פחד והתמכרות משפיעים באופן משמעותי בחברה. ניהולם הוא לעתים קרובות מאתגר, מכיוון שהם מונעים על ידי מעגלים נוירונים מורכבים במוח שלנו. הבנת המנגנונים המולקולריים הבסיסיים היא חיונית כדי להתערב כאשר תהליכים אלה לא מתפקדים. טכניקת "הבזק והקפאה-שבר" נוצרה על ידי מדענים במכון למדע וטכנולוגיה באוסטריה (ISTA), ומספקת הצצה ייחודית לאזור המוח המתאים. התוצאות פורסמו לאחרונה בכתב העת PNAS.
בעודה מחפשת מזון, ציפור נתקלת בשועל. הוא מתרחק בדיוק בזמן, אבל המראה והקול של הטורף נשארים. החוויה השלילית תהווה זיכרון במוחו ותהיה קשורה לפחד וללחץ מעתה ואילך. בכל פעם שהוא פוגש שוב שועל, זיכרון הפחד מתחדש. תשומת הלב של הציפור עולה, קצב הלב שלה עולה, והיא משנה את התנהגותה כדי להפחית את הסיכון לטריפה. זיכרון כזה מתווך על ידי אזור מוחי ספציפי הנקרא היבנולה המדיאלית, אחד מהמוקדים לעיבוד רגשי.
פיטר קופנשטיינר, יחד עם Pradeep Bhandari, Cihan Önal וחברים אחרים בקבוצת המחקר של Ryuichi Shigemoto במכון למדע וטכנולוגיה אוסטריה (ISTA) חקרו את החלק המסוים הזה של המוח כדי להבין כיצד הנוירונים (תאי העצב) שלו מתקשרים זה עם זה. התוצאות, שפורסמו בכתב העת PNAS, מעניקות מבט חסר תקדים לנושא זה, תוך שימוש בטכניקת הדמיה חדשה בשם "הבזק והקפאה-שבר".
תאי מוח נגד אינטואיטיביים
תאי עצב בהבנולה המדיאלית מפגינים התנהגות חריגה, הסותרת את ההבנה הכללית של האופן שבו נוירונים מעבירים אותות זה לזה. "בדרך כלל, התקשורת בין נוירונים מושבתת ברגע שמולקולה ספציפית על פני התאים, המכונה קולטן 'GABAB', מופעלת", מסביר פיטר קופנשטיינר, בעבר פוסט-דוקטורט בקבוצת Shigemoto וכיום מדען צוות באחת מיחידות השירות המדעי (SSUs) של ISTA. בנוירונים של הבינולה המדיאלית, קורה בדיוק ההפך. "עם ההפעלה של GABAB, התקשורת מוגברת, עד כדי כך שהיא מציגה את ההקלה הסינפטית החזקה ביותר בכל המוח", הוא ממשיך. המנגנון הבסיסי, לעומת זאת, עדיין לא היה ידוע.
שיטה חדשה לחשוף את החלק הפנימי של נוירונים
מונעים מסקרנות, יצאו מדעני ISTA למסע לפענוח תופעה זו. המטרה הייתה לבחון ביסודיות נוירוני הבינולה המדיאליים בעכברים לאחר שהם הופעלו עם הבזק אור.
זו משימה מאוד מאתגרת. התהליכים בתוך הנוירונים מתרחשים באלפיות שניות, ולשיטות קלאסיות של מיקרוסקופ אלקטרונים אין את הרזולוציה הזמנית ללכוד אותם."
רייצ'י שיגמוטו
שיטה שגובשה בעשור האחרון, שהושפעה משמעותית מקבוצת המחקר של פיטר ג'ונאס ב-ISTA בשם "Flash and Freeze", הוכיחה את עצמה כנקודת התחלה מצוינת. זהו כלי רב עוצמה, שבו נוירונים מוקפאים לאחר גירוי באור, כדי לנתח את מבנה הנוירונים. המדענים העלו אותו כעת לשלב הבא. הטכניקה החדשה שלהם "Flash and Freeze-fracture" מציגה את האפשרות לתאר גם חלבונים ומולקולות. התקדמות זו מאפשרת לחוקרים לעקוב אחר המסלולים שלהם, כלומר לאן עוברים חלבונים לאחר הפעלה נוירונית, ולגלות מדוע הם תופסים עמדות שונות.
האחרון הוא בעל חשיבות מיוחדת. "התקשורת בסינפסה משתנה בהתאם בלוקליזציה של חלבונים ספציפיים. השיטה החדשה שלנו מגלה ששינויי מיקום מהירים של חלק מהחלבונים מחזקים את הסינפסות", מסביר קופנשטיינר. שני חלבונים עם תפקודים לא ידועים בעבר, SPO ו-CAPS2, מתמקמים ליד הסינפסה, שם CAPS2 מעגן שלפוחיות-;בועות זעירות הנושאות נוירוטרנסמיטורים-; לאזור זה. אירוע מכריע המאפשר שחרור חזק של אותות השליח שלהם לתא העצב הבא, ובכך מקל על התקשורת בין תאי העצב.
הבנת הפרטים הללו עשויה לפתוח דלתות חדשות לחיזוק פעיל של סינפסות במחלות ניווניות, שבהן הן אינן מתפקדות כראוי יותר.
Shigemoto מוסיף, "אני נרגש מעבר לפרסום המדהים הזה שמבהיר את המנגנון של התופעה המוזרה הזו במוח."
