שיטות מחקר בחקר המוח

‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫הריסת חלק מהמוח ובהערכת תפקוד בעל החיים לאחר‬
‫מכן‬
‫זוהי שיטת המחקר הוותיקה ביותר במדעי המוח‬
‫לזיה (‪ )lesion‬הוא הרס של איזור מוחי שנגרם ע"י החוקר‬
‫המטרה‪ :‬לבחון איזה איזור במוח מבצע איזה תפקוד‪ ,‬ולא‬
‫איזו התנהגות‬
‫לדוגמא‪ :‬מה הקשר בין מעורבותה של האונה הפריאטלית‬
‫בתפיסה מרחבית‪ ,‬לבין דיסקלקוליה עקב פגיעה‬
‫פריאטלית?‬
‫‪ ‬הסקה על תפקידו של אזור מוח מסוים לפי הפגיעה‬
‫בהתנהגות בעקבות הריסתו‪.‬‬
‫ההסקה בעייתית מפני ש‪-‬‬
‫א‪ .‬מבחן התנהגותי בודק בדר"כ כמה פונקציות משולבות‪.‬‬
‫ב‪ .‬פגיעה בעקבות לזיה באזור מסוים לא אומרת בהכרח‬
‫שהוא האחראי על ההתנהגות התקינה‪.‬‬
‫‪A‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪X‬‬
‫‪B A‬‬
‫‪X‬‬
‫‪B‬‬
‫‪‬‬
‫ניתן לבצע לזיה באזורים קורטיקליים על ידי קידוח עצם‬
‫הגולגולת והסרת חלק בקרקפת על מנת לחשוף את‬
‫הקורטקס‬
‫‪‬‬
‫מה נעשה על מנת לחשוף אזורים תת‪-‬קורטיקליים?‬
‫• בעל החיים מקובע למכשיר סטראוטקסי‪ ,‬המאתר לפי ידע קיים‬
‫את מיקום האיבר במוחו‬
‫• לאחר מכן קודחים נקב בגולגולת‪ ,‬ומחדירים אלקטרודה דרכו‬
‫לפי המיפוי עד לנקודת המטרה‬
‫‪‬‬
‫מאפשר החדרת‬
‫כימיקלים שונים‬
‫למוח‪ .‬למשל‪:‬‬
‫‪ ‬החדרת תרופות‪.‬‬
‫‪ ‬גרימת לזיה כימית‬
‫‪ ‬גרימת לזיה הפיכה‬
‫בהרדמה‬
‫‪‬‬
‫לאחר שנגרמה הלזיה‪ ,‬יש לצבוע את האזור במוח על מנת לבחון‬
‫היכן חל הפגע המוחי‬
‫‪‬‬
‫האזור מוצא מן הגולגולת ומועבר לצנצנת ובה חומר קיבוע‬
‫‪‬‬
‫האזור נפרס לפרוסות ואותן‬
‫צובעים על מנת להבחין בין‬
‫מרכיבי המוח השונים‬
‫‪‬‬
‫לדוגמא הצבען כחול‪-‬מתילן‬
‫צובע את גופי התא‬
‫(נוירונים וגם תאי גלייה)‬
‫‪‬‬
‫שיטת סימון אנטרוגריידי מבוססת על חומרים החודרים‬
‫לתא דרך הדנדריטים או גוף התא‪ ,‬ומועברים לאורך האקסון‬
‫אל עבר הכפתורים הסופיים‬
‫אקסונים מסומנים‬
‫באזור המטרה‬
‫אתר ההזרקה‬
‫של ‪PHA-L‬‬
‫‪‬‬
‫בדומה‪ ,‬שיטת סימון רטרוגריידי נעזרת בחומרים הנקלטים‬
‫בכפתורים הסופיים ומועברים אחורה דרך האקסונים אל‬
‫גופי התאים‬
‫‪‬‬
‫מה מאפשרים שני סוגי הסימון לגלות?‬
‫‪‬‬
‫לזיות אינן מבוצעות בבני אדם לצרכי מחקר‪...‬‬
‫‪‬‬
‫אך בני אדם שמוחותיהם נפגעו כתוצאה מתאונה או מחלה‬
‫יכולים ללמד אותנו רבות על מבנה המוח‬
‫‪‬‬
‫כיום יש ברשותנו כלים יעילים לבחינת מוחות אלה כאשר‬
‫המטופל חי ואפילו ער‬
‫חקר מבנה המוח באדם החי ‪CT -‬‬
‫‪ - Computerized Tomography ‬סריקת המבנה‬
‫המוחי באמצעות רנטגן‪.‬‬
‫‪ ‬חתכים הוריזונטליים בלבד‪.‬‬
‫‪ ‬רזולוציה בינונית‪.‬‬
‫חקר מבנה המוח באדם החי ‪MRI -‬‬
‫‪)Magnetic Resonance imaging( MRI ‬‬
‫הדמיית תהודה מגנטית‪.‬‬
‫‪ ‬בכל אזור מוח כמות שונה‬
‫של מולקולות מים‪ ,‬ועל בסיס‬
‫זה מבחינים ביניהם‬
‫בסריקת ‪.MRI‬‬
‫‪ ‬יתרונות‪:‬‬
‫חתכים בשלושת המישורים‪.‬‬
‫רזולוציה מצוינת‪.‬‬
MRI- frontal sections
‫‪‬‬
‫תפקודי המוח כרוכים בפעילות עצבית‪ :‬פוטנציאלי פעולה‬
‫והעברתם דרך קשרים סינפטיים‬
‫‪‬‬
‫שינויים בפעילות החשמלית באזור מסוים יכולים להעיד על‬
‫חלקו של האזור בתפקוד מסוים‬
‫‪‬‬
‫לדוגמא‪ :‬רישום פעילות המוח בעת קריאה‪ ,‬בעת קבלת‬
‫החלטות או בעת מדיטציה‪...‬‬
‫‪‬‬
‫מיקרו‪-‬אלקטרודות יכולות להיות מוחדרות למוח‬
‫ומוצמדות לנוירון יחיד‬
‫‪‬‬
‫מקרו‪-‬אלקטרודות מפיקות רישום המייצג פוטנציאלי‬
‫פעולה של אלפי תאים המצויים בקרבתן‪ ,‬ויכולות להיות‬
‫מוחדרות למוח או מוצמדות לקרקפת בעזרת משחה‬
‫מוליכת חשמל‬
‫רישומים אלה נקראים ‪EEG: electroencephelogram‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫כאשר גוברת פעילות עצבית באזור מסוים במוח‪ ,‬גדל גם‬
‫קצב חילוף החומרים באזור זה (מטבוליזם)‬
‫‪‬‬
‫זאת בעיקר בשל פעילות מוגברת של משאבות יונים בתאים‬
‫באזור זה‬
‫‪‬‬
‫כאשר מזריקים לדם חומר‬
‫רדיואקטיבי הדומה במבנהו‬
‫לגלוקוז‪ ,‬התאים הפעילים‬
‫ביותר יקלטו אותו בשיעור‬
‫הגבוה ביותר‬
‫מדידת פעילות מוחית באדם ‪PET -‬‬
‫‪:Positron Emission Tomography – PET ‬‬
‫‪ ‬מזריקים לנבדק חומר‬
‫רדיואקטיבי‪ ,‬שבמהלך‬
‫פירוקו פולט פוזיטרונים‪,‬‬
‫המובחנים ע"י הסורק‪.‬‬
‫‪ ‬חסרונות‪:‬‬
‫א‪ .‬רדיואקטיבי‬
‫ב‪ .‬יקר‪.‬‬
‫ג‪ .‬חתכים אופקיים בלבד‬
‫ד‪ .‬רזולוציה בינונית בזמן ובמרחב‬
‫‪PET‬‬
‫‪ ‬ב‪ PET-‬ניתן לאתר כל חומר מסומן‬
‫רדיואקטיבית‪ ,‬וכך לעקוב למשל אחרי למשל‬
‫תרופות מסוימות‪.‬‬
‫מדידת פעילות מוחית באדם ‪fMRI :‬‬
‫‪ :functional MRI ‬העיקרון – אזור פעיל יותר צורך‬
‫יותר חמצן‪.‬‬
‫‪ ‬יתרונות‪:‬‬
‫א‪ .‬רזולוציה מצוינת במרחב‬
‫(סריקת מבנה במקביל)‬
‫ובזמן‪.‬‬
‫ב‪ .‬אין צורך בשימוש בחומרים‬
‫רדיואקטיביים‪.‬‬
‫ג‪ .‬סריקה בכל החתכים‪.‬‬
fMRI
‫‪‬‬
‫לעתים אנו מתעניינים בהפרשה של נוירוטרנסמיטר‬
‫ספציפי‪ ,‬ולאו דווקא בפעילות העצבית כולה‬
‫‪‬‬
‫בניתוח סטראוטקסי ניתן להשתיל מבחן מיקרודיאליזה‬
‫אליו מוזרמת תמיסה הדומה ל‪.CSF-‬‬
‫כאשר הנוזל חוזר דרך הצינורית הוא אוסף אליו מולקולות‬
‫מהנוזל החוץ‪-‬תאי שחדרו אליו מכוח הדיפוזיה‬
‫‪‬‬
‫תוצרים אלה ניתן כעת לנתח ולבודד נוירוטרנסמיטרים‬
‫‪‬‬
‫מאפשרת‬
‫מדידת‬
‫הפרשת‬
‫חומרים שונים‬
‫במוח בתגובה‬
‫לגירוי‬
‫פסיכולוגי או‬
‫כימי‪.‬‬
‫‪‬‬
‫במצבים מסוימים נהיה‬
‫מעוניינים לגרות באופן‬
‫מלאכותי פעילות עצבית באזור‬
‫מסוים במוח‬
‫‪‬‬
‫גרייה חשמלית ניתן לייצר דרך‬
‫העברת זרם חשמלי‬
‫באלקטרודה שהוחדרה למוח‬
‫‪‬‬
‫גרייה כימית ניתן לייצר דרך‬
‫הזרקת כמות קטנה של חומצה‬
‫אמינית מעוררת לתוך המוח‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫פעילות עצבית משרה שדות מגנטיים‬
‫שאפשר לאתרם חיצונית‬
‫גרייה מגנטית חוצה גולגולת (‪:)TMS‬‬
‫סליל תילים משמש על מנת לגרות‬
‫נוירונים בקורטקס של בני אדם‬
‫השפעות אלה דומות ביותר להשפעת‬
‫גרייה חשמלית תוך מוחית‬
‫בשימוש אינטנסיבי לטיפול בדיכאון‬
‫‪‬‬
‫שיטה מקובלת להערכת השפעת התורשה על קיומה של‬
‫תכונה מסוימת היא השוואת שיעור קיומה של התכונה‬
‫בקרב תאומים זהים ולא זהים‬
‫‪‬‬
‫שיטה נוספת היא השוואת שיעור קיומה של התכונה בקרב‬
‫אחים מאומצים‬
‫‪‬‬
‫מדוע?‬
‫הורים‬
‫ביולוגיים‬
‫הורים מאמצים‬
‫סביבת‬
‫גידול‬
‫גנטיקה‬
‫פנוטיפ של‬
‫הצאצא‬
‫ד"ר שירי בן‪-‬נאים‪ -‬מרכז אקדמי פרס‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫באיזו מידה השונות של תכונה מסוימת בתוך האוכלוסייה מיוחסת‬
‫להשפעה גנטית‬
‫במחקרי תאומים‪ ,‬משווים את מידת ההתאמה בין תאום אחד לבן‬
‫זוגו על פני קיומה של תכונה רציפה (לדוגמא ‪)IQ‬‬
‫אם הקורלציה בקרב התאומים המונוזיגוטיים גבוהה מהקורלציה‬
‫בקרב התאומים הדיזיגוטיים‪ ,‬נניח השפעה גנטית על השונות בתכונה‬
‫או‪ :‬התאומים נמדדים לגבי קיומה או היעדרה של תכונה או הפרעה‬
‫מסוימת‪ .‬אם קיימת אצל שניהם‪ ,‬אזי הם בהתאמה‬
‫אם שיעור ההתאמה בקרב מונוזיגוטיים גדול מאשר בקרב‬
‫דיזיגוטיים‪ ,‬נניח קיומה של השפעה גנטית‬
‫לדוגמא‪ :‬אחוז ההתאמה בין תאומים מונוזיגוטיים לגבי קיומו של‬
‫אוטיזם הוא ‪.72%‬‬
‫בין תאומים דיזיגוטיים‪3% :‬‬
‫ד"ר שירי בן‪-‬נאים‪ -‬מרכז אקדמי פרס‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫כאשר השונות המוסברת ע"י גנטיקה היא פחות מ‪ ,1.0-‬נניח כי‬
‫שאר ההשפעה מגיעה מהסביבה‪ :‬משותפת ולא‪-‬משותפת‬
‫נניח השפעה של סביבה משותפת אם תאומים מונוזיגוטיים‬
‫ודיזיגוטיים יראו סיכויים זהים ללקות למידה‬
‫נניח השפעה של סביבה לא משותפת אם לתאומים של לקויי‬
‫למידה אין סיכוי גבוה יותר להיות לקויי למידה בעצמם מאשר‬
‫לאנשים שאינם קשורים אליהם‬
‫לדוגמא‪ :‬בהפרעה ביפולרית‪ ,‬השונות המוסברת ע"י גנטיקה הינה‬
‫‪ ,0.86‬ע"י סביבה משותפת ‪ 0.7‬וע"י סביבה לא משותפת ‪0.7‬‬
‫בדיכאון‪ ,‬הגנטיקה אחראית ל‪ ,0.45-‬הסביבה הלא משותפת ל‪-‬‬
‫‪ ,0.55‬והסביבה המשותפת כלל לא‬
‫באינטליגנציה‪ ,‬הגנטיקה אחראית ל‪ ,0.52-‬הסביבה המשותפת ל‪-‬‬
‫‪ 0.34‬והסביבה הלא משותפת ל‪0.14-‬‬
‫ד"ר שירי בן‪-‬נאים‪ -‬מרכז אקדמי פרס‬