החלק במוח ששולט בתנועה מנחה גם רגשות | מגזין קוונטה

בעשורים האחרונים, מדעי המוח ראו כמה התקדמות מדהימות, ובכל זאת חלק קריטי במוח נותר בגדר תעלומה. אני מתכוון למוח הקטן, שנקרא כך על שם הלטינית "מוח קטן", שנמצא כמו לחמנייה בחלק האחורי של המוח. מדובר בהשגחה לא קטנה: המוח הקטן מכיל שלושה רבעים מכל הנוירונים של המוח, המאורגנים בסידור כמעט גבישי, בניגוד לסבך הסבוך של נוירונים שנמצא במקומות אחרים.

מאמרי אנציקלופדיה וספרי לימוד מדגישים את העובדה שתפקידו של המוח הקטן הוא לשלוט בתנועת הגוף. אין ספק שלמוח הקטן יש את התפקיד הזה. אבל מדענים חושדים כעת שהשקפה ארוכת השנים הזו היא קוצר ראייה.

או כך לפחות למדתי בנובמבר בוושינגטון הבירה, בזמן שהשתתפתי ב- חברה לפגישה שנתית של מדעי המוח, המפגש הגדול ביותר של מדעני מוח בעולם. שם, זוג מדעני מוח ארגנו א סִימפּוֹזִיוֹן על תפקודים שהתגלו לאחרונה של המוח הקטן שאינם קשורים לשליטה מוטורית. טכניקות ניסיוניות חדשות מראות כי בנוסף לשליטה בתנועה, המוח הקטן מווסת התנהגויות מורכבות, אינטראקציות חברתיות, תוקפנות, זיכרון עבודה, למידה, רגש ועוד.

סדק בחוכמה דומיננטית

הקשר בין המוח הקטן לתנועה ידוע מאז המאה ה-19. לחולים שסבלו מטראומה באזור המוח היו קשיים ברורים בשיווי משקל ובתנועה, מה שלא הותיר ספק שזה היה קריטי לתיאום תנועה. במהלך עשרות השנים, מדעני מוח פיתחו הבנה מפורטת כיצד המעגל העצבי הייחודי של המוח הקטן שולט בתפקוד המוטורי. ההסבר על אופן פעולת המוח הקטן נראה אטום למים.

ואז, ב-1998, בכתב העת מוֹחַ, דיווחו נוירולוגים מוגבלויות רגשיות וקוגניטיביות רחבות היקף בחולים עם פגיעה במוח הקטן. לדוגמה, בשנת 1991, סטודנטית בת 22 נפלה בזמן החלקה על הקרח; בדיקת CT גילתה גידול במוח הקטן שלה. לאחר שהוסר בניתוח, היא הייתה אדם אחר לגמרי. הסטודנטית המהירה איבדה את יכולתה לכתוב במיומנות, לעשות חשבון נפש, שמות לאובייקטים נפוצים או להעתיק דיאגרמה פשוטה. מצב הרוח שלה השתטח. היא התחבאה מתחת לשמיכה והתנהגה בצורה לא הולמת, התפשטה במסדרונות ודיברה בשיחת תינוקות. גם האינטראקציות החברתיות שלה, כולל זיהוי פנים מוכרות, נפגעו.

מקרים זה ומקרים דומים תמהו את המחברים. התפקודים הקוגניטיביים והרגשיים ברמה גבוהה אלו היו מובנים בקליפת המוח ובמערכת הלימבית. "מהו בדיוק תפקיד המוח הקטן, וכיצד המוח הקטן משיג אותו, טרם נקבע", הם סיכמו.

למרות הרמזים הללו ממחקרים קליניים לכך שהחוכמה הקונבנציונלית נמצאת במסלול הלא נכון, הרשויות המובילות עדיין התעקשו שתפקידו של המוח הקטן הוא לשלוט בתנועה ותו לא. "זה די עצוב כי עברו 20 שנה [מאז המקרים האלה דווחו]", אמר Diasynou Fioravante, נוירופיזיולוגית מאוניברסיטת קליפורניה, דייויס, שהיה שותף לארגון סימפוזיון הכנס.

נוירולוגים אחרים הבחינו בחסרים נוירו-פסיכיאטריים אצל המטופלים שלהם לאורך כל הדרך, אמר מדען המוח סטפני רודולף ממכללת אלברט איינשטיין לרפואה, שארגן את הסימפוזיון יחד עם פיוראבנטה. עם זאת, לא היו הוכחות אנטומיות מוצקות לאופן שבו המעגל העצבי הייחודי של המוח הקטן יכול לווסת את התפקודים הפסיכולוגיים והרגשיים המדווחים, ולכן התעלמו מהדיווחים הקליניים.

כעת, הבנה טובה יותר של המעגלים של המוח הקטן מוכיחה שמחקרי מקרה אלה נכונים וחוכמה דומיננטית שגויה.

חיווט מדויק

השמיים דפוס חיווט במוח הקטן מאורגן ודחוס בדיוק כדי לרכז שלושה רבעים מהנוירונים של המוח לאונה של 4 אינץ'. הסוג העיקרי של נוירון במוח הקטן, הנקרא תא Purkinje, מסתעף בצורה נרחבת כמו אלמוג מניפה, אך עם זאת שטוח וכמעט דו-מימדי. להבי המאוורר הם הדנדריטים של הנוירון, המקבלים אותות נכנסים. הנוירונים השטוחים האלה מסודרים במקביל, כאילו מיליוני אלמוגים מניפים היו מוערמים זה על גבי זה בצרור הדוק. אלפי נוירונים זעירים מעבירים אקסונים - כבלי השידור של המוח לדחפים חשמליים - בניצב דרך ערימת הדנדריטים, כמו חוטים בנול. כל אקסון מתחבר לדנדריטים של עשרות אלפי תאי Purkinje.

רמה זו של קישוריות הדדית מעניקה ל-50 מיליארד הנוירונים של המוח הקטן יכולת שילוב מדהימה. מעגל זה, הייחודי למוח הקטן, יכול לחפור כמויות אדירות של נתונים נכנסים מהחושים כדי לווסת את תנועת הגוף. התנועה הנוזלית של בלרינה המדלגת על פני הבמה מחייבת את המוח הקטן לעבד במהירות מידע מכל החושים תוך מעקב אחר התנוחות המשתנות של הגפיים, שמירה על שיווי משקל ומיפוי החלל שדרכו הגוף נע. המוח הקטן משתמש במידע הדינמי הזה כדי לשלוט בשרירים בתזמון מדויק, ולעשות זאת בהקשר החברתי הנכון, המונע על ידי רגש ומוטיבציה.

פיוראבנטה ורודולף אמרו לי שמדעי המוח מבינים כעת שהמעגל העצבי העוצמתי במוח הקטן המשלב מידע לתנועת הגוף גם מכשיר אותו להתמודד עם תהליכים והתנהגויות נפשיות מורכבות.

"למשל, כרגע," הסביר רודולף כשדיברנו לפני תחילת הסימפוזיון, "אתה שואל שאלות, ואנחנו נותנים תשובות. זו התנהגות מורכבת". היא הייתה צריכה להבין את הדיבור שלי, לנסח תגובה ואז להשתמש בשרירים כדי להפיק מילים. היא גם נאלצה לקלוט את שפת הגוף שלי ושאר אותות עדינים. "אתה מהנהן עכשיו, למשל, אז מכאן אני יכולה להסיק שאתה מקשיב ומתעניין", אמרה.

לא הערכתי עד הסוף את המורכבות של השליטה המוטורית הנדרשת לדיבור לפני כן. הגופניות כוללת לא רק את ההתעמלות המורכבת של הלשון והשפתיים - להפקת צליל כמו גם להתאים את הגובה והווליום - אלא גם תנועות. המילים שלנו מתוזמנות כך שלא נדבר על האדם האחר, והן מווסתות להקשר החברתי: חדורים ברגש הנכון ומונעות על ידי מוטיבציה, מחשבה, ציפייה ומצב רוח.

תיאום התפקודים המגוונים הללו מצריך חיבור כמעט לכל מה שהמוח עושה - מוויסות קצב הלב ולחץ הדם, המבוצע באזורי מוח עמוקים, ועד לעיבוד מידע חושי ורגשי, המבוצע על ידי המערכת הלימבית. זה גם דורש עיסוק בתפקודים קוגניטיביים ברמה הגבוהה ביותר של הבנה, עיכוב וקבלת החלטות בקליפת המוח הקדם-מצחית.

כדי שהמוח הקטן יעשה זאת, הוא יצטרך להיות בעל קשרים המשתרעים על כל המוח. עד עכשיו, הוכחות לכך היו חסרות, אבל טכניקות חדשות חושפות את המסלולים הללו.

מרכז של קלט חושי

לפני עשרות שנים בלבד, כאשר נוירואנטומיים מיפו את המוח, הם לא מצאו קשרים ישירים מהמוח הקטן לאזורי המוח השולטים ברגש ובקוגניציה, כמו המערכת הלימבית והקורטקס הפרה-פרונטלי. זה הוביל אותם להאמין שהמוח הקטן היה מבודד במקצת ולא מעורב בתפקודים קוגניטיביים גבוהים אלה. אבל בדיוק כמו שודדים עשויים להתחמק מגשש על ידי החלפת כלי רכב, אותות עצביים יכולים לזנק מנוירון אחד למשנהו. הפעולה הסמויה הזו העיפה נוירואנטומיים משביל המוח הקטן.

שיטות חדשות אפשרו לנוירואנטומיים להתחקות אחר המסלולים הללו מהמוח הקטן על פני נקודות ממסר, לעקוב אחריהם על פני כל המוח. חוקרים יכולים, למשל, לשתול נגיפי כלבת בנוירונים כדי לראות במדויק עם אילו נוירונים אחרים הם יוצרים קשר. הם הנדסו גנטית חלבונים פלואורסצנטיים כדי להבהב כאשר דחף עצבי יורה כדי שיוכלו לראות את זרימת התנועה במעגלים עצביים. הם יכולים גם לעקוב אחר עקבות שהותירה מאחור תעבורה נוירונית: הופעת חלבונים המיוצרים כאשר נוירון יורה יכולה לעזור לזהות את כל התאים המתקשרים ברשת עצבית כאשר מתבצעת התנהגות ספציפית.

בסימפוזיון, חוקרים שיתפו שפע של ממצאים חדשים מרתקים שנחשפו על ידי שיטות חדשות אלה המדגימות את הבנתם המתפתחת של המוח הקטן.

ג'סיקה ורפוט מאוניברסיטת אריזונה סטייט דיווחו על נתונים המתארים את הרשת המורכבת והרחבה של קשרים מוחיים המופעלים בכל המוח בעכברים כאשר הם מתרועעים או לומדים לנהל משא ומתן במבוך.

רודולף שיתף ניסויים שהראו שהתנהגות אימהית, שנחקרה בעכברים נקבות שטיפלו בגורים שלהן, הושפעה מהורמונים הפועלים על המוח הקטן, במיוחד ההורמון אוקסיטוצין, המעודד קשר אימהי. כאשר מנגנון זה הופרע בניסוי, האם כבר לא טיפלה בגורים שלה.

יי-מי יאנג מאוניברסיטת מינסוטה הראתה שכאשר היא שיבשה נוירונים מסוימים במוח הקטן, עכברים איבדו עניין בעיסוק בעכברים לא מוכרים שהוכנסו לכלוב שלהם. עם זאת, לא היו להם קשיים באינטראקציה עם חפצים דוממים חדשים ולזכור אותם. זה הצביע על ליקוי בזיכרון חברתי-הכרה מורכב, בדומה למה שחווים אנשים אוטיסטים.

למעשה, המוח הקטן לרוב קטן יותר אצל אוטיסטים, ו אלכסנדרה בדורה מהמרכז הרפואי של אוניברסיטת ארסמוס ברוטרדם הציגו נתונים חדשים המצביעים על כך שהמוח הקטן מעורב באוטיזם מכיוון שהוא מהווה מוקד של קלט חושי, במיוחד עבור אותות הקשורים להקשרים חברתיים.

המחקר החדש הזה חורג ממחקרי עכברים. אנדראס תיימה מבית החולים האוניברסיטאי אסן בגרמניה הציג בדיקה קלינית חדשה המשמשת לאבחון מדויק של הליקויים הרגשיים והקוגניטיביים הנגרמים מנזק למוח הקטן.

מחקרים חדשים ופורצי דרך אלו מראים כי בנוסף לשליטה בתנועה, המוח הקטן מווסת התנהגות חברתית ורגשית מורכבת. כדי להשיג השפעה גלובלית זו, המוח הקטן חייב להיות מרכז מחיקת נתונים עם קשרים בכל המוח. לא פלא שיש לו כל כך הרבה נוירונים. כדי לבצע פקודה ושליטה מסדר גבוה זה בעצמו, זה חייב להיות, למעשה, קצת מוח.