מחקר חדש מוכיח כי חוט השדרה יכול ללמוד ולזכור תנועות באופן עצמאי, מאתגר את ההשקפות המסורתיות על תפקידו ועלול לשפר אסטרטגיות שיקום עבור חולי פציעה בעמוד השדרה.
מחקר חדש מגלה שלנוירונים של חוט השדרה יש את היכולת ללמוד ולשמר מידע ללא תלות במוח.
חוט השדרה מתואר לעתים קרובות רק כצינור להעברת אותות בין המוח לגוף. עם זאת, חוט השדרה יכול למעשה ללמוד ולזכור תנועות בעצמו.
צוות חוקרים ב-Neuro-Electronics Research Flanders (NERF) שבסיסו בלובן מפרט כיצד שתי אוכלוסיות עצביות שונות מאפשרות לחוט השדרה להסתגל ולהיזכר בהתנהגות נלמדת באופן בלתי תלוי לחלוטין במוח. הממצאים המדהימים הללו, שפורסמו בכתב העת מַדָע, שופך אור חדש על האופן שבו מעגלי עמוד השדרה עשויים לתרום לשליטה ואוטומציה של תנועה. התובנות עשויות להתגלות רלוונטיות בשיקום של אנשים עם פציעות בעמוד השדרה.
הפלסטיות התמוהה של חוט השדרה
חוט השדרה מווסת ומכוונן את הפעולות והתנועות שלנו על ידי שילוב מקורות שונים של מידע חושי, והוא יכול לעשות זאת ללא קלט מהמוח. יתרה מכך, תאי עצב בחוט השדרה יכולים ללמוד להתאים משימות שונות באופן אוטונומי, בהינתן תרגול מספיק חוזר ונשנה. עם זאת, כיצד חוט השדרה משיג את הפלסטיות המדהימה הזו, תמה מדעני מוח במשך עשרות שנים.
מדען מוח אחד כזה הוא פרופסור איה טאקוקה. הצוות שלה ב- Neuro-Electronics Research Flanders (NERF, מכון מחקר המגובה על ידי imec, KU Leuven ו-VIB) בוחן כיצד חוט השדרה מתאושש מפציעות על ידי חקירה כיצד חיבורי העצבים מחווטים, וכיצד הם פועלים ומשתנים כאשר אנו לומדים תנועות חדשות.
"למרות שיש לנו עדויות ל'למידה' בתוך חוט השדרה מניסויים מתחילת המאה ה-20, השאלה באילו נוירונים מעורבים וכיצד הם מקודדים את חווית הלמידה הזו נותרה ללא מענה", אומר פרופ' טאקוקה. .
חלק מהבעיה הוא הקושי במדידה ישירה של פעילותם של נוירונים בודדים בחוט השדרה בבעלי חיים שאינם מורדמים אלא ערים ונעים. הצוות של Takeoka ניצל מודל שבו בעלי חיים מאמנים תנועות ספציפיות בתוך דקות. תוך כדי כך, הצוות חשף מנגנון ספציפי לסוג תא של למידת חוט השדרה.
שני סוגי תאים עצביים ספציפיים
כדי לבדוק כיצד חוט השדרה לומד, חוקר הדוקטורט סיימון לאבאוד ועמיתיו במעבדת Takeoka בנו מערך ניסוי למדידת שינויים בתנועה בעכברים, בהשראת שיטות המשמשות במחקרי חרקים. "הערכנו את התרומה של שש אוכלוסיות נוירונים שונות וזיהינו שתי קבוצות של נוירונים, אחת גב ואחת גחונית, שמתווכות למידה מוטורית."
"שתי קבוצות הנוירונים האלה מתחלפות", מסביר לאבאוד. "הנוירונים הגב עוזרים לחוט השדרה ללמוד תנועה חדשה, בעוד הנוירונים הגחוניים עוזרים לו לזכור ולבצע את התנועה מאוחר יותר."
"אפשר להשוות את זה למירוץ שליחים בתוך חוט השדרה. הנוירונים הגב מתנהגים כמו הרץ הראשון, ומעבירים את המידע החושי הקריטי ללמידה. לאחר מכן, תאי הגחון לוקחים את השרביט, ומבטיחים שהתנועה הנלמדת תיזכר ותבוצע בצורה חלקה".
למידה וזיכרון מחוץ למוח
התוצאות המפורטות, שפורסמו ב מַדָע, להמחיש כי פעילות עצבית בחוט השדרה דומה לסוגים קלאסיים שונים של למידה וזיכרון. לפרום נוסף של מנגנוני למידה אלו תהיה חשיבות מכרעת, שכן סביר להניח שהם תורמים לדרכים שונות שבהן אנו לומדים ואוטומציה של תנועה, ועשויים להיות רלוונטיים גם בהקשר של שיקום, אומרת פרופ' איה טאקוקה: "המעגלים שתיארנו יכולים לספק את האמצעים לחוט השדרה לתרום ללמידת תנועה ולזיכרון מוטורי לטווח ארוך, אשר שניהם עוזרים לנו לנוע, לא רק בבריאות תקינה אלא במיוחד במהלך החלמה מפציעות מוח או חוט שדרה".
המחקר (הצוות) נתמך על ידי קרן המחקר פלנדריה (FWO), Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA), מלגת דוקטורט בטייוואן-KU לובן (P1040), והקרן לחקר חוט השדרה Wings for Life.
