האותות במוח שלנו לא תמיד מעובדים באותו אופן: קולטנים מסוימים מווסתים את המנגנונים הללו, ומשפיעים על מצב הרוח, התפיסה וההתנהגות שלנו בדרכים שונות. אחד מאלה הוא הקולטן 5-HT2A, בעל מאפיין ייחודי שהתגלה לאחרונה: הוא מעכב מידע חזותי נכנס, נותן למוח שלנו יותר מקום לתהליכים ופרשנויות פנימיות. תגלית זו של צוות מחקר מאוניברסיטת רוהר בוכום, גרמניה, יכולה גם לעזור להסביר את ההשפעות של תרופות כמו LSD. כאשר קולטן זה מופעל יתר על המידה, קלט חושי חיצוני מדוכא, והמוח מייצר יותר תמונות מונעות פנימית. "זה קצת כמו שהמוח שלנו יותר ויותר מדבר עם עצמו", מסביר פרופסור דירק יאנקה. הממצאים, שפורסמו בכתב העת Nature Communications ב-14 בספטמבר, 2024, מספקים תובנות חדשות לגבי ההבנה שלנו לגבי תפיסה והפרעות פסיכיאטריות.
בג'ונגל של קולטני סרוטונין
קולטנים מתווכים את העברת המידע בין תאי עצב. שחרור הסרוטונין משנה את פעילות תאי העצב בכל המוח. ניתן להבחין לפחות ב-14 סוגים של קולטנים סרוטונרגיים. "המצב מסובך במיוחד מכיוון שהקולטנים האלה יכולים להיות מעכבים ומפעילים", אומר דירק יאנקה. "בנוסף, הם מתבטאים בסוגי תאים שונים, שבתורם יש השפעות מעכבות או מעוררות הדדיות על כל הרשת".
שימוש באור נגד החושך במוח
חקירת השפעות הקולטנים במוח היא אפוא משימה לא פשוטה. שיטות פרמקולוגיות קונבנציונליות להבהרת תפקוד הקולטנים ברשת העצבית מוגבלות. הם בדרך כלל אינם ספציפיים מספיק, ובעיקר, פועלים בטווח זמן איטי יותר. קבוצת המחקר בראשות פרופסור סטפן הרליצה פיתחה אפוא שיטות חלופיות. חלבוני קולטן רגישים לאור מוכנסים לתאי עצב באמצעות וירוסים. חלבוני הקולטן הרגישים לאור הם מהונדסים גנטית, כך שהם יכולים לחקות את הפונקציות של סוג קולטן נבחר. זה מאפשר להפעיל ולכבות את סוג הקולטן שנבחר כמו מתג אור, בדיוק ובתוך אלפיות שניות. לשם כך, מושתלים סיבים אופטיים דקים במיוחד בעכברים, המעבירים אור באורך הגל הרצוי לאזור המוח המתאים באמצעות בקרת LED.
קולטני 5-HT2A מווסתים את הרגישות לקלט חושי
באמצעות שיטה זו גילו החוקרים כי הקולטן 5-HT2A מדכא באופן סלקטיבי את עוצמת המידע החזותי הנכנס. "למרבה ההפתעה, זה קורה מבלי לעכב תהליכים מקבילים אחרים", מדווחת ד"ר רוקנדרה ברזן, המחברת הראשית של המחקר. לפיכך, המוח מפחית את חשיבות הקלט החושי הנוכחי לטובת תקשורת פנימית ותהליכי פרשנות. "זה אומר שגילינו מנגנון שמווסת את מידת החשיבות שמיוחסת למידע הנכנס", אומרת רוקסנדרה ברזן.
הבנת הזיות, פיתוח גישות טיפוליות
לפי דירק יאנקה, הזיות שנגרמו על ידי תרופות כמו LSD יכולות להתפרש כצורה של דיאלוג עצמי. "באמצעות הפעלת יתר, הקולטן 5-HT2A מדכא פעילות חיצונית מונעת חושית, והמוח יוצר תפיסה ללא תלות בגירויים חיצוניים".
במוח בריא, הסרוטונין מפעיל סוגי קולטנים שונים בו זמנית, מה שמבטיח שזרימת המידע משוקללת בצורה מאוזנת. במקרה של מחלות פסיכיאטריות, האיזון הזה יכול להיות מופרע. החוקרים מקווים שהממצאים האחרונים שלהם יוכלו לתרום לפיתוח טיפולים חדשים שבהם מופעלים קולטנים שנבחרו ספציפית במינונים נמוכים על מנת להחזיר איזון כזה. תרופות פסיכדליות המכוונות באופן סלקטיבי לקולטן 5-HT2A, למשל, יכולות לשמש למטרות טיפוליות בפיקוח רפואי ובהקשרי למידה מוגדרים על מנת לפצות על חוסר איזון חריג בהפעלת הקולטן בטווח הארוך.
בינה מלאכותית פוגשת נוירוביולוגיה
כדי להבין טוב יותר את האינטראקציות המורכבות בין סוגי תאים וקולטנים שונים במוח, החוקרים השתמשו במודלים ממוחשבים המפשטים תכונות מפתח של מעגלים עצביים. הם בדקו את ההשערה שהקולטן מראה את ההשפעות שנצפו רק כאשר הוא מופעל בו זמנית בתאי עצב מעכבים ומעוררים כאחד. השערה זו נתמכה על ידי המודל שלהם. קבוצת המחקר בראשות פרופסור סן צ'נג מצאה בסימולציות שלהן שרק הפעלת הקולטן הבו-זמנית בתאים מעכבים ומעוררים מובילה לאינטראקציות ברשת המשכפלות את ממצאי הניסוי.
