Subventricular Zone (SVZ‬השכבה מכילה תאים בעלי יכולת נדידה ותאים בעלי יכולת‬ ‫חלוקה‪ .‬בבוגר‪ ,‬התאים הנמצאים ב‪ SVZ-‬באיזור הסטריאטום עדיין בעלי יכולת חלוקה )איטית‬ ‫מאוד( והם יכולים לתת נוירונים בוגרים במצבים נורמלים ובפתולוגיה‪.‬‬ ‫•‬ ‫)‪ – Intermediate Zone (IZ‬איזור ההמכיל את הנוירונים‬ ‫הפוסט‪-‬מיטוטיים הנודדים שעדיין לא הגיעו ליעדם הסופי‪.‬‬ ‫איזור זה בסופו של דבר יהפוך לחומר הלבן )‪ (WM‬המצוי‬ ‫בקורטקס‪.‬‬ ‫חלק גדול מתאי הקורטקס מקורם מהתאים שהיו ב‪ ;VZ-‬אולם‬ ‫מתברר שיש תאים שמוצאם מאיזור אחר – מה‪ VZ-‬שנמצא בחלק‬ ‫הונטרלי )ולא הדורסלי( של החדרים‪ ,‬המכונה‬ ‫‪Ganglionic‬‬ ‫)‪ .Eminence (GE‬התאים האלה ינדדו וייצרו את הגרעינים‬ ‫הבזאלים; אולם חלקם ינדדו א‪-‬רדיאלית אל הקורטקס באחד משני‬ ‫מסלולי נדידה‪ :‬האחד עובר דרך ה‪ IZ-‬והשני עובר דרך ה‪.MZ-‬‬ ‫אלו ה‪ Interneurons-‬המקשרים בין עמודות הקורטקס‪.‬‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪88‬‬ ‫בעזרת סימון ‪ DNA‬בטימידין רדיואקטיבי‪ ,‬החוקרים לקחו עוברי חמוס וראו באילו ימים סומנו חזק‬ ‫תאים בשכבות שונות‪ .‬לאחר מכן‪ ,‬לקחו תאים מיום מסויים – למשל יום ‪ ,29‬בו נוצרת השכבה ה‪,6-‬‬ ‫והשתילו אותם בעובר שזה עתה נולד‪ ,‬שבו קיימת שכבה ‪ 6‬והיו אמורים להיוולד עתה תאי שכבות ‪.2-3‬‬ ‫השאלה היא איזה גורל התפתחותי יקבלו התאים‪:‬‬ ‫זה שהיו אמורים לקבל בעובר המקורי או זה‬ ‫שצריך להתקבל בעובר המושתל?‬ ‫התאים המסומנים‪ ,‬של העובר התורם‪ ,‬נמצאו גם‬ ‫בשכבה ‪ – 6‬לפי הגורל ההתפתחותי המיועד להם –‬ ‫וגם בשכבות ‪ .2-3‬אולם הם שמו לב שתאים‬ ‫משכבה ‪ 6‬היו מסומנים מאוד חזק בעוד שהתאים‬ ‫בשכבות ‪ 2-3‬סומנו חלש יותר‪ .‬ככל שהתאים היו‬ ‫מסומנים חזק יותר‪ ,‬סימן שהם עברו יותר חלוקות‬ ‫בתורם )שם צברו סימון(‪.‬‬ ‫הזהות השכבתית של הנוירונים נקבעת בחלון זמן צר מאוד – בזמן החלוקה האחרונה של‬ ‫הפריקורסורים מתקבל ככל הנראה הסיגנל הקובע לאיזו שכבה הם יינדדו ולאיזה סוג תאים הם‬ ‫יהפכו‪.‬‬ ‫התפתחות הקורטקס הצרבלי‬ ‫בקורטקס של הצרבלום קיימות שלוש שכבות‪:‬‬ ‫השכבה הפנימית ביותר )הקרובה ביותר לחומר‬ ‫הלבן( הינה ה‪;Granule Cell Layer (GCL)-‬‬ ‫האמצעית היא שכבת תאי פורקיניה )‪(Purkinje‬‬ ‫והעליונה ביותר היא ה‪Molecular Layer -‬‬ ‫)‪.(ML‬‬ ‫•‬ ‫‪ – GCL‬מאוכלסת בעיקר על ידי ‪Granular‬‬ ‫‪ Neurons‬וכן תאי גולג'י )‪.(Golgi Cells‬‬ ‫•‬ ‫תאי פורקיניה – גופי התאים נמצאים בשכבה‬ ‫אולם הסתעפויות דנדריטים מסיביות נשלחות‬ ‫מהם לעבר ה‪ .ML-‬מצידם השני הם שולחים‬ ‫אקסון החוֹצה את ה‪ GCL-‬ונכנס לחומר הלבן‬ ‫של המוח הקטן ולגרעינים הפנימיים יותר‪.‬‬ ‫•‬ ‫‪ – ML‬השכבה בנוייה בעיקר מסיבים – חלקם‬ ‫הם הדנדריטים המסועפים של תאי הפורקינייה‬ ‫וחלקם אקסונים אנכיים שנשלחים על ידי תאי‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪89‬‬ ‫ה‪ ,Granule Cells-‬העולים אנכית ואז מתפצלים לשניים ומתפשטים אופקית ברחבי השכבה‪.‬‬ ‫בשכבה קיימים גם ‪ interneurons‬מהסוגים ‪.stellate & basket‬‬ ‫תפקיד עיקרי של המוח הקטן הוא בבקרה וסינכרון של תנועה‪ .‬כשבודקים את הקלט והפלט של המוח‬ ‫הקטן‪ ,‬המידע מגיע בשני מסלולים מאיזורים שונים במוח המבקרים תנועה‪:‬‬ ‫•‬ ‫סוג אחד של מידע מגיע דרך ה‪ ;Mossey Fibers-‬הללו יוצרים מגעים בעיקר עם תאי ה‪Granule-‬‬ ‫במבנים ייחודיים )שצורתם כעין התנפחויות(‪ .‬תאי ה‪ Granule-‬שולחים אקסון ל‪ ML-‬ויוצרים‬ ‫סינפסות עם הדנדריטים של תאי‬ ‫פורקיניה‪ ,‬אשר בתורם מספקים‬ ‫את הפלט של המוח הקטן‪ :‬המידע‬ ‫שנקלט מגיע לגוף התא ונשלח על‬ ‫ידי האקסון לחומר הלבן‪ ,‬אל‬ ‫גרעיני‬ ‫הצרבלום‬ ‫העמוקים‬ ‫)‪.(Deep Cerebellar Nuclei‬‬ ‫•‬ ‫מסלול ישיר אל תאי הפורקיניה‬ ‫דרך ‪.Climbing Fibers‬‬ ‫מנגנוני יצירת שכבות הקורטקס‬ ‫כבר בשלב מוקדם של ההתפתחות הצרבלום נוצר‬ ‫מאיזור המוח האחורי – באיזורו הקדמי‪ ,‬המתנפח‬ ‫ליצירת ה‪ Rhombic lips-‬שמתאחות ליצירת שתי‬ ‫אונות הצרבלום‪.‬‬ ‫התאים היוצרים את הקורטקס נודדים רדיאלית מה‪-‬‬ ‫‪ VZ‬של החדר הרביעי כלפי חוץ‪ ,‬ויוצרים תחילה‬ ‫את הגרעינים העמוקים של הצרבלום ולאחר מכן‪,‬‬ ‫בגל נדידה נוסף‪ ,‬את תאי הפורקיניה‪.‬‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪90‬‬ ‫נוירוני ה‪ Granule-‬נוצרים מפריקורסורים ייעודיים‪ ,‬הנמצאים באיזור ה‪-‬‬ ‫‪ (upper-lip of VZ) VZ‬ומחוייבים לגורל ההתפתחותי של נוירוני‬ ‫‪ .Granule‬הפריקורסורים נודדים‪ ,‬תוך שמירת יכולת החלוקה שלהם‪,‬‬ ‫ומתיישבים בשכבה הנמצאת מתחת לקרום המוח‪ .‬בשכבה זו‪ ,‬המכונה‬ ‫)‪ ,Outer extracellular granule cell layer (EGL‬התאים‬ ‫מתחלקים ויורדים פנימה אל השכבה הנמוכה יותר‬ ‫)‪ .(inner EGL‬כעת‪ ,‬להשלמת ההתמיינות‪ ,‬הם‬ ‫נודדים דרך שכבת הפורקיניה ומתיישבים ליצירת‬ ‫שכבת התאים ה‪.Granule-‬‬ ‫הפריקורסורים ב‪ inner EGL-‬יוצרים שלוחות‬ ‫הנפתחות לשני הצדדים‪ .‬בנוסף לכך יוצאת שלוחה‬ ‫שלישית‪ ,‬הנכנסת פנימה‬ ‫בעד שכבת‬ ‫תאי‬ ‫הפורקיניה‪ ,‬ומסתיימת באיזור המיועד ל‪.Granule-‬‬ ‫בשלב הבא‪ ,‬גוף התא מתחיל לרדת דרך השלוחה‬ ‫האנכית עד שבסופו של דבר הוא מתמקם באיזור‬ ‫ה‪ .Granule-‬כעת הוא כבר נוירון בוגר; הוא‬ ‫מוציא החוצה דנדריטים קצרים לצדדים ומה שנותר‬ ‫הוא האקסון העולה על לשכבת ה‪ ,ML-‬היא ה‪-‬‬ ‫‪ EGL‬לשעבר‪ ,‬שעולה כקו אחד ולמעלה מתפצל‬ ‫לשתי שלוחות המתערבות בין הדנדריטים של‬ ‫הפורקיניה‪.‬‬ ‫הירידה כלפי מטה של שלוחת הפריקורסור מותוות‬ ‫על ידי גליה רדיאלים שנעים אנכית לאורך‬ ‫הקורטקס‪ .‬תאים אלו הם סוג מסוים המכונה‬ ‫‪ .Bergmann Glia‬תאי הפורקיניה מסנטזים את‬ ‫הפקטור )‪ ,Sonic Hedgehog (SHH‬המשפיע על‬ ‫היכולת של הפריקורסורים להתחלק )מעודד פרוליפרציה(‪.‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪91‬‬ ‫שליחת השלוחות‬ ‫בסופו של דבר‪ ,‬על מנת להפוך לנוירונים בוגרים‪ ,‬התאים הנודדים שהתיישבו במקומם צריכים להתחיל‬ ‫ליצור את מערכת השלוחות המסועפת המאפיינת את מערכת העצבים‪ .‬רשת המגעים של מערכת העצבים‬ ‫הינה מורכבת ומעבירה מידע בין מיליארדי נוירונים‪ ,‬שכל אחד מהם יכול ליצור אלפי ואפילו מיליוני‬ ‫סינפסות עם תאים אחרים‪.‬‬ ‫החוקרים הניחו שיכולים להיות שני מנגנונים עיקריים לתהליך‪:‬‬ ‫•‬ ‫לכל נוירון יש אינפורמציה גנטית המצווה את הכיוון אליו יישלח את השלוחות וכיצד ליצור מגעים‪.‬‬ ‫•‬ ‫תאי הנוירון שולחים שלוחותיהם באופן אקראי ויוצרים מגעים; רק המגעים הפונקציונלים שורדים‪.‬‬ ‫ככל הנראה‪ ,‬שתי האפשרויות האלו מתקיימות בפועל‪.‬‬ ‫הנוירונים יודעים מה הם עושים‬ ‫לקחו מקטע מצינור העצבים של עובר והחזירו אותו‬ ‫חזרה במהופך‪ .‬כעת בדקו לאן יישלחו השלוחות –‬ ‫בהתאם למיקום הראשוני או למיקום החדש?‬ ‫נמצא שהשלוחות נשלחו בהתאם למיקום הראשוני;‬ ‫מכאן שהנוירונים "יודעים" לאן לשלוח את‬ ‫השלוחות‪ .‬אולם הספציפיות הייתה תלויית מרחק‪:‬‬ ‫אם הושתלו במקום רחוק מאוד ממקורם‪ ,‬הנוירונים‬ ‫כבר לא היו מחוייבים אליו בכזו אדיקות‪.‬‬ ‫• הנוירונים יודעים לאן לשלוח את השלוחות שלהם‪.‬‬ ‫• ישנה אינפורמציה סביבתית אליה מגיעות השלוחות הנודדות והנוירונים משתמשים בה לצורך‬ ‫ה"ידיעה" האינטרינזית את יעדם‪.‬‬ ‫עוד בדקו במערכות אלו האם הנדידה דורשת פעילות עצבית תקינה‪ .‬תחת עיכוב של הפעילות העצבית‪,‬‬ ‫הנוירונים עדיין הביאו שלוחות למקום הנכון; מכאן שלא נדרשת פעילות עצבית לצורך תהליך יצירת‬ ‫השלוחות – יצירת השלוחות נקבעת על ידי סיגנלים סביבתיים‪.‬‬ ‫הנתיב הרטינו‪-‬קורטיקלי‬ ‫מערכת נוספת שהמחישה את הסטריאוטיפיות של שליחת השלוחות התקבלה‬ ‫מהסתכלות על תהליך שליחת השלוחות מהרשתית לעבר מטרותיהן ) ‪tectum‬‬ ‫‪.(& superior colliculus‬שלוחות הנוירונים הקולטים את סיגנל האור‬ ‫ברשתית מתארגנות באיזור הקורטיקלי באופן דומה לארגונן ברשתית‪ ,‬בצורת‬ ‫תמונת מהופכת של שדה הראייה הנקבע במוח‪.‬‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫שליחת שלוחות סטריאוטיפית מהרשתית לאיזור המוח‪.‬‬ ‫נוירונים ברשתית מהאיזור הקדמי שולחים שלוחות לאיזור האחורי וההיפך‪.‬‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪92‬‬ ‫השלוחות של הנוירונים נשלחות דרך עצב הראייה‪.‬‬ ‫קטיעת עצב הראייה במודל דו‪-‬חיים‪ ,‬מראה שבשלב ראשון כל המגעים של האקסונים שהיו בטקטום – במוח‬ ‫– נעלמים‪ .‬אולם לדו‪-‬חיים יש יכולת לרגנרציה‪ :‬נוירוני הרשתית יכולים לשלוח מחדש את השלוחות שלהם‬ ‫לחידוש המגעים עם הנוירונים בטקטום‪ ,‬והם עושים זאת בצורה מושלמת לפי המקור‪.‬‬ ‫בניסוי הבא הסירו את החלק הקדמי של הרשתית‪ ,‬קטעו את עצב הראייה והניחו לנוירוני החלק האחורי‬ ‫של הרשתית לשלוח את שלוחותיהם; בשלב הבא עשו אותו ניסוי תוך הסרת החלק האחורי של הרשתית‬ ‫והנחת החלק הקדמי לשחזור‪ .‬כך ניתן היה לבדוק בדיוק לאן השלוחות מגיעות‪.‬‬ ‫•‬ ‫השלוחות מנוירונים בחלק האחורי של הרשתית שלחו שלוחות לעבר החלק הקדמי של הטקטום – גם‬ ‫לחלק הגבי וגם לחלק הבטני שלו‪.‬‬ ‫•‬ ‫שלוחות הנוירונים בחלק הקדמי הגיעו לחלק האחורי של הטקטום – גבי ובטני יחד‪.‬‬ ‫הנוירונים ברשתית שולחים שלוחות היוצרות רשת מגעים למאוד מוגדרת בטקטום ועושים זאת‬ ‫בצורה סטריאוטיפית – כל נוירון יודע בדיוק עם איזה נוירון עליו ליצור מגע בטקטום‪.‬‬ ‫מסיבה זו החוקרים גרסו שיש התאמה מולקולרית משלימה בין הנוירונים שולחי‪-‬השלוחות של‬ ‫הרשתית והנוירונים המקבלים בטקטום‪ ,‬כך שיוכלו להכיר אחד את השני בצורה מדוייקת‪.‬‬ ‫שלוחות הנוירונים צריכות לעבור מסלול מסויים‬ ‫על מנת להגיע ליעדן; השלוחה נעה ברשתית עד‬ ‫לעצב הראייה ואז לאורך עצב הראייה‪ .‬בהגיעה‬ ‫לכיאזמה האופטית היא "בוחרת" אם לנוע ימינה או‬ ‫שמאלה‪ ,‬לכיוון איזה טקטום‪ .‬לאחר מכן יש להיכנס‬ ‫לטקטום ובתוכו צריך לדעת לאיזו שכבה של‬ ‫הטקטום להגיע ועם איזה נוירון בשכבה זו ליצור‬ ‫מגע‪.‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪93‬‬ ‫המסלול הזה מחולק למספר חלקים‪:‬‬ ‫•‬ ‫‪ – Pathway Selection‬עד הטקטום;‬ ‫•‬ ‫‪ – Target Selection‬בחירת מטרה בתוך הטקטום;‬ ‫•‬ ‫‪ – Address Selection‬בחירת הנוירון המדוייק הנמצא באיזור המטרה‪ .‬זהו ה‪ fine-tuning-‬בו‬ ‫אקסונים עודפים ומיותרים באיזור מושמדים ורק האקסונים הדרושים נותרים על גבי המטרה‪.‬‬ ‫כיצד האקסון יודע להגיע למטרתו?‬ ‫ניתן לפשט מנגנון זה בתור שני תהליכים‪:‬‬ ‫•‬ ‫נדידת האקסון הבודד אינה רציפה – בשלבי ההתפתחות הראשונים‪ ,‬כשהעובר קטן‪ ,‬הנדידה נעשית‬ ‫בשלבים‪ ,‬דרך מטרות ביניים‪ ,‬ולכן האקסון צריך "לזכור" רק את מטרות הביניים ולא את המטרה‬ ‫הסופית‪ .‬הנוירונים האלה הם ה‪.Pioneers-‬‬ ‫•‬ ‫נדידה על גבי אקסוני ה‪ – Pioneers-‬בשלבים מאוחרים יותר‪ ,‬הנוירונים הבאים משתמשים‬ ‫במתווה שנוצר על ידי ה‪ Pioneers-‬שסללו את המסלול בעובר‪ ,‬שעתה כבר גדול מכדי להשתמש‬ ‫בנקודות ביניים קצרות‪-‬מרחקים‪.‬‬ ‫במצבים רבים נדידת האקסונים נעשית על ידי מקבץ של נוירונים שונים השולחים את‬ ‫האקסונים שלהם באותו הכיוון‪ .‬תהליך זה מכונה התקבצות )‪.(Fasciculation‬‬ ‫משמאל‪ :‬הצביעה החומה מסמנת את הנוירונים בעובר ולראות שיש מסלולי נדידה לטראלים‬ ‫ומסלולי נדידה נוספים שחוצים את העובר ומחברים ביניהם‪ .‬קו הנדידה הזה מסמן אקסונים;‬ ‫בגלל שמערכת העצבים פשוטה יחסית‪ ,‬ניתן לעקוב אחר מסלול הנדידה של השלוחה בתאים‬ ‫בודדים – דבר קשה יותר לביצוע במוח מורכב‪ .‬למטה‪ :‬ה‪ Pioneers-‬נעים לפי אותות מתאי‬ ‫מטרות הביניים )כתום(‪ ,‬המכונים ‪ ,guideposts‬ומנחים את האקסון לנוע לפיהם‪.‬‬ ‫אקסוני הנוירונים יכולים לשנות ולעבור בין מסלולים אולם התנועה המרכזית נעה בהתקבצויות‪.‬‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪94‬‬ ‫הנדידה של חלק מהאקסונים נעשית על גבי‬ ‫הנוירונים‬ ‫החלוציים‪.‬‬ ‫בניסוי‬ ‫הבא‪,‬‬ ‫שנעשה‬ ‫בדרוזופילה‪ ,‬ביצעו הרג ספציפי של נוירונים‪.‬‬ ‫באיור מסומנים מספר נוירונים שמסלול נדידת‬ ‫האקסון שלהם ידוע )וכל מה שנמצא בצד אחד‬ ‫יופיע בתמונת ראי בצד השני(‪ .‬הנוירון ‪) G‬כחול(‬ ‫חוצה את קו האמצע ונע על גבי האקסון של ‪P‬‬ ‫)ירוק(‪ .‬התא ‪) pCC‬חום( שולח שלוחה שנעה על‬ ‫גבי האקסונים של ‪) Mp1‬כתום(‪.‬‬ ‫כאשר הקרינו את ‪ P‬ו‪ ,Mp1-‬ה‪ Pioneers-‬של המערכת‪ ,‬תא ‪ G‬שלח שלוחה מעבר לקו האמצע אולם לא‬ ‫יכול היה להכווין את עצמו ללא המתווה של ‪ ;P‬אותו הדבר קרה גם ל‪ .pCC-‬כביקורת‪ ,‬ה‪pCC-‬‬ ‫הלאטרלי‪ ,‬שבו לא הייתה הקרנה‪ ,‬שלח שלוחה באופן תקין‪ .‬אחרי שהאקסונים מגיעים את ה‪Pioneers-‬‬ ‫המשמשים להם כמתווה‪ ,‬מולקולות נוספות )‪ (Fasciclins‬מעורבות בכדי לשמור על התקבצות‬ ‫האקסונים באותה הדבוקה‪.‬‬ ‫סימון הנוירונים של הרשתית מאפשר מעקב אחר האקסונים‬ ‫המתארכים מהם‪ .‬בבדיקת הטקטום‪ ,‬שהוא המטרה‪ ,‬אפשר לראות מה‬ ‫קורה לאקסונים המגיעים לאיזור המטרה‪ :‬יש אקסונים שממשיכים‬ ‫וחורגים‪ ,‬מזהים את טעותם‪ ,‬וחוזרים; יש אקסונים שמפספסים ואז‬ ‫הם משנים כיוון; יש כאלה שמפספסים ולכן יוצרים שלוחה שמגיעה‬ ‫אל המטרה המדוייקת‪ .‬זוהי המחשה של שלב התיקונים של התהליך‪.‬‬ ‫התהליך מורכב משני חלקים‪:‬‬ ‫• הגעה לאיזור‪ ,‬אינה מחייבת דיוק מוחלט‪.‬‬ ‫• כיוונון עדין לתיקוני הדיוק בהגעה לאיזור‪.‬‬ ‫הסיגנלים של מטרות הביניים יכולים להיות סיגנל משיכה או‬ ‫דחייה; איזור מסויים יכול אף לתת סיגנל המתורגם באופן שונה על‬ ‫ידי סוגי אקסונים שונים שמגיעים אליו‪ .‬דוגמה לכך היא איזור‬ ‫הכיאזמה האופטית‪ ,‬שם מתבצעת ההחלטה אם לפנות למסלול‬ ‫הימני או השמאלי‪ .‬נוירונים שמגיעים מהרשתית נעים לכיאזמה;‬ ‫חלקם ייחצו את הכיאזמה ויילכו במסלול בכיוון הכללי ממנו באו;‬ ‫ואחרים ישנו פתאום כיוון‪.‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪95‬‬ ‫חרוט הגדילה‬ ‫מהו החלק התאי שמוביל את תנועת האקסון?‬ ‫בבחינת האקסון המתארך נראה שהחלק הקדמי‬ ‫ביותר בעל מורפולוגיה ייחודית הנראית כמו כף יד‬ ‫עם אצבעות‪ ,‬מבנה המכונה "חרוט הצמיחה"‬ ‫)‪ .(Growth Cone‬איזור זה הוא מבנה מאוד‬ ‫מתנייד – השלוחות נעות לכל הצדדים ובוחנות את‬ ‫האיתותים המתקבלים; בהתקבל איתות משיכה‪,‬‬ ‫האצבעות נמשכות לעברו וכך האקסון יכול‬ ‫להתארך לעבר האיתות‪ .‬לחילופין‪ ,‬איתות דחייה‬ ‫גורם לאצבעות לגדול לכיוון הנגדי‪.‬‬ ‫יש צורות שונות של חרוטי צמיחה; הגדילים‬ ‫הצומחים מהחרוט מכונים ‪ Filopodia‬והקרומים‬ ‫שבין האצבעות מכונים ‪ .Lamellopodia‬בתמונה‬ ‫הבאה ניתן לראות שיש שונות במבני חרוטי‬ ‫הגדילה‪ :‬ישנם כאלה עם יותר פילופודיות ואחרים‬ ‫מכילים יותר למלופדיה‪.‬‬ ‫מבנה חרוטי הצמיחה בשלבים שונים נחלקים לרוב‬ ‫לשני מבנים עיקריים‪:‬‬ ‫•‬ ‫ראש‪-‬חץ עם מעט אצבעות יחסית;‬ ‫•‬ ‫מבנה מסועף ומלא אצבעות‪.‬‬ ‫כאשר החרוט נמצא במסלול מותווה והוא יודע לאן‬ ‫הוא נע‪ ,‬הוא מקבל את צורת ראש החץ‪ ,‬כי הוא נע‬ ‫לפי איתותים קיימים ואינו צריך לחפש אותם;‬ ‫כשהוא מגיע לאיזור המטרה‪ ,‬מבנה האצבעות נעשה‬ ‫מסיבי ונרחב יותר כי הוא צריך לדגום את הסביבה‬ ‫ולמצוא את מטרתו המדוייקת‪.‬‬ ‫סיבי האקטין של השלד התאי מצויים בחלק‬ ‫החיצוני – בפילופודיה ובלמלופודיה – בעוד‬ ‫שמרכז החרוט מלא בסיבי מיקרוטובולין‪ .‬בבחינה מדוקדקת של סיבי האקטין‪ ,‬נראה‬ ‫שבפילופודיה הם בעלי צורת חוטים בעוד שבלמלופודיה הם יוצרים צורת רשת‪.‬‬ ‫אצבעות חרוט הגדילה מבטאות רצפטורים רבים על פני הממברנה‪ ,‬המסוגלים לחוש‬ ‫מגוון איתותים מהסביבה‪ .‬האיתותים מחוללים סיגנלים תוך‪-‬תאיים המביאים לשינוי‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪96‬‬ ‫ברמות הסידן הפנימיות ברמה מקומית; שינוי זה‬ ‫מתורגם להגברת יציבות סיבי האקטין‪.‬‬ ‫במילים אחרות‪ :‬בזמן שחרוט הגדילה נודד‪ ,‬הוא‬ ‫מקבל איתותים מהסביבה; אם אצבע מסויימת מוצאת‬ ‫כיוון מתאים נוצר סיגנל מקומי‪ ,‬עלייה בריכוז הסידן‬ ‫והתייצבות מקומית של סיבי השלד התאי‪ .‬כעת המגע‬ ‫של החרוט עם האיזור נעשה יציב יותר‪ ,‬ולכן כל‬ ‫החרוט נמשך לכיוונו; לחילופין יכולה להיות‬ ‫אינפורמצית דחייה שתוריד את היציבות של סיבי‬ ‫האקטין‪ ,‬וכך תדחה משם את כל החרוט‪.‬‬ ‫ככלל‪ ,‬יש אותות משיכה ודחייה פוטנציאלים לטווח‬ ‫רחוק ולטווח קצר‪ .‬אותות לטווח רחוק נובעים‬ ‫מחומרים מופרשים הפועלים בדיפוזיה ויכולים‬ ‫לגרום למשיכה או דחייה )‪Chemi-attraction/‬‬ ‫‪ .(repulsion‬אותו הדבר גם לחומרים הפועלים‬ ‫בטווח קצר‪ ,‬באינטראקציות תא‪-‬תא למשל‪.‬‬ ‫החרוט עושה אינטגרציה של כל האיתותים‬ ‫ומחליט לאן לנוע‪.‬‬ ‫האקסון יכול להיות מתועל גם לתוך תעלה‪ :‬אם יש‬ ‫איזור היקפי שנותן סיגנל של דחייה ובעדו יש‬ ‫פקטור משיכה‪ ,‬האקסונים יכולים לעבור בין התווך‬ ‫הדוחה וכך למעשה חודרים דרך התעלה‪.‬‬ ‫למטה‪ :‬בתמונה השמאלית‪-‬עליונה מופיע חרוט‬ ‫הצמיחה של אקסון סימפטטי‪ .‬החרוט מתקדם עד‬ ‫לאקסון מסויים אבל האקסון הזה נותן לו סימן של‬ ‫דחייה‪ .‬מכיוון שכך הוא ניתק ממנו והולך אחורה‪.‬‬ ‫האותות קצרי‪-‬הטווח נחלקים לשני סוגים עיקריים‪:‬‬ ‫•‬ ‫מגע עם מולקולות ‪ – ECM‬האקסון המתארך מכיל‬ ‫רצפטורים המזהים חומרים שונים ב‪ ECN-‬ומגיבים במשיכה או‬ ‫דחייה בהתאם;‬ ‫•‬ ‫אינטראקציות תא‪-‬תא – אקסונים שונים חשים אחד את השני‬ ‫ומשפיעים‪ ,‬בעזרת אינטראקציות‪ ,‬אחד על השני בהתקדמותם‪.‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪97‬‬ ‫החומר החוץ‪-‬תאי‬ ‫ה‪ ECM-‬מכיל ארבעה מרכיבים עיקריים‪ :‬קולגן‪,‬‬ ‫גלוקוז‬ ‫פרוטאוגליקנים‪,‬‬ ‫אמינו‬ ‫גליקנים‬ ‫וגליקופרוטאינים )דוגמת פיברונקטין ולמינין(‪.‬‬ ‫•‬ ‫הפיברונקטין בנוי משתי תת יחידות הקשורות‬ ‫זו לזו בקשרים דיסולפידים ומכיל דומיינים‬ ‫שונים שמאפשרים הכרה של מרכיבי ה‪ECM-‬‬ ‫השונים‪ .‬כמו כם הוא מכיל דומיין ‪RGD‬‬ ‫המאפשר קישור לרצפטור שנמצא על גבי התא‪.‬‬ ‫•‬ ‫הלמינין בנוי משלוש תת‪-‬יחידות )‪.(α, β, γ‬‬ ‫שני הרכיבים הנ"ל מופעלים על ידי אינטגרינים‪,‬‬ ‫רצפטורים הנמצאים על גבי התאים‪.‬‬ ‫מורכבותם של האלמנטים מתת יחידות שונות‪ ,‬שלכל‬ ‫אחת מהם ישנם וריאנטים שונים‪ .‬מקנה יכולת‬ ‫קומבינטוריקה המרחיבה את סוגי האפשרויות‪.‬‬ ‫כתוצאה ניתן לייצר אינטראקציות שונות לדחייה‬ ‫ומשיכה שונות בטבען המובאות על ידי אותם‬ ‫רצפטורים וקומפלקסים בשילובים קומבינטוריים‬ ‫שונים‪.‬‬ ‫אינטראקציות תא‪-‬תא‬ ‫מולקולות )‪CAM (Cell-Adhesion Molecules‬‬ ‫מכילות מוטיב של אימונוגלובולין‪ ,‬המצוי גם‬ ‫בחלבונים אחרים דוגמת נוגדנים‪ ,‬המשחקים תפקיד‬ ‫באינטראקציות תא‪-‬תא‪ .‬האינטראקציות יכולות‬ ‫להתקיים בין נוירון‪-‬נוירון או נוירון‪-‬גליה‪ .‬סוג זה‬ ‫של אינטראקציה – בו לשני סוגי התאים יש אותה‬ ‫מולקולה – מכונה ‪.Homophilic Interaction‬‬ ‫מולקולות נוספות המשחקות תפקיד חשוב בהכוונת‬ ‫שליחת השלוחות על ידי אינטראקציית תא‪-‬תא‬ ‫הומופילית‬ ‫האינטראקציה‬ ‫הן‬ ‫אינה‬ ‫הקדהרינים‬ ‫כוללת‬ ‫)‪.(Cadherins‬‬ ‫רק‬ ‫קישור‬ ‫בין‬ ‫המולקולות אלא גם שינוי קונפורמציה שנובע‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫מבוא לנוירוביולוגיה‬ ‫‪98‬‬ ‫מהאינטראקציה‪ ,‬המוביל סיגנל אל תוך התא‬ ‫המשפיע על התא – למשל על השלד התאי‪.‬‬ ‫אינטראקציות‬ ‫תא‪-‬תא‬ ‫אינן‬ ‫חייבות‬ ‫להיות‬ ‫הומופיליות ויכולות להתקיים בין מולקולות שונות‬ ‫על תאים שונים‪ :‬במקרה זה האינטראקציה מכונה‬ ‫‪ Heterophilic Interaction‬וגם היא יכולה‬ ‫להשפיע על סיגנלים המכווינים את שליחת‬ ‫השלוחות‪.‬‬ ‫דגם שליחת השלוחות מהרשתית לטקטום הינו‬ ‫הופכי‪ :‬החלק האחורי של הרשתית הולך לחלק‬ ‫הקדמי של הטקטום וההיפך‪ .‬החוקרים הפיקו ממברנות מרקמת הטקטום ויצרו רצועות מתחלפות לסירוגין‬ ‫של ממברנות אנטריוריות ופוסטריוריות‪ .‬כעת בדקו את תנועת הנוירונים על הממברנות‪ .‬נמצא שהתנועה‬ ‫של נוירונים פוסטריורים הייתה רק על גבי ממברנות אנטריוריות ונוירונים אנטריורים נעו רק על גבי‬ ‫ממברנות פוסטריוריות‪.‬‬ ‫על מנת לבדוק מהו המנגנון‪ ,‬ביצעו הרתחה של הממברנות )אשר מיועדת להרוס את החלבונים‬ ‫הממברנלים עקב דה‪-‬נטורציה(‪ .‬בניסוי זה נמצא שהרתחה של הממברנה עליה הנוירונים נעים אינה משנה‬ ‫את תנועת השלוחות‪ ,‬אולם הרתחת‬ ‫הממברנות עליהן הנוירונים לא נדדו‬ ‫הובילה לאיבוד הסלקטיביות – מכאן‬ ‫שהסלקטיביות נובעת על ידי חומר‬ ‫דחייה כלשהו‪.‬‬ ‫נוירונים פוסטריורים נעים רק על‬ ‫ממברנות אנטריוריות‪ .‬הרתחה של‬ ‫הממברנות הפוסטריוריות גורמת לאובדן‬ ‫הסלקטיביות בנדידה‪.‬‬ ‫בבדיקות נוספות נמצא שחומר הדחייה‬ ‫בממברנות הוא ה‪ ,Ephrin-‬מולקולה המתבטאת על גבי תאים ומשמשת ליגנד לקבוצת הרצפטורים‬ ‫)‪ .Eph Receptor (tyrosin kinases‬הנוירונים המבטאים את הרצפטור הם הנוירונים שולחי‬ ‫השלוחות והנוירונים המבטאים את הליגנד הם נוירוני המטרה בטקטום‪ .‬ביטוי הליגנד על ידי הטקטום‬ ‫יוצר גרדיינט‪ .‬קישור של הליגנד לרצפטור מוביל לדחייה‪ .‬כאשר בוחנים הן את ביטוי הליגנד בטקטום והן‬ ‫את ביטוי הרצפטור ברשתית‪ ,‬נמצא שהביטוי מדורג‪ :‬הריכוז הגבוה ביותר של הליגנד מופרש בחלק‬ ‫האחורי בצורת גרדיינט; ריכוז הרצפטורים גם הוא בגרדיינט‪ ,‬כאשר נוירונים מהקצה הפוסטריורי של‬ ‫הרשתית מבטאים רמה גבוהה במיוחד של רצפטורים ונוירונים בקצה האנטריורי מבטאים רמה נמוכה‪.‬‬ ‫חמוטל בן דב‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2010 ,‬‬ ‫נושא ‪ :5‬התפתחות מערכת העצבים המרכזית‬ ‫‪99‬‬ ‫כאשר שלוחה מנוירון פוסטריורי מהרשתית מגיעה לחלק האנטריורי של הטקטום היא נתקלת בריכוז נמוך‬ ‫של ליגנד; אולם ריכוז הרצפטורים הגבוה מאפשר לה לקלוט את הסיגנל מייד ולעצור את השלוחה‪ .‬כאשר‬ ‫שלוחה מנוירון אנטריורי מגיעה לחלק האנטריורי של הטקטום גם היא נתקלת בריכוז הנמוך‪ ,‬אולם כמות‬ ‫הרצפטורים הקטנה מונעת ממנה לחוש בליגנד; השלוחה תמשיך עד החלק הפוסטריורי של הטקטום‪ ,‬שם‬ ‫ריכוז הליגנד הגבוה ייגרום לשלוחה להיעצר‪.‬‬ ‫יש לזכור שאלו מולקולות הפועלות לטווח קצר; ישנן גם מולקולות שפועלות לטווח רחוק‪ ,‬המשוחררות‬ ‫לפרק זמן ומופרשות בדיפוזיה‪ .‬הנוירונים שולחים את השלוחות לאורך מפל הריכוזים שנוצר מאותו‬ ‫פקטור‪ .‬גם מולקולות אלו יכולות לפעול למשיכה או לדחייה – כמו במולקולות לטווח קצר‪ .‬למעשה‪,‬‬ ‫אותה מולקולה יכולה לעיתים לסגנל דחייה ולעיתים משיכה – תודות להבדלים ברצפטורים הקולטים‬ ‫אותה בשלוחות‪.‬‬ ‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011 ,‬‬ ‫חמוטל בן דב‬