מעגל מוחי עתיק יומין, המאפשר לעיניים להסתובב ברפלקסיביות כלפי מעלה כשהגוף נוטה כלפי מטה, מכוון את עצמו בשלב מוקדם בחיים כשבעל חיים מתפתח, כך מגלה מחקר חדש.
בהנחיית חוקרים מבית הספר לרפואה של NYU Grossman, המחקר סובב סביב האופן שבו בעלי חוליות, הכוללים בני אדם ובעלי חיים המשתרעים על פני אבולוציה מדגים פרימיטיביים ליונקים, מייצבים את מבטם תוך כדי תנועה. לשם כך הם משתמשים במעגל מוחי שהופך כל שינוי בכיוון הנחוש על ידי מערכת שיווי המשקל (וסטיבולרית) באוזניהם לתנועת נגד מיידית של עיניהם.
המעגל המכונה רפלקס וסטיבולו-עיני, מאפשר תפיסה יציבה של הסביבה. כאשר הוא שבור -; על ידי טראומה, שבץ או מצב גנטי -; אדם עשוי להרגיש כאילו העולם מקפץ בכל פעם שראשו או גופו זזים. אצל בעלי חוליות בוגרים, הוא ומעגלי מוח אחרים מכוונים על ידי משוב מהחושים (ראייה ואיברי שיווי משקל). מחברי המחקר הנוכחי הופתעו לגלות כי לעומת זאת, קלט חושי אינו הכרחי להבשלה של מעגל הרפלקס בילודים.
פורסם באינטרנט ב-2 בינואר בכתב העת מַדָעהמחקר הציג ניסויים שנעשו בזחלי דג הזברה, בעלי רפלקס מייצב מבט דומה לזה שבבני אדם. יתרה מכך, דג הזברה שקוף, ולכן חוקרים צפו בתאי מוח שנקראים נוירונים מתבגרים כדי להבין את השינויים המאפשרים לדג שזה עתה נולד לסובב את עיניו כלפי מעלה כראוי כאשר גופו נוטה כלפי מטה (או עיניו מטה כאשר גופו נוטה למעלה).
"גילוי כיצד נוצרים רפלקסים וסטיבולריים עשוי לעזור לנו למצוא דרכים חדשות להתמודד עם פתולוגיות המשפיעות על שיווי משקל או תנועות עיניים", אומר מחבר המחקר הבכיר דיוויד שופיק, PhD, פרופסור חבר במחלקות לניתוחי אף אוזן גרון – ניתוחי ראש וצוואר, מדעי המוח & פיזיולוגיה, והמכון למדעי המוח, ב-NYU Langone Health.
הטיות של שבריר שנייה
כדי לבדוק את ההנחה ארוכת השנים שהרפלקס מכוון על ידי משוב חזותי, צוות המחקר המציא מנגנון לעורר את הרפלקס על ידי הטיה וניטור עיניהם של דגי הזברה שהיו עיוורים מאז לידתם. הצוות ראה שהיכולת של הדגים להסתובב נגד עיניהם לאחר הטיה הייתה דומה לזחלים שיכולים לראות.
למרות שמחקרי עבר קבעו שקלט חושי מסייע לבעלי חיים ללמוד לנוע כראוי בסביבתם, העבודה החדשה מציעה שכוונון כזה של הרפלקס הוסטיבולו-עיני נכנס לפעולה רק לאחר שהרפלקס התבגר במלואו. למרבה הפלא, קבוצה נוספת של ניסויים הראתה שמעגל הרפלקס מגיע גם לבשלות במהלך ההתפתחות ללא קלט מאיבר וסטיבולרי חושי הכבידה הנקרא אוטריקל.
מכיוון שהרפלקס הווסטיבולו-עיני יכול להבשיל ללא משוב חושי, החוקרים העלו תיאוריה שהחלק המתבגר הכי איטי במעגל המוח חייב לקבוע את קצב התפתחות הרפלקס. כדי למצוא את החלק המגביל את הקצב, צוות המחקר מדד את התגובה של נוירונים לאורך הפיתוח כשהם נתנו לדג הזברה הטיות גוף של שבריר שנייה.
החוקרים מצאו כי נוירונים מרכזיים ומוטוריים במעגל הראו תגובות בוגרות לפני שהרפלקס סיים להתפתח. כתוצאה מכך, החלק האיטי ביותר של המעגל להבשיל לא יכול להיות במוח כפי שהניחו זמן רב, אלא נמצא במקום זאת בצומת העצבים-שרירי -; מרחב האיתות בין נוירונים מוטוריים לתאי השריר שמניעים את העין. סדרה של ניסויים גילתה שרק קצב ההבשלה של הצומת תאם את הקצב שבו הדגים שיפרו את יכולתם לסובב נגדי את עיניהם.
בהמשך, הצוות של ד"ר שופיק ממומן כדי לחקור את המעגל המפורט החדש שלהם בהקשר של הפרעות אנושיות. עבודה מתמשכת בוחנת כיצד כשלים בהתפתחות של נוירון מוטורי וצומת עצבי-שרירי מובילים להפרעות במערכת המוטורית של העין, כולל חוסר יישור נפוץ של העיניים הנקרא פזילה (המכונה פזילה, עין עצלה, עיניים מוצלבות).
ממש במעלה הזרם של נוירונים מוטוריים במעגל הוסטיבולו-עיני נמצאים אינטרנוירונים שמפסלים מידע חושי נכנס ומשלבים את מה שהעיניים רואות עם איברי שיווי משקל. מענק נוסף של ד"ר שופיק מבקש להבין טוב יותר כיצד תפקודם של תאים כאלה מופרע עם התפתחות מעגלי שיווי משקל, במטרה לעזור לחמישה אחוזים מהילדים בארה"ב הנאבקים בסוג כלשהו של בעיית שיווי משקל.
הבנת העקרונות הבסיסיים של איך נוצרים מעגלים וסטיבולריים היא תנאי מוקדם לפתרון לא רק בעיות שיווי משקל, אלא גם הפרעות התפתחות מוחיות."
פייג' לירי, דוקטורט, מחברת המחקר הראשונה
היא הייתה סטודנטית לתואר שני במעבדתו של ד"ר שופיק שהובילה את המחקר אך מאז עזבה את המוסד.
יחד עם דר. שופיק ולירי, מחברי מחקר מהמחלקות לניתוחי ראש וצוואר, מדעי המוח והפיזיולוגיה והמכון למדעי המוח, ב-NYU Langone Health כללו את סלין בלגרדה, שריל קוויינו, דנה גולדבלט ובסאק רוסטי. העבודה נתמכה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות באמצעות מענקי המכון הלאומי לחרשות והפרעות תקשורת R01DC017489 ו-F31DC020910, ועל ידי המכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ מענק F99NS129179. הקרן הלאומית למדע תמכה במחקר גם באמצעות מלגת מחקר לתארים מתקדמים DGE2041775.
