מחקרים עדכניים חושפים כי המוח האנושי פולט פוטונים חלשים - ביופוטונים - שיוצרים מעין "הילה" סביב הראש. תופעה זו יכולה להצביע על תפקידם של פוטונים בתקשורת בין־תאית בתוך המוח.

פרסומת

כידוע, המוח האנושי הוא איבר מורכב ביותר. מיליארדי תאי עצב ותאים אחרים, המתקשרים זה עם זה באמצעות אותות חשמליים וכימיים מגוונים, עומדים מאחורי כל הרגשות, הזיכרונות והמחשבות שלנו [1]. על אף ההתקדמות האדירה של המדע בהבנת האופן שבו המוח עובד ברמה התאית והמולקולרית, עדיין אפשר לראות בו מעין "קופסה שחורה" – מידע נכנס (באמצעות החושים למשל) ומידע יוצא (למשל בתנועה של הגוף), אבל קשה מאוד ללמוד על התהליכים שקורים בתוך המוח, על אחת כמה וכמה אם איננו מעוניינים לפתוח את הגולגולת של הנבדקים כדי להציץ פנימה ולמדוד את הפעילות של המוח ישירות.

לשם כך פותחו שיטות דימות לא פולשניות שנועדו לבדוק באופן עקיף את הפעילות של המוח מבחוץ. שתי שיטות פופולריות הן אלקטרו־אנצפלוגרפיה (EEG) ודימות תהודה מגנטית פונקציונלי (fMRI). הן מנצלות תופעות המצביעות על אזורים שבהם מתקיימת פעילות של תאי עצב, ועל ידי כך מאפשרות לזהות אילו אזורים במוח פעילים בזמן שהנבדק מבצע משימה מוגדרת. עם זאת, מחקרים מדעיים עדכניים חושפים תופעה מפתיעה: המוח פולט שטף חלש של חלקיקי אור, הידועים כביופוטונים, הניתנים למדידה באמצעות גלאי פוטונים רגישים ביותר. פליטת אור זו, המיוצרת כתוצר לוואי של תהליכים מטבוליים, כמו הנשימה התאית, מצביעה על מורכבות נוספת בתפקוד המוח.

במחקר שפורסם בכתב העת iScience ב־2025 [2], מדענים השתמשו בגלאי פוטונים מתקדמים כדי למדוד את השטף החלש של אור הנפלט מהמוח האנושי. תהליכים מטבוליים בתאי המוח מייצרים פוטונים של אור נראה, בכמות שנעה בין פוטונים בודדים לכמה אלפים לסנטימטר מרובע בשנייה. לשם השוואה, שטף הפוטונים שפולטת נורת ליבון פשוטה גדול פי מיליארד בערך. תופעה זו נצפתה גם ברקמות עצביות שגודלו בתנאי מעבדה, מה שמעיד על כך שפליטת האור היא תכונה בסיסית של תאי עצב פעילים. אבל מה הקשר בין הזוהר הזה של המוח לפעילות שלו? האם פליטות ביופוטונים מהמוח משתנות במהלך משימות קוגניטיביות שונות?

החוקרים מדדו את הזוהר בזמן שמשתתפים שהו בחדר חשוך בעיניים עצומות, בעיניים פקוחות ובזמן שהאזינו למוזיקה, תוך שימוש ב־EEG המודד פעילות חשמלית מהקרקפת כדי לעקוב אחר פעילות המוח. אף שהזוהר השתנה כשהמשתתפים עברו בין משימות, לא הייתה תלות ישירה בין עוצמת ההילה הזו לרמת הפעילות החשמלית שנקלטה במכשיר ה־EEG. במילים פשוטות, המוח לא זוהר כמו נורת LED שמגבירה את האור כשאתם חושבים חזק.

המחקר כלל ניסיונות למפות את פליטת הביופוטונים מאזורים שונים של המוח, תוך שימוש בגלאי פוטונים ממוקדים כדי לזהות שונות בין אזורים שונים. התוצאות הצביעו על כך שפליטת האור משתנה בין משימות קוגניטיביות שונות. למשל, האונה הטמפורלית (האחראית בין היתר על עיבוד מידע שמיעתי) הראתה דפוס פעילות אחד כאשר הנבדקים האזינו למוזיקה ודפוס פעילות אחר כאשר שהו בשקט, ודפוס זה לא תאם את פעילות האונה האוקסיפיטלית (האחראית על עיבוד מידע ראייתי). עם זאת, השונות הזו לא תאמה באופן ישיר את דפוסי הפעילות החשמלית שנמדדו ב־EEG, מה שמרמז כי פליטת הביופוטונים יכולה לשקף תהליכים מטבוליים או תקשורתיים ייחודיים לאזורים ספציפיים. ממצאים אלה מעלים שאלות לגבי האופן שבו תהליכים מקומיים במוח משפיעים על הזוהר, ודורשים מחקר נוסף כדי למפות את התופעה ברזולוציה גבוהה יותר.

החלק הכי מסקרן במחקר הוא ההשערה שהביופוטונים לא סתם נפלטים החוצה כתוצר לוואי של פעילות המוח, אלא ייתכן שיש להם תפקיד פונקציונלי במערכת התקשורת הבין־תאית של המוח. החוקרים חושבים שחלק גדול מהאור הזה נספג בתוך המוח עצמו, ומשמש כ"שליח" בתקשורת בין תאים לצד אותות חשמליים ותהליכים ביוכימיים. השערה זו לא נבדקה ישירות במחקר הנוכחי, אבל הרעיון הזה לא ממש חדש. כבר ב־1923 גילה המדען אלכסנדר גורביץ' ששורשי בצל יכולים לעודד צמיחה של שורשים סמוכים, גם כשהם מופרדים על ידי זכוכית שקופה. בנוכחות מחסום אטום שחוסם את האור, ההשפעה נעלמה. זה רמז לכך שפוטונים אולי מעורבים בתקשורת תאית [3].

אם הביופוטונים אכן ממלאים תפקיד בתקשורת תאית, ייתכן שהמוח מורכב בהרבה משנחשב בעבר, ומשלב איתות אופטי עם תהליכים חשמליים וכימיים. המחקר הזה הוא רק ההתחלה, ועדיין יש הרבה מה להבין לגבי תופעת הביופוטונים לפני שנוכל לפתח טכניקת "פוטואנצפלוגרפיה" לגילוי, שבאמצעותה ניתן להסיק על הפעילות התפקודית של המוח. אבל ייתכן שהממצאים האלה יכולים לעזור לנו לנטר בצורה לא פולשנית את פעילות המוח, או לשמש כלי אבחון חדש לזיהוי סרטן או הפרעות נוירולוגיות כמו אפילפסיה או אוטיזם, שבהן התקשורת התאית משתבשת. מי יודע – אולי יום אחד הילה תשמש לאבחון רפואי. עד אז, נוכל להתנחם בכך שגם כשהכול נראה חשוך, המוח שלנו הוא מקור (חלש מאוד) של אור.

עריכה: שיר רוזנבלום-מן

מקורות

1. על העברת אותות חשמליים במוח
2. מחקר על פליטת ביופוטונים על ידי המוח
3. סקירה היסטורית של ניסוי של אלכסנדר גורביץ' על קרינה חלשה של תאים