חדשות

כיצד נראים השינויים במוח האנושי מהלידה ועד גיל 100?

במחקר בינלאומי נותחו סריקות MRI של יותר מ-120 אלף מוחות והתוצאה המחקרית המרשימה: תרשימים המציגים את השינויים שעובר מבנה המוח לאורך החיים

סריקת MRI של המוח (צילום: אילוסטרציה)
סריקת MRI של המוח (צילום: אילוסטרציה)

צוות חוקרים בינלאומי ניתח סריקות מוח מכל הגילאים, החל מעובר בן 15 שבועות ועד מבוגר בן 100 שנה ויצר תרשימים המתארים את האופן שבו המוח שלנו מתרחב במהירות בתחילת החיים ומתכווץ לאט ככל שאנו מתבגרים.

בעבר חשבו שהגולגולות שלנו מעצבות את אישיותנו, והיה תחום מחקר ידוע לשמצה שנקרא פרנולוגיה, בו ניסו לאבחן מחלות והתנהגות לפי גודל וצורת הגולגולת. למרות שהתחום הופרך כפסבדו-מדע, עדיין יש רצון לבדוק את הקשר בין המאפיינים הפיזיים של המוח להתנהגות ומחלות מוח.

התרשימים שמאפשרים לבדוק את הקשר הזה הם תוצאה של מחקר שנערך על ידי 200 חוקרים משש יבשות שניתחו כ-125 אלף סריקות מוח. החוקרים מקווים שהתרשימים שיצרו יהפכו לכלי קליני שגרתי בדומה לאופן שבו משתמשים בתרשימים סטנדרטיים של גדילת ילדים כדי לעקוב אחרי הגדילה וההתפתחות של ילדים בהשוואה לבני גילם, בעיקר לגבי גובה ומשקל.

עד היום לא היו תרשימי התייחסות מקבילים למדידת שינויים הקשורים לגיל במוח האנושי. כלים להערכה סטנדרטית של התפתחות המוח וההזדקנות רלוונטיים במיוחד לחקר הפרעות פסיכיאטריות ולמצבים כמו מחלת אלצהיימר הגורמים לניוון של רקמת המוח ולירידה קוגניטיבית.

המחקר שפורסם בכתב העת Nature מהווה צעד גדול במילוי הפער הזה. ניתן לצפות בחינם בתרשימים באתר brainchart.io והם מכסים את כל תוחלת החיים, מהתפתחות ברחם ועד לגיל מבוגר, במטרה ליצור שפה משותפת לתיאור השונות בהתפתחות המוח.

 שיתוף סריקות MRI

בין אם אנו רוצים לחקור כיצד המוח מקבל החלטות או משתמש בשפה, או את היסודות של מחלות כגון דמנציה, סורקי MRI מאפשרים לנו לצפות במבנה המוח.

מחקר שפורסם בחודש שעבר בכתב העת Nature טוען שלרוב המחקרים שמשווים סריקות MRI כדי לזהות הבדלים מבניים במוח, יש גודל מדגם קטן מכדי להסיק מהם מסקנות. אחת הסיבות למחקרים הקטנים הללו היא שסריקות MRI גוזלות זמן ויקרות להפקה.

משום כך, החוקרים ד"ר ריצ'רד בית לחם וד"ר יעקב זיידליץ מהמחלקה לפסיכיאטריה באוניברסיטת קיימברידג', החליטו לבדוק אם הם יכולים לגרום למדענים אחרים לשתף את מערכי סריקות ה-MRI שלהם בניסיון לפתח תקני ייחוס למוח.

החוקרים החלו בניתוח נתונים היסטוריים שפורסמו לפני עשר, 15, 20 ו-30 שנה על תכונות מוח שונות כמו נפחים. מגיפת הקורונה זירזה את התהליך משום שאי אפשר היה לאסוף נתונים חדשים והיה צורך להשתמש בנתונים קיימים כדי  להרחיב את המחקר. הם אספו 123,984 סריקות MRI מיותר מ-200 חוקרים שביצעו את הסקירות כחלק מ-100 מחקרים. הסריקות היו של 101,457 משתתפים בגילאי 16 שבועות של הריון עד גיל 100.

החוקרים מדדו את נפח החומר האפור הכולל, נפח החומר הלבן הכולל, נפח החומר האפור התת-קורטיקלי הכולל (sGMV) ונפח נוזל המוח השדרתי הכולל בסריקות. את הנתונים הציגו בצורה שמאפשרת לקחת סריקת מוח של אדם ולהשוות אותה למוחות אחרים של אנשים בני אותו גיל ומין. לאחר מכן, נתונים אלה שימשו כדי ליצור תרשים של גודל ונפח המוח והחלקים המרכיבים אותו לאורך תוחלת חיים אנושית.

הצוות השתמש בתוכנת הדמיה כדי לחלץ נתונים מסריקות MRI, החל ממאפיינים פשוטים כגון נפח החומר האפור או החומר הלבן, ולאחר מכן הרחיב את עבודתו כדי להסתכל על פרטים עדינים יותר, כגון עובי קליפת המוח או נפח אזורים ספציפיים במוח. כדי לעבד את כמויות המידע העצומות (כמעט פטאבייט של חומר, 10 בחזקת 15) השתמשו באשכול המחשוב של אוניברסיטת קיימברידג'.

העבודה צפויה להימשך ולהסתמך על שיתופי פעולה מכל העולם, על מנת לעדכן את התרשימים באופן רציף ולבנות מודלים חדשים כאשר נתונים חדשים הופכים זמינים.

כיום מבוצעות סריקות MRI מוחי רבות בארץ ובעולם, וברוב המקרים הן נבדקות על ידי רדיולוגים או נוירולוגים בהסתמך על המומחיות שלהם כדי להחליט אם יש בהן ממצא רלבנטי קלינית. בעתיד, קלינאים יוכלו להשוות את הנתונים שלהם מול הנתונים של מערכת התרשימים ולהפיק דו"ח מקיף יותר שיוסיף תצפיות אובייקטיביות וכמותיות נוספות להערכתם.

 המוח גדל ומתכווץ

תרשימי המוח מראים אבני דרך התפתחותיות שקודם לכן היו רק השערות, כמו באיזה גיל מגיעות רקמות מוח שונות לשיא הנפח ומתי אזורים מסוימים במוח מגיעים לבשלות. באמצעות המאמץ הגלובלי המרוכז, החוקרים הצליחו למדוד את השינויים המוקדמים והמהירים שמתרחשים במוח, ואת הירידה הארוכה והאיטית ככל שאנו מזדקנים.

בין אבני הדרך המרכזיות שנצפו על ידי החוקרים: נפח החומר האפור (תאי המוח) גדל במהירות מאמצע ההריון ואילך ומגיע לשיאו רגע לפני גיל שש. לאחר מכן הוא מתחיל לרדת לאט. בעבר הניחו שנפח החומר האפור מגיע לשיא בסביבות גיל שלוש-ארבע שנים.

נפח החומר הלבן (קשרי מוח) גדל במהירות מאמצע ההריון ועד לגיל הרך ושיאו רגע לפני גיל 29. הירידה בנפח החומר הלבן מתחילה להאיץ לאחר 50 שנה. נפח החומר האפור בתת-הקורטקס (השולט בתפקודי הגוף ובהתנהגות הבסיסית) מגיע לשיא בגיל ההתבגרות בגיל 14 וחצי.

הקשר בין מבנה המוח למחלות כאלצהיימר וסכיזופרניה

בעוד שתרשימי המוח כבר מוכחים כשימושיים למחקר, בטווח הארוך, הצוות מתכוון שהם ישמשו ככלי קליני. המידע מכיל כבר כ-165 אבחונים שונים, והחוקרים יכולים לראות כיצד המוח שונה במצבים כמו מחלת אלצהיימר.

מחלת אלצהיימר גורמת לניוון עצבי ולאובדן רקמת מוח, כך שאנשים שנפגעו מהמצב צפויים להפחית את נפח המוח בהשוואה לבני גילם. באותו האופן שבו מבוגרים בריאים מסוימים גבוהים יותר מאחרים, כך יש שונות בגודל המוח. במילים אחרות, מוח קטן מעט יותר לא בהכרח מעיד שמשהו לא בסדר. עם זאת, כפי שעולה מתרשימי המוח, בעוד שגודל המוח יורד באופן טבעי עם הגיל, הוא עושה זאת הרבה יותר מהר בחולי אלצהיימר.

החוקרים בדקו תנאים ספציפיים שעבורם היו לפחות 500 סריקות זמינות כדי לראות אם יש הבדלים מוחיים שם. מצבים אלו כללו בין היתר אוטיזם, ADHD, מחלת אלצהיימר, הפרעה דו קוטבית וסכיזופרניה. המדענים מצאו הבדלים משמעותיים בסריקות המוח בין אנשים עם הפרעות קליניות לאלו בקבוצת הביקורת.

לפי התרשימים, לאנשים עם אלצהיימר יש נפח נמוך יחסית של חומר אפור וחומר לבן, ובממוצע הם נמצאים במחצית התחתונה של האוכלוסיה. החוקרים גם ראו שיש קשר בין סכיזופרניה לגודל והרכב המוח.

חיבור תרשימי המוח למערכי נתונים שונים בעתיד יספק תובנות נוספות לגבי התפתחות המוח וישמש בסופו של דבר לחלק מהפרקטיקה הקלינית השגרתית. למשל, התרשימים יסייעו להעריך מטופלים שנבדקו למצבים של ניוון עצבי על ידי השוואת מהירות שינוי נפח המוח של המטופל בהשוואה לבני גילו שאינן חולים.

הצוות מקווה להפוך את תרשימי המוח למייצגים יותר את כלל האוכלוסיה על ידי הכללת תרשימי מוח של קבוצות אתניות וסוציו-כלכליות שונות.

נושאים קשורים:  חקר המוח,  מחקר,  MRI,  חדשות
תגובות
אנונימי/ת
26.04.2022, 00:15

מחקר חשוב ובעל ערך רב ללימוד ולטיפול בתחומי המח.
יש הרבה מה להפיק בעזרת הדימות וטוב שמנצלים זאת.