"כביש מהיר בתוך הראש": כך המוח מאותת לאן להזרים דם בזמן אמת

צוות חוקרים מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת הרווארד חשף מנגנון חדש שבו המוח מנווט זרימת דם במהירות וביעילות לאזורים שזקוקים ביותר לחמצן וחומרי תזונה. המחקר, שבוצע בעכברים ופורסם בכתב העת המדעי,Cell, מתאר מערכת תקשורת ייחודית של תאים המצפים את כלי הדם במוח ופועלים יחד כדי לווסת את זרימת הדם לפי הצורך. עד כה, לא היה ברור כיצד המנגנון הזה פועל בדיוק.

המוח מבצע משימות מורכבות ודורשות אנרגטית כמו זיכרון, פתרון בעיות וקבלת החלטות. אף שהוא מהווה רק שני אחוזים ממשקל הגוף, הוא צורך כעשרים אחוזים מהאנרגיה הכוללת שלו. כדי לעמוד בדרישה זו, המוח פיתח מערכת מתוחכמת שמזרימה דם באופן ממוקד רק לאזורים הפעילים.

פרופ' צ'נגואה גו, החוקרת המובילה של המחקר ופרופסורית לנוירוביולוגיה בהרווארד, ציינה שצריכת האנרגיה של המוח משתנה בין המינים, אך תמיד נותרת גבוהה יחסית. טרוור קרולאק, ממובילי המחקר, הסביר: "יש כאן מנגנון אבולוציוני אלגנטי שמפזר את זרימת הדם לפי דרישה ברחבי המוח, אבל אנחנו לא מבינים עדיין איך זה קורה".

ממצאים הולכים ומתרבים מצביעים על כך שוויסות זרימת הדם במוח חשוב במיוחד לבריאותו – ושהוא מתחיל להתקלקל במחלות נוירו-ניווניות כמו אלצהיימר. קפלן הדגיש כי התהליך שבו המוח מחלק את הדם נפגע במחלות מסוג זה, והבנתו הביולוגית עשויה לפתוח פתח לתובנות חדשות: "אם לא נדע איך המערכת הזו פועלת ביולוגית, לא נדע איך לתקן אותה כשהיא משתבשת", אמר. "השלב הבא שלנו הוא ליישם את ההבנה הזו כדי להבין מחלות ולפתח טיפולים", אמרה גו.

במהלך ניסויים בעכברים, החוקרים מצאו שהמוח משתמש בערוצים ייחודיים בדפנות הפנימיות של כלי הדם כדי לתקשר בזמן אמת היכן נדרש דם נוסף. התאים הללו מחוברים זה לזה בעזרת תעלות זעירות שמחברות פיזית בין תאים שכנים. החוקרים זיהו גם שני גנים מרכזיים בתפקוד מערכת התקשורת הזאת.

"המוח למעשה משתמש בדפנות כלי הדם שלו ככביש מהיר לתיאום אותות," אמר קרולאק. "כך הוא מסוגל לאותת לכלי דם להתרחב או להתכווץ בתיאום, כדי להזרים את הדם בדיוק למקום הנכון ברגע הנכון".

גו הוסיפה: "הממצאים עוזרים לנו להבין כיצד המוח מנתב את זרימת הדם ביעילות למקום הנכון, וכך משתמש במאגר האנרגיה המוגבל שלו בצורה חכמה".

לוק קפלן, חודר נוסף בצוות, אמר: "העבודה הזו עוזרת לנו להבין איך אפשר לספק דם לאזור הנכון במוח בקצב מהיר שמאפשר תפקוד יעיל".לדבריו, אם ממצאי המחקר יאושרו גם בניסויים נוספים בבעלי חיים ובבני אדם, ייתכן שיהיה ניתן לשפר את השימוש ב-fMRI ובבדיקות דימות דומות. גו ציינה שעקב שמירת המבנה של כלי הדם המוחיים בכלל היונקים, סביר מאוד שהמנגנון שתועד בעכברים קיים גם בבני אדם.