חנוכה הוא חג האור, והרשומה הפעם תוקדש לאחת השיטות המדהימות ביותר והחשובות ביותר במדעי המוח בעשור האחרון (על אף שהיא החלה את דרכה עוד בעשור שעבר), השיטה שלימדה אותנו איך להפעיל את המוח באמצעות אור.
אחת הדרכים היעילות ללמוד מה התפקיד של כל תא וכל אזור במוח היא על ידי השתקה או הפעלה שלו, ובחינת התוצאות. אם יש משימה שהמוח לא מסוגל לבצע כשתא מסוים מושתק, כנראה שאותו תא הוא חלק חשוב באותה משימה, וככה אפשר ללמוד על מאזן הכוחות במוח. עד לאחרונה הדרך לעשות את זה הייתה באמצעות החדרת אלקטרודות למוח והזרקת זרם חשמלי. הבעיה היא שהזרם שמוזרק משפיע על כל כך הרבה תאים בכל כך הרבה צורות, שאי אפשר ממש לשלוט בתגובה ברמה מדויקת.
אלא שאז הגיעה האופטוגנטיקה, השיטה ששינתה את העולם הזה. לאצות, כך מסתבר, יש חלבון מיוחד בשם צ’נל רודופסין, חלבון רגיש לאור שמשמש בתור “העיניים של האצה”. ברגע שהוא קולט אור, הוא גורם לכניסה של נתרן לתוך התא ומתחיל שם שורה של תהליכים. מאחר שכניסה מסיבית של נתרן לתוך תאי עצב גורמת להפעלתם, אם נצמיד את החלבונים הללו לתא עצב, ונאיר על התא, נוכל לגרום לו לפעול.
אפשר לפשט את העניין ולהתייחס לזה כמו מתג חשמלי, הדלקה של המתג תפעיל אור ותגרום לתא לפעול, כיבוי של האור יפסיק את פעולת התא. ככה פשוט! בהמשך החלו להשתמש בחלבונים נוספים רגישים לאור, כולל החלבון האלורודופסין, שגורם לאפקט ההפוך: הוא משתיק את התא ולא נותן לו לפעול ויהי מה.
אז עכשיו יש לנו דרך לשלוט באמצעות אור בתאי העצב, ולכבות או להפעיל אותם כרצוננו. זהו ה”אופטו” שבאופטוגנטיקה, אך החלק השני שלה חשוב לא פחות.
באמצעים גנטיים ניתן כיום לכוון את החלבונים כך שרק אוכלוסייה אחת של תאים (ולפעמים אפילו גם תא אחד) תוכל לבטא אותם, ואז לכבות או להדליק רק את התאים ששייכים לאוכלוסייה הזו, בעוד שכל שאר התאים מסביבם יעבדו כרגיל. זה מאפשר לנו רזולוציה של שליטה במוח שלא הייתה לנו מעולם, ופתאום אפשר ללמוד הרבה יותר על המוח.
שורה ארוכה של מחקרים מגניבים השתמשו באופטוגנטיקה. כשביטאו צ’נל רודופסין בגרעין ה-AGRP שיושב בהיפותלמוס והאירו עליו, העכברים התחילו לחפש מזון ולכרסם אותו ברעבתנות. זהו הגרעין שאחראי על תחושת הרעב שלנו. חוקרי שינה האירו על גרעינים מסוימים במוח וגרמו לעכברים לשקוע בשינה, הפעלה של גרעינים אחרים העירה את העכברים, ותאים נוספים העבירו את העכבר בין שלבי השינה השונים. כל זאת רק באמצעות אור!
לא מעט חוקרים, כולל קבוצות מחקר חשובות בישראל, בוחנים את הזיכרון באמצעות אופטוגנטיקה. ברגע שהצליחו לבטא את החלבונים האופטוגנטיים רק בתאים שפועלים בעת שזכרון מסוים פועל, השמים הם הגבול. כעת היה אפשר להפעיל את הזיכרון הזה, לכבות אותו, ליצור אסוציאציות בין גירויים לזכרונות ואפילו לייצר זיכרונות שווא. כן כן, זה כבר לא מדע בדיוני, אופטוגנטיקה איפשרה לנו להשתיל זיכרונות ולמחוק אותם.
כרגע, אופטוגנטיקה היא רק כלי מחקרי, אבל לא רחוק היום (בייחוד עם התפתחות הריפוי הגני בבני אדם) שבו נוכל לראות אותה גם ככלי טיפולי. במחלות שבהם תאים מסוימים פועלים בצורה לא נורמלית, כמו למשל בפרקינסון, אולי נוכל לשתול את החלבונים האופטוגנטיים במוח של החולים ו”לתקן את המעגל”. האם, לדוגמה, אנשים עם פוסט טראומה, שיוכלו לדכא את הזיכרון הטראומטי ברגע שבו הוא יעלה במוחם, יוכלו לתפקד הרבה יותר טוב?
לא סתם קארל דייסרות’, שעמד בראש הצוות שהגה את השיטה, נמצא בבורסת השמות המועמדים לפרס נובל. אופטוגנטיקה סיפקה לנו אפשרות מדהימה מאין כמותה להאיר את המוח באור חדש, תרתי משמע.
