מוחותיהם של יונקים מחולקים לשני חצאים (המיספרות) בעלי דימיון תפקודי רב, אך גם התמחויות ייחודיות. ישנם קשרים רבים בין תאי העצב בתוך כל המיספירה וכן בין ההמיספרות המאפשרים את תפקוד המוח. מחקר חדש מצא כי יעילות העברת המידע בין התאים במוח של כלל היונקים זהה, ללא קשר לגודל המוח. בנוסף, ישנו איזון כולל במספר הקשרים במוחם של יונקים - עודף בקשרים בתוך ההמיספרה, למשל על מנת לאפשר תפקוד ייחודי כלשהו, מלווה בהפחתה של מספר הקשרים בין ההמיספרות.

ישנם מעל 5000 מינים של יונקים בעולם, שונים אך גם דומים זה לזה. לאורך האבולוציה, מיני היונקים הללו השתנו בהתאם לסביבה ולצרכים של כל מין, אך איך השוני הזה השפיע על האבולוציה של המוח שלהם? במחקר שנערך באוניברסיטת תל אביב על ידי פרופ' יניב אסף ופרופ' יוסי יובל בשיתוף עם חוקרים מהטכניון והמכון הוטרינרי בבית דגן, נבחנו מוחות של למעלה מ-120 מיני יונקים שונים בעזרת דימות בתהודה מגנטית (MRI). מאגר המידע שנוצר במהלך שבע שנות המחקר הינו ייחודי בעולם ומכיל הרבה מיני יונקים שזו הפעם הראשונה שנערכה להם בדיקת דימות להערכת מבנה המוח בשיטות אלה [1].

הדמיית MRI מבוססת על התכונות המגנטיות של אטומי המימן במולקולות המים, ויכולה להבחין בין רקמות שונות בגוף כתלות בריכוז המים בהן (ראו הסבר בכתבה קודמת שלנו [2]). ישנן כמה שיטות של הדמיית MRI, המייצרות תמונות שונות שמוסרות מידע שונה. כולן מבוססות על אותו מכשיר MRI, אך נבדלות ברצף ההפעלה ובעיבוד התמונה. במחקר הנוכחי השתמשו בשיטה הנקראת תהודה מגנטית מבוססת דיפוזיה (DTI), בה ניתן להבחין לא רק בין רקמות שונות לפי ריכוז המים, אלא גם למפות את כיוון התנועה של מולקולות המים בתוכן. בגלל הצורה הייחודית של תאי העצב במוח, תנועת המים שונה בין חלקי התא. לתאי עצב יש גוף תא ושלוחה צרה וארוכה הנקראת אקסון, דרכה התא מעביר אותות לתאים אחרים (ראו תמונה למטה). בעוד תנועת המים בגוף התא הכדורי היא תלת מימדית ואקראית, באקסון הצינורי התנועה מוגבלת לציר אחד (קדימה-אחורה לאורך האקסון). לכן, שיטת ה-DTI מאפשרת להפריד בין גופי תאים לאקסונים, וכן למפות את כיוון האקסונים כדי לזהות אילו אזורי מוח מקושרים זה עם זה (ראו תמונה למטה).

בתמונה: לתאי עצב מבנה ייחודי של גוף תא ושלוחה דקה וארוכה הנקראית אקסון, דרכה מועברים האותות מתא אחד לאחר.

בתמונה: הדמיות MRI בשיטת DTI של מיני יונקים שונים [1]. הצבעים השונים מעידים על הכיווניות של מקבץ האקסונים. באדום - אקסונים המחברים בין ההמיספרות הימנית והשמאלית, בכחול - אקסונים עולים ויורדים, בירוק - אקסונים שכיוונם קדימה-אחורה.

מוחותיהם של יונקים מחולקים לשני חצאים: המיספרה ימין והמיספרה שמאל. בבני אדם, המהות התפקודית של שתי ההמיספרות נבחנה לאורך השנים והחלוקה הפנימית של כל המיספרה לתפקודים שונים ידועה שנים רבות - למשל, תפקודי שפה נעשים בעיקר בהמיספרה השמאלית [3]. בתוך כל אחת מההמיספרות ישנם הרבה קשרים (מקבצים של אקסונים) אשר מחברים את האזורים השונים בהמיספרה זה לזה ומאפשרים לה לעבוד ביעילות. בנוסף, ישנם קשרים גם בין ההמיספרות המחברים ביניהן. שיטת ה-DTI מאפשרת לייצר מעין מפה של הקשרים האלו במוח (מפה הנקראת קונקטום - connectome) ולחקור את הקישוריות והעברת המידע במוח.

במחקרם, החוקרים מצאו כי ישנה חוקיות אוניברסלית אשר מתארת את הקישוריות במוח, התקפה על פני כל היונקים שנבדקו ללא קשר למאפייני התנהגות כאלה או אחרים או לגודל המוח. לפי החוקיות הזו, יעילות העברת המידע הכוללת במוח (המושפעת ממספר הצמתים שהמידע צריך לעבור מנקודת המוצא עד ליעד) זהה בקרב כל היונקים, החל מבעלי המוח הקטן ביותר, ששוקל גרמים בודדים, ועד הגדול ביותר ששוקל כמה קילוגרמים. בנוסף, הם מצאו כי ככל שיש יותר קשרים בתוך ההמיספרה, כך קטנה הקישוריות בין ההמיספרות, ולהפך. נניח שמין של יונק כלשהו מפתח לאורך האבולוציה יכולת שדורשת קישוריות תוך-המיספרית חזקה (כמו שפה למשל). כתוצאה מכך, כמות הקשרים בתוך ההמיספרות שלו תגדל על מנת שיוכל להשתמש ביכולת הזו ביעילות, אך כמות הקשרים בין ההמיספרות עלולה לפחות בשל כך. כמו כל מערכת סגורה בעלת מגבלות אנרגטיות, גם המוח אינו יכול לייצר אינסוף קשרים ולתחזק אותם, ובעצם יש צורך בוויסות כדי להשיג מקסימום יעילות במינימום עלות.

תופעה זו נמצאה גם בפרטים של אותו מין ולא רק בין מינים. כך למשל, באדם אשר ההמיספרות שלו מקושרות היטב בתוך עצמן - תהא הסיבה לכך אשר תהא, כמו כישרון שפתי, מוסיקלי או מתמטי מיוחד, סך כל הקישוריות תשמר קבועה פחות או יותר על ידי הפחתה בכמות הקשרים בין שתי ההמיספרות.

למעשה, המחקר מאשש היפותזה בת למעלה מ-100 שנים, הטוענת כי ישנו שימור של קשרים במוח. את המשמעות התפקודית של ממצא זה, וכן את ההשלכות שלו לתהליכי גמישות מוחית, למידה וזיכרון - עוד יש לחקור.

הכתבה מאת ידידי העמותה ומחברי המאמר פרופ' יניב אסף ופרופ' יוסי יובל

מקורות וקריאה נוספת:

1. המאמר המקורי
2. כתבה קודמת על איך עובד מכשיר MRI
3. כתבה קודמת על חלוקת התפקידים בין ההמיספרות והקשר ליד הדומיננטית