רמות ההורמונים משתנות כמו הגאות והשפל, מתפשטות וזורמות לפי מחזורים מתוזמרים בקפידה. הורמונים אלה לא רק משפיעים על הגוף, אלא יכולים לעבור למוח ולעצב את התנהגותם של הנוירונים והתהליכים הקוגניטיביים שלנו. לאחרונה, חוקרים ב- UC סנטה ברברה השתמשו בטכניקות מיקרוסקופיה לייזר מודרנית כדי להתבונן כיצד תנודות בהורמונים בשחלות מעצבים הן את המבנה והן של תפקודם של נוירונים בהיפוקמפוס העכבר, אזור מוח החשוב ליצירת זיכרון ולמידה מרחבית אצל יונקים. הם גילו שתנודות הורמונים במהלך מחזור האסטרוס של העכבר, מחזור של 4 ימים המקביל למחזור הווסת האנושי בן 28 הימים, משפיעים בעוצמה על צורתם והתנהגותם של נוירונים בהיפוקמפוס.
"ידוענו מזה זמן שלורמוני השחלות, ובמיוחד אסטרדיול – סוג של אסטרוגן – יש השלכות חשובות על מבנה ותפקודם של נוירונים", אמר מדעי המוח UCSB, מייקל גארד, סופר בכיר של מאמר שפורסם בכתב העת עֲצָבוֹןו בשנות התשעים ניסויים Ex vivo בדקו רקמת מוח מכרסמת נשית שנלקחה בשלבים שונים של מחזור האסטרוס. הם גילו כי בשלב "הפרוסטרוס" – כאשר רמות האסטרדיול שיא – נוירונים בהיפוקמפוס נוטים ליצור יותר עמוד שדרה דנדריטים, בלטים קטנים המשתרעים מדנדריטים של נוירונים ומשמשים כאתר העיקרי של חיבורים בין נוירונים.
נכון להיום, לא הייתה הבנה מועטה כיצד מחזור האסטרוס משפיע על נוירונים בעכברים חיים. "
נורה וולקוט, הסופר הראשי של העיתון
כעת, בזכות טכניקות מיקרוסקופיה מתקדמות, הצוות של גארד הצליח למדוד את המבנה והפעילות של נוירונים על פני מחזורי אסטרוס מרובים, ובכך קיבל תובנה על תפקידו של הורמוני המין בפלסטיות המוחית ובזיכרון. מחברים אחרים בעיתון כוללים את ויליאם רדמן, מארי קרפינסקה ואמילי ג'ייקובס.
פלסטיות מונעת הורמונים
ההיפוקמפוס ממוקם עמוק במוח היונקים, והוא אזור מוח הקשור בעיקר לזיכרון ולמידה. חולים עם נגעים בהיפוקמפוס אינם מסוגלים ללמוד מידע חדש או ליצור זיכרונות אפיזודיים חדשים. ההיפוקמפוס מועשר גם בקולטנים להורמוני מין, כמו אסטרוגן ופרוגסטרון, מה שמרמז כי הורמוני המין לא רק משפיעים על רבייה, אלא גם על פונקציות קוגניטיביות כמו זיכרון.
החוקרים פסקו במקום בו המחקרים הקודמים, פרשו מיקרוסקופיית סריקת לייזר דו-פוטונית, תוך עוקב אחר היווצרותם וגיזומם של עמוד השדרה הדנדריטי הללו בעכברים על פני כמה מחזורי אסטרוס של ארבעה ימים. הם צפו בקוצים רבים חדשים במהלך פרוסטרים, אשר לאחר מכן הועברו כאשר המחזור התקדם דרך הביוץ. אלה לא היו שינויים עדינים – צפיפות עמוד השדרה הייתה שונה ב- 20-30% בכל המחזור, ומייצגת אלפי חיבורים סינפטיים עבור כל נוירון.
גארד אמר כי "איך הגלישה והזרימה של עמוד השדרה משפיעים על תפקודם של תאי המוח? אולי זה משפיע על האופן בו נוירונים משלבים אותות מנוירונים אחרים". "אתה יכול לדמיין אם הם פתאום מוסיפים קשרים סינפטיים נוספים, הנוירונים הולכים לקבל הרבה יותר קלט וזה ישפיע על האופן בו הם מגיבים."
כדי לחקור, המדענים בדקו את פוטנציאל הפעולה – 'הירי' של הנוירון – וכיצד הדחף מתפשט דרך הנוירון. בדרך כלל, הדנדריטים מקבלים את האות, הנוסע לגוף התא ומחוצה לאקסון. "אבל האות גם נוסע לאחור דרך הדנדריט, שבדרך כלל המקום בו הנוירון מקבל מידע", אמר גארד. האות האחורי הזה נחשב למלא תפקיד בלימוד וגיבוש זיכרון. הם גילו כי במהלך שיא אסטרדיול, האות הפרופוגי האחורי נסע רחוק יותר לדנדריטים, אותם חושדים שהחוקרים עשויים להיות בעלי השלכות על הפלסטיות – יכולתו של המוח ליצור קשרים עצביים חדשים.
אז מהן ההשלכות התפקודיות של צפיפות עמוד השדרה הדנדריטית המוגברת והפרעה אחורית? תשובה אחת מונחת ב"תאים מקום ", או נוירונים בהיפוקמפוס היורים כאשר החיה נמצאת במיקום מסוים בסביבתו – הם עוזרים לבנות מפות נפשיות ועוזרות בלמידה מרחבית וניווט. כדי לבדוק את יכולתם של בעלי החיים ללמוד ולזכור מקומות חדשים, החוקרים מאפשרים להם לחקור סביבות שונות תוך מדידת פעילותם של נוירונים בהיפוקמפוס.
החוקרים מצאו כי תאי מקום הגיבו למיקומים מוכרים בצורה האמינה ביותר במהלך פרוסטרים – שלב האסטרדיול הגבוה – והיו משתנים ביותר כאשר האסטרדיול היה הנמוך ביותר. "זו הפעם הראשונה שההבדלים המיקרוסקופיים הללו במבנה ובתפקוד העצבי עוקבים לאורך זמן באותה חיה", ציין וולקוט.
לממצאים אלה בעכברים יש השלכות חזקות גם על בני אדם. אכן, עבודות המחלקה המשותפת אמילי ג'ייקובס מצאה כי מקצבים אנדוקריניים ברחבי המחזור החודשי קשורים לשינויים מבניים בהיפוקמפוס האנושי. בעוד שמחזורי הורמונים קשורים בדרך כלל ליונקים נשים, גברים גם חווים תנודות הורמונים, שרבים מהם פועלים על קולטנים דומים. לדוגמה, ניתן להמיר טסטוסטרון לאסטרוגן באמצעות ארומטיזציה, שם הוא פועל על קולטני אסטרוגן בהיפוקמפוס. זה מצביע על כך שפלסטיות מונעת הורמונים היא תופעה רחבה, ומדגישה את החשיבות של התחשבות בגורמים אנדוקריניים במחקר מדעי המוח.
"אנו חושדים שיש מטרה אבולוציונית אדפטיבית," אמר גארד, "והסיבה שאני חושד שזה נכון היא מכיוון שקולטנים להורמונים בשחלות לא חייבים להיות בהיפוקמפוס, שלא נחשבו להיות מעורבים ישירות בתפקודים רבייה. אבל מסיבה כלשהי הם באים להיות מביעים בהיפוקמפוס – ככל הנראה למידה מסוימת ומטרת זיכרון.
הבנת הקשר בין תנודות מחזור הורמונלי למוח לא רק מעצימה את ההבנה הבסיסית שלנו בביולוגיה של המוח, היא גם פותחת אפשרויות חדשות לרפואה המותאמת אישית לא רק ליחידים, אלא ביחס לשלב מחזור ההורמונים. וולקוט אמר כי "הממצא כי המוח משתנה פיזית בתגובה להורמונים של אופניים טבעיים מאתגר את ההבנה שלנו לגבי קוגניציה של יונקים".
