פריצת דרך רב תחומית בחקר המוח

בין תיאוריה לניסויים בתחומים שונים במדעי המוח הקוגניטיביים, הביולוגיים והחישוביים, סולל מרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח (ELSC) באוניברסיטה העברית דרכים חדשות להבנת המוח

רחל נחמה-עבדי
תוכן מקודם
שתפו כתבה במיילשתפו כתבה במייל
בניין גודמן, משכנו של מרכז ספרא למדעי המוח  צילום Moy Volcovich
רחל נחמה-עבדי
תוכן מקודם

"אוניברסיטאות גדולות יישפטו בעשורים הקרובים על פי תרומתן להבנת המוח האנושי". הרעיון הזה, כפי שהוצג לפני למעלה מעשור לפרופ' מנחם מגידור, אז נשיא האוניברסיטה העברית בירושלים, היה הבסיס להקמת מרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח (ELSC), מוסד המחקר הגדול והמוביל לחקר המוח בישראל.     

היום, עם 11 שנות פעילות, 34 חוקרים ו-170 סטודנטים לתארים מתקדמים אחרי, מצדיק המרכז את הציפיות הגדולות עם מחקרים פורצי דרך השופכים אור על הבעיה המדעית המאתגרת של המאה 21: דרכי הפעולה של המוח האנושי.

"המוח האנושי הוא חידה אדירה. הוא זה שעומד בבסיס החוויה האנושית והוא גם הלא נודע הגדול מכולם. הוא יותר ממחקר ביולוגי של עוד איבר בגוף האדם. הוא גם יותר ממחקר פסיכולוגי גרידא והוא בוודאי ובוודאי יותר ממחקר תאורטי ומודלים. חקר המוח, בסופו של יום, מחייב שילוב של כל תחומי הדעת הללו יחדיו", כך, מתאר פרופ' עדי מזרחי את התפיסה המדעית של ELSC. מזרחי, ביחד עם פרופ' ישראל נלקן, מובילים במשותף מזה כארבע שנים את מרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח. "המשימה שלנו היא לפתח ממשק משגשג בין תיאוריה לניסויים במדעי המוח הקוגניטיביים, הביולוגיים והחישוביים, הסוללים את הדרך לגילוי חדשני בחקר המוח", הוא מסביר.

בחזית המחקר הבינלאומי

היסודות הראשונים להקמת המרכז הונחו כבר בשנת 1991 במרכז הבינתחומי לחישוביות עצבית (ICNC) ע"י קבוצת מדענים מהאוניברסיטה העברית, ביולוגים, פסיכולוגים ופיזיקאים, שחזו את האופי הרב תחומי של חקר המוח. אותם מדענים, מתחומי דעת שונים, סברו שאין תיאוריה אחת עמוקה ורצינית למדעי המוח, ושחשוב לשלב כוחות כדי לפתור בעיות שהן ביסודן בין-תחומיות. "המוח הוא איבר מרתק שמשתנה כל הזמן עם ההתפתחות שלנו", מסביר פרופ' מזרחי. "הוא אמנם איבר ביולוגי אך הוא גם מערכת 'חישובית' אשר בסופו של דבר מהווה את הבסיס להתנהגות, תפישה וקוגניציה, ולכאן שילוב של כל האספקטים השונים, הופכים להיות קריטיים. כאן משתלב החיבור בין חוקרים מתחומים שונים, ביניהם תיאורטיקנים, אנשי מדעי המחשב, חוקרי מוח קוגניטיביים וחוקרי מדעי החיים והרפואה, המובילים מחקר רב תחומי ומקיימים דו־שיח בהשלכות הישירות של חקר המוח".

בניין גודמן, מבט מבפניםצילום: הראל גלבוע

את הדרך להקמת המרכז בשנת 2009 סללה תרומה נכבדה של קרן אדמונד ספרא בסך 50 מיליון דולר, אליה הצטרפו תרומות נוספות בסך 100 מיליון דולר אותן, גייסה האוניברסיטה העברית. פילוסופיית המחקר ומטרותיו של המרכז הוטמעו גם בתכנון משכנו הפיזי של המרכז, בניין גודמן, שבקמפוס ספרא. הבניין, אשר תוכנן בידי האדריכל הבריטי הנודע נורמן פוסטר, משלב מרחבים חברתיים לצד מעבדות לחוקרי המרכז, מתקני מחקר משותפים ומרכזי מומחיות לשיטות מחקר: יחידת MRI, מרכז להנדסת וירוסים, יחידת מיקרוסקופיה מתקדמת ועוד. המבנה חולק לשני אגפים מקבילים המדמים את אונות המוח, ובמרכזם חצר נטועה עצי הדר ואמת מים. הקומפלקס הזה על מרחביו מעוררי ההשראה הפך בשנים האחרונות למרכז החשוב והמשמעותי לחקר המוח בישראל המאגד תגליות פורצות דרך בעולם כולו.

"עבורי המרכז הוא לא רק מקום עבודה. הוא גם בית לתקשורת יוצאת דופן בין חוקרים. אם בתחילת הדרך היו אומרים לי שאעסוק היום בדברים שאני עוסק – לא הייתי מאמין בכך. המרכז פתח עבורי דרכים להסתכלות מדעית ומחקרית ששינתה את התפיסה האישית שלי לגבי מדע וכיצד צריך לעשות אותו נכון"

אלו מחקרים משמעותיים רשם לעצמו המרכז עד היום?

פרופ' מזרחי: "תגליות משמעותיות הפכו לשמחתנו לדבר שקורה בתדירות גבוהה מאוד אצלנו. המרכז מייצר בממוצע כ 80 מאמרים בשנה שעברו ביקורת עמיתים, מתוכם אפשר לציין בין שלוש לחמש עבודות שעומדות בחזית המחקר ומתפרסמות בכתבי העת החשובים בעולם.

"כך למשל, חוקרת שלנו, פרופ' ענבל גושן, גילתה שתאים מסוג 'אסטרוציטים' (תאי גלייה) הקיימים במוח שלנו, ולא זכו במרוצת השנים לפופולאריות מדעית רבה, מחזיקים בתפקיד משמעותי בשיפור זיכרון והשפעה על יכולות קוגניטיביות. המחקר שלה התפרסם לפני שלוש שנים וממשיך להכות גלים עד היום.

נוירון מההיפוקמפוס (בירוק) מוקף באסטרוציטים (באדום)צילום: עדי קול

"מחקר משמעותי נוסף, שגם מגלם את הרב תחומיות המאפיינת את המרכז, מתייחס לאחד החישובים המרכזיים במוח שלנו - קידוד חזוי (Predictive coding). במסגרת חישוב זה, המוח מייצר ומעדכן כל הזמן מודל מחשבתי של הסביבה, בעזרתו הוא צופה את העתיד ומשווה את התחזיות למה שקרה בפועל. אחת החוקרות שלנו, פרופ' מירב אחישר, בדקה את המודל באוכלוסיות קליניות, בהתחלה בילדים עם דיסלקציה ולאחרונה בילדים עם אוטיזם. היא גילתה בעיות הפוכות בביצוע תחזיות כאלה בשתי הקבוצות – האחת לא מבצעת מספיק מהן (מה שמביא לבעיות בקריאה), והאחרת מסתמכת עליהן יותר מדי".

יש לך דוגמה נוספת?

"בוודאי. יש במרכז עבודה קלינית חשובה מאוד, אחראי עליה פרופ' חגי ברגמן, אחד החלוצים במחקר בסיסי ומחקר קליני של מחלת הפרקינסון, ומהראשונים בפיתוח שיטת ה'גירוי המוחי העמוק' (Deep Brain Stimulation). שיטה זו כבר מיושמת בניתוחי מוח המבוצעים בהדסה ובמקומות אחרים בעולם, בשלבים מאוחרים של המחלה כשהתרופות כבר לא נותנות פתרון טוב לסימפטומים. השיטה מאפשרת להיכנס עם אלקטרודה במדויק לאזורים מאוד מסוימים במוח ועל ידי גריה חשמלית לשנות את פעילותם בדרך שמשנה את איכות החיים של החולים. אלפי ניתוחים כאלה כבר התבצעו בארץ ובעולם בכלל. גם כאן יש שילוב מאוד יפה של תיאוריה וניסוי. השיטה מהווה כיום את שיטת הטיפול המרכזית עבור התסמינים המוטוריים של מחלת פרקינסון והפרעות מוטוריות אחרות המזוהות עם המחלה ושאינם ניתנים לטיפול תרופתי".

איך ההצלחה של המחקר במרכז מתבטאת ברמה הבינלאומית?

"כראש המרכז, אחת הדרכים שלי לכמת את ההצלחות שלנו היא דרך הפרסומים בינלאומיים, שעם הזמן רואים את השפעתם הגדולה על השדה המחקרי כולו. מדד נוסף שעומד לרשותנו נוגע במענקי מחקר יוקרתיים שהחוקרים שלנו מקבלים באופן תדיר. כשמחשבים את שני אלה, אין ספק שאנחנו עומדים בחזית בארץ ובעולם. 

"החוזקה שלנו היא בנושא החישוביות העצבית, שגם בו בולטת הבין-תחומיות של החוקרים שלנו. הרבה מרכזים לחקר מוח מתהדרים בבין-תחומיות, אבל כאשר מסתכלים לעומק לא כולם באמת כאלה. המשימה שלנו כחברי מרכז, ושלי כעומד בראשו, היא להוביל את האנשים לדבר ולעבוד אחד עם השני. שהפסיכולוגים ידברו עם הפיזיקאים והפיזיקאים עם הביולוגיים ושיהיה שיח מפרה. במובן הזה אין ספק שאנחנו מייצרים מחקר בין-תחומי ייחודי בעולם עם הוכחות שהשילובים האלה עובדים".

כיצד מכשירים דור המשך למחקר שנעשה במרכז ובכלל, איך מרכז שכזה תורם לפיתוח העתיד האקדמאי של מדעי המוח?

"יש לנו תכנית לחישוביות עצבית של תלמידי דוקטורט שהם 'תלמידי הרנסנס' של מדעי המוח והם גאוות המרכז עם הצלחה מסחררת. כ-40% מבוגרי התכנית הם חוקרים באוניברסיטאות בעולם (כמו למשל בסטנפורד) ובארץ, במכון ויצמן, ובאוניברסיטאות בר אילן, באר שבע וכו'. הבוגרים שלנו נמצאים בכל מקום. אנחנו בין חמשת תכניות הדוקטורט הטובות בעולם לחישוביות עצבית".

האם יש לציבור אפשרות להיחשף לפעילותכם ולמדע המתקיים במרכז?

"הנגשת המדע לציבור היא אחת המשימות המרכזיות בפעילות השנתית של המרכז ואנו רושמים גם בגזרה זו הישגים יפים. יש לנו פעילות ענפה ומוצלחת לקהילה בכמה רבדים. בירושלים למשל, אנחנו פעילים בבתי ספר תיכוניים בשיתוף העירייה, ויש לנו אירוע מאוד מוצלח שרץ כבר עשר שנים בשם 'שבוע אמנות ומוח' המתקיים בסינמטק בירושלים ומיועד לקהל הרחב. פרוייקט זה נחשב לפרוייקט הדגל של המרכז בכל הנוגע לתרומה להנגשת המדע לציבור ואף זכינו עליו בפרס מיוחד בתחום זה לפני כשלוש שנים. גם בימי הקורונה קיימנו סדרת הרצאות חינמית בשם 'זום למוח', שמשכו מאות משתתפים בכל הרצאה. יש לנו הרבה מאוד פעילויות לקהילה שאנחנו מאוד גאים בהן".

מה הם האתגרים והשאיפות לעתיד?

"לא מזמן בנינו תוכנית לשבע שנים הקרובות - באלו תחומים צריך להשקיע משאבים. אני חייב להסתייג ולומר שהעולם של חקר המוח הוא כל כך דינמי ומשתנה שמה שאני חושב שהיום הוא הדבר הבא לא בטוח שיהיה כזה בעוד שלוש שנים.

"אי אפשר להתעלם מההצלחה המסחררת של בינה מלכותית (Artificial Intelligence). בעשר השנים האחרונות הבינה המלאכותית פשוט פרצה קדימה ושינתה את פני החברה. כל השנים מדעי המוח היוו השראה לאלגוריתמים של בינה מלאכותית. אין ספק שיש לנו הרבה מה ללמוד ומה ללמד בנושא בינה מלאכותית.

"תחום נוסף הוא פעילות עצבית-מוטורית. היום אנחנו נמצאים במצב די עגום מבחינת ההבנה שלנו של איך המוח מצליח לייצר פעילות מוטורית כל כך מוצלחת. זה בא לידי ביטוי לדוגמה בקושי ייצור תותבות מתקדמות למתמודדים עם נכות וברובוטים שלא מצליחים לגרד אפילו את היכולת האנושית בתנועה. אז הנה עוד יעד שאנו שואפים להשקיע בו.

"תחום נוסף שאנו מתעתדים להשקיע בו כסף, מאמצים וחשיבה הוא מוח ומודעות, בעיקר בהקשר של זקנה, מחלת אלצהיימר ומחלות ניווניות אחרות הגורמות לבעיות קוגניטיביות. כאן דווקא הקישור עם המדענים הקוגניטיביים שלנו הוא מרכזי".

בחזרה למדור