המוח שלנו כל הזמן מחשב כיצד לנוע ולתאם חלקים שונים בגוף שלנו, אבל איך בדיוק התזמור הזה מיוצג במוח היה מאתגר להתיר. כעת, מדענים מבית החולים לחקר הילדים של סנט ג'וד ובאוניברסיטת קולומביה השתמשו בהדמיה מוחית אופטית במהירות גבוהה כדי לחשוף מפה שלא הייתה ידועה בעבר בתוך קליפת המוח המוטורית המשנית של העכבר, וחושפת אזורים שונים הקשורים לחלקים שונים בגוף. גילוי זה מציע תובנות חדשות לגבי האופן שבו המוח מארגן ומתאם תנועות ויכול לעזור לחוקרים להבין כיצד תהליכים אלו מופרעים על ידי מחלה נוירולוגית או פגיעה מוחית. הממצאים פורסמו היום ב תקשורת טבע.
"מציאת המפה הזו הייתה בלתי צפויה", אמרה הסופרת המקבילה אליזבת הילמן, דוקטורט, יו"ר המחלקה למדעי ההדמיה בסנט ג'וד. "חיפשנו בהתחלה את אזורי המוח הראשוניים שמניעים את התנועה, אבל שמנו לב שבתקופות של מנוחה, באזורים החושיים היו תנודות חזקות בפעילות המוח. פעילות המנוחה של כל אזור תחושתי הייתה מסונכרנת עם אזור קטן של קליפת המוח המוטורית המשנית (M2). כשהתאמנו את כל אזורי ה-M2 יחד, הם יצרו מפה קטנה ומסודרת של חלקי גוף".
לאחר מכן בחנו החוקרים פעילות עצבית בתוך תת-אזורים אלה, ואישרו כי ההפעלה תלויה באיזה חלק בגוף היה בשימוש. על ידי השוואת דפוסי פעילות עבור סוגים שונים של תנועות, הם ראו שקורטקס מוטורי משני מופעלת חזק יותר במהלך תנועות מסובכות ומתואמות המערבות מספר חלקי גוף.
"כל המאפיינים האלה מסבירים מדוע היה כל כך קשה לפרש דפוסי פעילות קליפת המוח המוטורית במהלך תנועות", הסביר הילמן, "פעילות קליפת המוח המוטורית המשנית עוברת בין מצבים שונים: מתנודות מסונכרנות בזמן מנוחה, לעיסוק חולף בתנועות פשוטות, ותחזוקה במהלך תנועות מורכבות יותר הכוללות מספר חלקי גוף. ברגע שהבנו את דפוס הנגינה, הפעילות הפכה להיות הרבה יותר קלה לפרש את הדפוס של הכלי. תזמורת."
מיפוי אופטי מספק תצוגה הוליסטית של פעילות מוח הקשורה לתנועה
הילמן הייתה חלוצה בגישת המיפוי האופטי רחב השדה המשמשת במחקר זה כדי לייצר קריאות בזמן אמת של פעילות עצבית על פני המוח במהלך תנועות ספונטניות. "עד לאחרונה, מחקרים במדעי המוח הביאו לממוצע חזרות מרובות של אותה תנועה או גירוי, לעתים קרובות תוך התמקדות באזור קטן במוח", הסביר הילמן. "על ידי הדמיה מתמשכת של פעילות על פני המוח, גילינו שהאזורים הללו נעו יחד בזמן מנוחה והפכו לשקטים כשהתנועה מתחילה. ניתוח הדפוסים הללו חשף נתיבי תקשורת בין אזורים מרובים שגישות הדמיה קודמות הסתירו".
הילמן נרגשת מהפוטנציאל של גישות ההדמיה המהירות שלה לחשוף עוד סודות של המוח, כולל איך מחלות משפיעות על האופן שבו המוח מתפקד. "מחקר זה מדגים שאנו יכולים לדמיין כיצד המוח שולט בתנועות בזמן אמת, כך שנוכל גם לנתח כיצד ומתי המערכת הזו נכשלת", אמר הילמן. היא מקווה למנף גישה זו כדי לחקור מנגנוני מחלה וסמנים ביולוגיים ולהעריך טיפולים עבור מגוון מצבים ילדים המשפיעים על תנועה, התנהגות וקוגניציה.
