המוח המחושמל: האם גירוי חשמלי יכול לשפר את תפקודי המוח? פורסם ב"הארץ" , אלומית ישי 27.07.2015
מחקרים חדשים במימון משרד ההגנה האמריקאי מלמדים כי גירוי לא-פולשני של המוח באמצעות זרם חשמלי חלש משפר ביצועים ומקצר את משך הלמידה של מטלות קוגניטיביות מורכבות
העניין האנושי בגירוי חשמלי של המוח הוא עתיק יומין: כבר במאה הראשונה לספירה השתמש הרופא סקריבוניוס בוניוס
בדגי חשמל לריפוי כאבי ראש. בשנת 1780 גילה הרופא האיטלקי לואיג'י גלבאני כי השרירים ברגלי צפרדעים מתות זזים בתגובה לזרם חשמלי ובכך סלל את הדרך לגילוי האותות החשמליים במערכת העצבים. גם בבסיס מדעי המוח המודרניים עומדת ההנחה, שגירוי המוח בזרם חשמלי יביא לשיפור בתפקודי המוח או לריפוי מחלות של המוח.
כשמדובר בגירוי חשמלי של המוח, האסוציאציה של רבים היא המחלקה הפסיכיאטרית שתוארה בסרט "קן הקוקייה" והטיפול האכזרי בנזעי חשמל ((electroconvulsive therapy. למרות הדימוי השלילי, עם העלייה בשימוש בטכנולוגיות הלא-חודרניות לדימות המוח, כגון fMRI ו-EEG למיפוי קוגניטיבי של מוח האדם, התחדש העניין המחקרי והקליני בגירוי חשמלי, בעיקר בהקשר של גמישות (plasticity) המוח.
בשנת 2000 דיווחו Nitsche ו-Paulus מגטינגן שגירוי חשמלי בזרם בעוצמה חלשה משנה את הפעילות העיצבית בקליפת המוח המוטורית. בשיטה, המכונה Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS), מגרים את המוח בזרם חלש של עד 2 מיליאמפר במשך כמה דקות. מנגנון הפעולה של הגירוי החשמלי לא ברור - הזרם החלש לא גורם לנוירונים הנמצאים במנוחה להפוך לפעילים ולירות פוטנציאלי פעולה חשמליים, אך כנראה משנה את הפולריזציה (הקיטוב בין מטענים חיוביים ושליליים) של קרומי התאים ועל-ידי כך מגביר או מחליש את הפעילות החשמלית הקיימת.
מכשיר ה-tDCS ב-2012 פרסם עמיתי ד"ר וינס קלארק, ראש המרכז לחקר המוח במחלקה לפסיכולוגיה של אוניברסיטת ניו מקסיקו,מחקר חדשניולו תוצאות מפתיעות: שימוש ב-tDCS שיפר משמעותית את הלמידה במטלה של זיהוי חפצים חשודים מוסווים כגון פצצה או צלף המסתתר על גג, ויכול לקצר משמעותית את זמן האימון של חיילים היוצאים לקרב.
תשעים ושישה נבדקים בריאים אומנו במטלה לזיהוי חפצים חשודים, המבוססת על תוכנת המציאות הוירטואלית "!DARWARS Ambush" המשמשת לאימון חיילים הנשלחים למשימות במזרח התיכון. במהלך האימון מוצגות תמונות עם סצינות טיפוסיות (רחוב, שוק, כביש במדבר) והנבדקים מדווחים האם זיהו חפצים חשודים, כגון פצצות שהוסוו בערימות אשפה או קופסאות, מכוניות תופת, מחבלים מתאבדים שמחביאים פצצה מתחת לבגדים, או צלפים שמסתתרים על הגגות. לנבדקים לא ניתנת הדרכה מפורשת והאימון מבוסס על משוב - אם גילו את הפצצה, קול מוקלט משבח אותם, אך אם פספסו אותה סרטון קצר מראה את התוצאה - פיצוץ - והקול המוקלט מודיע על האבידות שנגרמו. כדי להפוך למומחים בזיהוי החפצים או האנשים החשודים, הנבדקים זקוקים לאימון ממושך. לפני האימון הדיוק בביצוע המטלה הוא 50% ולאחר שעות אימון רבות הופכים הנבדקים למומחים ומבצעים את המטלה בדיוק של 95%.
בשלב הראשון של הניסוי, סרקו קלארק ועמיתיו את מוחותיהם של נבדקים בזמן שהתאמנו בגילוי החפצים החשודים עד שהגיעו לרמת ביצוע של 78% תשובות נכונות. בניסוי ה-fMRI נמצא כי לפני הלמידה חלה עלייה בפעילות באזורים רבים במוח, ולאחר הלמידה חלה עליה בפעילות באזורים ספציפיים בקידמת המוח בתגובה לתמונות עם החפצים החשודים המוסווים. שבעה מהנבדקים הפכו למומחים וביצעו את המטלה בדיוק של 95%. התגובה לתמונות המכילות חפצים חשודים מוסווים בהשוואה לתמונות ללא חפצים חשודים התמקדה בעיקר באזור בקליפת המוח הפרונטלית הימנית שנקרא ה-middle frontal gyrus -
בשלב השני של הניסוי, קיבלו נבדקים גירוי חשמלי במשך 30 דקות בזמן שהתאמנו במטלת זיהוי החפצים החשודים המוסווים. האנודה מוקמה מעל ה-middle frontal gyrus הימני. מחצית מהנבדקים קיבלו זרם בעוצמה של 2 מיליאמפר (זרם מלא) והמחצית השניה זרם של 0.1 מיליאמפר (זרם חלש). הנבדקים התבקשו לתאר את התחושה הפיזית במהלך הגירוי החשמלי (קור, חום, עקצוץ, כוויה, כאב) ולדרג את עוצמת התחושה, ולמלא שאלון על מצב רוחם. לא נמצא הבדל בין דיווחי הנבדקים בשתי הקבוצות (כלומר מקבלי הזרם המלא לעומת הזרם החלש). שני נבדקים שחשו 'כאב שורף' במהלך הגירוי החשמלי לא השתתפו בהמשך הניסוי. כמו כן לא נמצא קשר בין התחושה הפיזית הסובייקטיבית ובין ביצוע המטלה. לאחר שקיבלו את הגירוי החשמלי המשיכו הנבדקים להתאמן בביצוע המטלה במשך 30 דקות נוספות. התוצאות המפתיעות: בקבוצה שקיבלה גירוי חשמלי של 2 מיליאמפר היתה רמת הביצוע הממוצעת לאחר אימון של שעה 77% ואילו בקבוצת הביקורת שקיבלה זרם חלש של 0.1 מיליאמפר היתה רמת הביצוע 67%.
בקבוצת נבדקים נוספת, שקיבלה זרם חשמלי בעוצמה של 0.6 מיליאמפר, חל שיפור של 17% ברמת ביצוע המטלה בתום המחצית השניה של האימון בהשוואה לתום המחצית הראשונה של האימון. בקבוצת מקבלי גירוי חשמלי של 0.1 מיליאמפר נמצא שיפור של 14.2%, ובקבוצה שקיבלה גירוי חשמלי של 2 מיליאמפר נמצא שיפור של כ-27%. כלומר, נמצא מתאם בין עוצמת הגירוי החשמלי שניתן לנבדקים ובין השיפור בביצוע המטלה (שנמדד על-פי אחוז התשובות הנכונות(.
ניסוי ביקורת נוסף היה, כצפוי, גירוי חשמלי של אזור אחר במוח - האנודה מוקמה באונה הפריאטלית הימנית. גם הפעם נצפה שיפור משמעותי של 22% בביצוע המטלה בקרב מקבלי הזרם החשמלי המלא בהשוואה למקבלי הזרם החלש. מעניין לציין שהשיפור המשמעותי בביצוע המטלה נמשך גם 90 דקות לאחר מתן הגירוי החשמלי, כלומר השיפור לא היה תוצר לוואי של פרוצידורת "החישמול".
בעולם החי היכולת להבחין בבעלי חיים מוסווים, לרוב טורפים, מעלה את כושר ההישרדות. במוח האדם, לגילוי עצמים מוסווים בסביבה הטבעית נדרשות פונקציות קוגניטיביות מגוונות: תפיסה, קשב וזיכרון. כיצד גורם זרם חשמלי חלש לשיפור משמעותי ביכולת לזהות חפצים חשודים? אחת ההיפותיזות היא השפעת הזרם החשמלי על מנגנוני הקשב במוח - כדי להבחין במטרות המוסוות נדרש מחד סינון של מידע ויזואלי לא רלוונטי, ואכן עם הלמידה חלה ירידה בפעילות העיצבית באזורי הראייה האחוריים, ומאידך התמקדות במידע הויזואלי הרלוונטי, שהתבטא כראה בעליה בפעילות העיצבית באזורים הפרונטליים
המחקר הראה לראשונה ששילוב של fMRI ו-tDCS יכול להביא לקיצור משמעותי של משך הלמידה של מטלה שימושית ולהפוך נבדקים למומחים בזמן קצר. למחקר, שמומן על-ידי מחלקת המחקר של משרד ההגנה האמריקאי (DARPA), יש השלכות חשובות לא רק באשר לאימון של חיילים הנשלחים למשימות באזורים לא מוכרים, אלא גם לרכישת מיומנויות רבות אחרות המחייבות זיהוי עצמים מוסווים. לדוגמא, בקרב נהגים, בקרב טייסים הנדרשים לנווט בתנאי מזג אויר קשים, בקרב רופאים הנדרשים לאבחן פתולוגיות על סמך צילומי רנטגן או סריקות MRI, וכן בקרב מאבטחים בנמלי תעופה ומוסדות אחרים. השאלה האמפירית שמעניינת לא רק את משרד ההגנה האמריקאי היא, האם בקרוב ניתן יהיה להחליף תהליך למידה ארוך של ניסוי ותעייה או הכשרה מקצועית מפרכת באימון קצר המשלב גירוי חשמלי של המוח? למרות ששיטת ה-tDCS עדיין לא אושרה על-ידי מנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA), עדויות קליניות רבות מצטברות על האפקט החיובי של הגירוי החשמלי בטיפול בחולי דיכאון שאינם מגיבים לתרופות, בחולי סכיזופרניה הסובלים מהזיות, וחולים הסובלים מכאבים כרוניים, וסביר להניח שבקרוב תהפוך לטיפול מקובל.
רבים בארץ שמעו על שיטה אחרת לגירוי המוח שנקראת גרייה מוחית מגנטית עמוקה (dTMS – deep Transcranial Magnetic Stimulation) המתבצעת באמצעות קסדה מיוחדת. השיטה מבוססת על גירוי אזורים ספציפיים במוח באמצעות יצירת שדה מגנטי ומשמשת לטיפול בדיכאון. אין לבלבל בין dTMS ובין שיטת ה-tDCS המתוארת במאמר.
-5.png?id=13790733)
.jpg?id=9810521)