What investigating neural pathways can reveal about mental health | Kay M. Tye

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

תרגום: nava yogev עריכה: Ido Dekkers

I'm going to start by saying something you think you know to be true.

אפתח במשהו שאתם חושבים שהוא נכון.

Your brain creates all facets of your mind.

המוח שלכם אחראי לכל ההיבטים של התודעה שלכם.

So then why do we treat mental and physical illnesses

אם כך, מדוע אנחנו מתייחסים למחלות נפשיות וגופניות

so differently,

באופן שונה,

if we think we know that the mind comes from the brain?

בהתחשב בכך שאנו חושבים שהתודעה נובעת מהמוח?

As a neuroscientist, I'm often told

כחוקרת מוח , נאמר לי פעמים רבות

that I'm not allowed to study how internal states

שאסור לי לחקור איך מצבים נפשיים

like anxiety or craving or loneliness

למשל מתח, השתוקקות או בדידות

are represented by the brain,

מיוצגים במוח.

and so I decided to set out and do exactly that.

אבל אני החלטתי לעשות בדיוק את זה.

My research program is designed to understand the mind

תוכנית המחקר שלי נועדה לחקור את התודעה

by investigating brain circuits.

ע"י חקירת מסלולים במוח.

Specifically, how does our brain give rise to emotion.

ובאופן ספציפי,כיצד המוח שלנו מייצר רגשות.

It's really hard to study feelings and emotions,

די קשה ללמוד על רגשות ותחושות,

because you can't measure them.

היות ואינם ניתנים למדידה.

Behavior is still the best and only window

התנהגות הינה עדיין נקודת המבט הטובה ביותר והיחידה

into the emotional experience of another.

לחוויה הרגשית של האחר.

For both animals and people,

עבור אנשים ובע"ח

yes, self-report is a behavioral output.

המצב הפסיכולוגי מבוטא בהתנהגות.

Motivated behaviors fall into two general classes:

התנהגות מונעת משתייכת לאחת משתי קטגוריות

seeking pleasure and avoiding pain.

החיפוש אחר הנאה והימנעות מכאב.

The ability to approach things that are good for you

היכולת לאתר דברים שהינם טובים עבורנו

and avoid things that are bad for you

ולהימנע מדברים שהם רעים עבורנו

is fundamental to survival.

היא הכרחית להישרדות.

And in our modern-day society,

בחברה המודרנית שלנו, כיום,

trouble telling the difference can be labeled as a mental illness.

קושי להבחין בהבדלים יכול להיות מסווג כמחלת נפש.

If I was having car trouble,

אם היתה לי תקלה ברכב

and I took my car to the mechanic,

והייתי לוקחת את הרכב למוסך,

the first thing they do is look under the hood.

הדבר הראשון, שהיו עושים זה להסתכל מתחת למכסה מנוע.

But with mental health research,

אך בתחום חקר מחלות הנפש,

you can't just pop open the hood with the press of a button.

אתם לא יכולים פשוט להרים את המכסה בלחיצת כפתור...

So this is why we do experiments on animals.

לכן אנו מבצעים ניסויים בבע"ח.

Specifically, in my lab, mice.

במעבדה שלי, ספציפית בעכברים.

To understand the brain, well, we need to study brains.

כדי להבין את המוח, עלינו לחקור מוחות.

And for the first time, we actually can.

ולראשונה, אנו למעשה מסוגלים לכך,

We can pop open the hood.

אנחנו יכולים להרים את המכסה

We can look inside

להתבונן בפנים

and do an experiment and see what comes out.

לבצע ניסויים ולהעריך את התוצאות.

Technology has opened new windows into the black box that is our minds.

הטכנולוגיה אפשרה חלון הצצה חדש לתוך הקופסא השחורה הזו, שנקראת נפש.

The development of optogenetic tools

ההתפתחות של כלי האופטוגנטיקה

has allowed us unprecedented control over specific neurons in the brain

אפשרה לנו שליטה שלא הייתה כדוגמתה בנוירונים ספציפים במוח

and how they talk to each other by firing electrical signals.

ובאופן שהם משוחחים זה עם זה ע"י העברת סיגנלים חשמליים.

We can genetically engineer neurons to be light sensitive

אנחנו יכולים להנדס גנטית נוירונים שיהיו רגישים לאור

and then use light to control how neurons fire.

ואז להשתמש באור כדי לשלוט באותות החשמלים שלהם.

This can change an animal's behavior,

זה יכול לשנות את ההתנהגות של בע"ח,

giving us insight into what that neural circuit can do.

לתת לנו תובנות על מה המעגל הזה במוח יכול לעשות.

Want to know how scientists figure this out?

רוצים לשמוע כיצד מדענים הסיקו זאת?

Scientists developed optogenetic tools by borrowing knowledge

מדענים פתחו כלים אופטוגנטים ע"י שימוש בידע

from other basic science fields.

מתחומי מדע אחרים.

Algae are single-celled organisms that have evolved to swim towards light.

אצות הן יצור חד תאי שהתפתח לשחות לכיוון האור.

And when blue light shines onto the eyespot of an algae cell,

כשאור כחול מאיר על האברון רגיש האור בתא האצה

a channel opens, sending an electrical signal

נפתחת תעלה השולחת אות חשמלי

that makes little flagella flap

שגורם לזנב הקטן של האצה לזוז

and propels the algae towards sunlight.

ולהניע את האצה כלפי האור.

If we clone this light-sensitive part of the algae

אם נשבט את האברון הזה הרגיש לאור

and then add it to neurons through genetic modification,

ואז נוסיף אותו לנוירונים דרך שינוי גנטי,

we can make neurons light-sensitive, too.

נוכל ליצור נוירונים רגישים לאור.

Except, with neurons,

רק שלגבי נוירונים,

when we shine light down an optical fiber deep into the brain,

כשנאיר באור במורד סיב אופטי עמוק למוח

we change how they send electrical signals to other neurons in the brain

נשנה את האופן בו שולח הנוירון אותות חשמל לנוירונים אחרים במוח

and thus change the animal's behavior.

וכתוצאה מכך ייגרם שינוי התנהגותי.

With the help of my colleagues,

בעזרת עמיתיי,

I pioneered the use of optogenetic tools

השתמשתי לראשונה בכלים אופטוגנים

to selectively target neurons that are living in point A,

להשפיע סלקטיבית על נוירונים הנמצאים באזור א'

sending messages down wires aimed at point B,

והשולחים אות המכוון לאזור ב'

leaving neighboring neurons going other places unaffected.

זאת תוך אי השפעה על נוירונים שכנים הממשיכים פעילותם כרגיל.

This approach allowed us to test the function of each wire

הגישה הזו אפשרה לנו לבחון פעילות של כל מסלול

within the tangled mess that is our brain.

בתוך המבנה המסובך שהוא מוחנו.

A brain region called the amygdala

אזור במוח בשם אמיגדלה

has long been thought to be important for emotion,

נחשב זה מזמן להיות אחראי על רגשות,

and my laboratory discovered

ממצאי המעבדה שלי הראו

that the amygdala resembles a fork in the road

שהאמיגדלה דומה לצומת דרכים

where activating one path can drive positive emotion and approach,

בה בחירה במסלול אחד תעורר רגשות וגישה חיוביים

and activating another path can drive negative emotion and avoidance.

ובחירה במסלול אחר תעורר רגשות שליליים והימנעות.

I'm going to show you a couple of examples --

אראה לכם כעת, מס' דוגמאות ---

a taste of raw data --

מעט מידע גולמי --

of how we can use optogenetics to target specific neurons in the brain

על איך אנו יכולים לנצל אופטוגנטיקה להפעיל נוירונים ספציפים במוח

and get very specific changes in behavior.

ולגרום לשינוי ספציפי בהתנהגות.

Anxiety patients have abnormal communication

אנשים חרדתיים הם בעלי תקשורת לא נורמלית

between two parts of the amygdala,

בין שני חלקי האמיגדלה,

but in people, it's hard to know if this abnormality is cause or effect

אך באנשים, קשה לדעת אם אי נורמליות זו היא הסיבה או תוצאת

of the disease.

המחלה.

We can use optogenetics to target the same pathway in a mouse,

אנחנו יכולים להשתמש באופטוגנטיקה על אותם מסלולים בעכבר,

and see what happens.

ולראות מה קורה.

So this is the elevated plus maze.

זהו מבוך מוגבה בצורת +

It's a widely used anxiety test

זה מבחן מקובל לחרדה

that measures the amount of time

שמודד את משך הזמן

that the mouse spends in the safety of the closed arms

בו שוהים העכברים בזרועות הסגורות, הבטוחות

relative to exploring the open arms.

יחסית לחקר הזרועות הפתוחות

Mice have evolved to prefer enclosed spaces,

עכברים התפתחו להעדיף מקומות סגורים,

like the safety of their burrows,

כמו המחילות שהן בטוחות עבורם,

but to find food, water, mates,

אבל בשביל לחפש מזון, מים, בני זוג

they need to go out into the open

הם חייבים לצאת החוצה לאזור הפתוח

where they're more vulnerable to predatory threats.

שם הם חשופים יותר לאיומי טורפים.

So I'm sitting in the background here,

אז אני יושבת כאן, ברקע,

and I'm about to flip the switch.

ואני עומדת להרים את המתג.

And now, when I flip the switch and turn the light on,

וכשהמתג מורם והאור נדלק

you can see the mouse begins to explore the open arms of the maze more.

שימו לב שהעכבר מתחיל לחקור את הזרועות הפתוחות של המבוך.

And in contrast to drug treatments for anxiety,

ובניגוד לטיפול תרופתי לחרדה,

there's no sedation, no locomotor impairment,

אין כאן סדציה, אין הפרעה לתנועה,

just coordinated, natural-looking exploration.

רק חקירה רגילה, טבעית לחלוטין.

So not only is the effect almost immediate,

אז לא רק שההשפעה כמעט מיידית,

but there are no detectable side effects.

אלא שאין גם תופעות לוואי שניתן להבחין בהן.

Now, when I flip the switch off,

וכשאני מכבה את המתג,

you can see that the mouse goes back to its normal brain function

אתם יכולים לראות שהעכבר חוזר לתפקוד המוחי הנורמלי שלו

and back to its corner.

ובחזרה לפינה.

When I was in the lab and I was taking these data,

כששהיתי במעבדה וערכתי את הניסוי

I was all by myself, and I was so excited.

הייתי לבד, והתרגשתי כל כך

I was so excited, I did one of these quiet screams.

הייתי כ"כ נרגשת שצרחתי אחת מאותן צרחות שקטות

(Silently) Aah!

(בשקט) יההה!!!!

(Laughter)

(צחוק)

Why was I so excited?

מדוע התרגשתי כל כך?

I mean, yeah, theoretically, I knew that the brain controlled the mind,

כלומר, כן, באופן תיאורטי ידעתי שהמוח שולט על התודעה,

but to flip the switch with my hand

אבל להרים את המתג במו ידי

and see the mouse change its behavioral state

ולצפות בעכבר משנה את התנהגותו

so rapidly and so reversibly,

במיידיות ובצורה הפיכה כ"כ

it was really the first time that I truly believed it.

זו היתה למעשה , הפעם הראשונה שאני האמנתי בכך.

Since that first breakthrough,

מאז פריצת הדרך הראשונה,

there have been a number of other discoveries.

ארעו עוד גילויים מדעיים.

Finding specific neural circuits that can elicit dramatic changes

מציאת קישורי נוירונים שיכולים לעשות שינויים דרמטיים

in animal behavior.

בהתנהגות בע"ח.

Here's another example: compulsive overeating.

והרי דוגמא נוספת: אכילה אובססיבית.

We can eat for two reasons.

אנחנו אוכלים משתי סיבות,

Seeking pleasure, like tasty food,

חיפוש אחר תענוג, כמו אוכל טעים,

or avoiding pain, like being hungry.

או הימנעות מכאב, כמו תחושת הרעב.

How can we find a treatment for compulsive overeating

כיצד נוכל למצוא טיפול לאכילה כפייתית

without messing up the hunger-driven feeding

מבלי לשבש את האכילה מונעת הרעב

that we need to survive?

הנחוצה לנו לשם הישרדות?

The first step is to understand

הצעד הראשון הוא להבין

how the brain gives rise to feeding behavior.

כיצד המוח שולט על האכילה.

This fully-fed mouse is just exploring a space

העכבר השבע הזה חוקר חלל

completely devoid of any food.

שאין בו כל מזון.

Here we're using optogenetics to target neurons living in the hypothalamus,

כאן אנו משתמשים באופטוגנטיקה כלפי נוירונים הממוקמים בהיפותלמוס,

sending messages down wires aimed at the midbrain.

מעבירים מסרים דרך קישורים עצביים לכיוון המוח התיכון.

When I turn the light on, right here,

כשאני מדליקה , כאן, את האור

you can see that the mouse immediately begins licking the floor.

אתם יכולים להיווכח שהעכבר מתחיל מייד ללקק את הרצפה.

(Laughter)

(צחוק)

This seemingly frenzied behavior

התנהגות מוזרה זו

is about to escalate into something I find really incredible.

עומדת להסלים למשהו אותו אני מוצאת מדהים

It's kind of trippy, actually.

קצת הזוי, למעשה.

Ready?

מוכנים?

It's right here.

הנה, כאן.

See, he picks up his hands as if he is eating a piece of food,

ראו, הוא מרים את ידיו כאילו הוא אוכל

but there's nothing there, he's not holding anything.

אבל אין שם דבר, הוא אינו אוחז בדבר.

So this circuit is sufficient to drive feeding behavior

אז ההפעלה העצבית הזו מספיקה לגרות אכילה

in the absence of hunger,

בהיעדר רעב.

even in the absence of food.

אפילו בהעדר מזון.

I can't know for sure how this mouse is feeling,

איני יכולה לדעת בביטחון כיצד העכבר הזה מרגיש,

but I speculate these neurons drive craving

אבל אני משערת שהנוירונים האלו מעודדים השתוקקות

based on the behaviors we elicit when we target this pathway.

על סמך ההתנהגויות שאנו רואים בעת הפעלת מסלולים אלו.

Turn the light back off --

מכבה את האור--

animal's back to normal.

העכבר חוזר למצב נורמלי.

When we silence this pathway,

כשאנו משתיקים את המסלול הזה,

we can suppress and reduce compulsive overeating

אנו יכולים לדכא ולהפחית אכילה קומפולסיבית

without altering hunger-driven feeding.

מבלי לפגוע באכילה מונעת רעב.

What did you take away from these two videos

אז מה למדתם משני סרטי הוידאו

that I just showed you?

שהרגע צפיתם בהם?

That making a very specific change to neural circuits in the brain

שביצוע שינוי מאד ספציפי בפעילות נוירונים במוח

can have specific changes to behavior.

גורמת לשינוי ספציפי בהתנהגות.

That every conscious experience that we have

שכל חוויה מודעת שאנו חווים

is governed by cells in our brain.

נשלטת ע"י תאים במוח שלנו.

I am the daughter of a physicist and a biologist,

אני ביתם של רופא וביולוגית,

who literally met on the boat coming to America

שלמעשה נפגשו על האוניה בדרך לאמריקה

in pursuit of an education.

בחיפוש אחר השכלה.

So naturally,

לכן, באופן טבעי,

since there was "no pressure" to be a scientist ...

כיוון "שלא היה לחץ" להיות מדענית....

(Laughter)

(צחוק)

as a college student,

כתלמידת קולג',

I had to decide whether I wanted to focus on psychology, the study of the mind,

היה עלי להחליט האם ברצוני להתמקד בתחום פסיכולוגיה, לימוד התודעה,

or neuroscience, the study of the brain.

או מדעי המוח.

And I chose neuroscience,

ובחרתי מדעי המוח,

because I wanted to understand how the mind is born

היות ורציתי להבין כיצד נוצרת התודעה

out of biological tissue.

מתוך רקמה ביולוגית.

But really, I've come full circle to do both.

אבל למעשה חזרתי לנקודת ההתחלה לעשות את שניהם.

And now my research program

וכעת, תוכנית המחקר שלי

bridges the gap between the mind and the brain.

מגשרת על הפערים בין תודעה ומוח.

Research from my laboratory

מחקר במעבדה שלי

suggests that we can begin to tie specific neural circuits

מראה שאנו יכולים לקשר מעגלים עצביים מסוימים

to emotional states.

למצבים רגשים.

And we have found a number of circuits

ומצאנו מספר מעגלים

that control anxiety-related behavior,

ששולטים על התנהגות חרדתית,

compulsive overeating,

אכילה קומפולסיבית,

social interaction, avoidance

אינטראקציה חברתית, הימנעות

and many other types of motivated behaviors

ועוד סוגים רבים של התנהגויות מונעות

that may reflect internal emotional states.

שאולי משקפים מצבים רגשיים.

We used to think of functions of the mind as being defined by brain regions.

נהגנו לחשוב שתפקודים נפשיים שונים מוגדרים ע"י אזורים שונים במוח

But my work shows that within a given brain region,

אך עבודתי מראה שבתוך אזור נתון,

there are many different neurons doing different things.

יש מספר רב של נוירונים אחראים על דברים שונים.

And these functions are partly defined by the paths they take.

והתפקודים הללו מוגדרים בחלקם מהמסלול אותו הם לוקחים.

Here's a metaphor to help illustrate

הנה מטאפורה שתעזור להדגים

how these discoveries change the way that we think about the brain.

כיצד התגליות הללו שינו את הדרך בה אנו חושבים על המוח.

Let's say that the brain is analogous to the world

בוא נניח שהמוח הוא העולם

and that neurons are analogous to people.

ונוירונים הם בני האדם.

And we want to understand how information is transmitted across the planet.

ואנו רוצים להבין כיצד אינפורמציה מועברת בעולם.

Sure, it's useful to know

כמובן, יועיל לנו לדעת

where a given person is located when recording what they're saying.

היכן נמצא אדם מסויים בשעה שהוא אומר מה שהוא אומר,

But I would argue that it's equally important

אך אני טוענת שזה חשוב באותה מידה

to know who this person is talking to,

לדעת עם מי מדבר אותו אדם.

who is listening

מי מקשיב

and how the people listening respond to the information that they receive.

וכיצד המאזינים מגיבים לאינפורמציה שהם מקבלים.

The current state of mental health treatment

במצב הנוכחי של הטיפול בבריאות הנפש

is essentially a strategy of trial and error.

האסטרטגיה היא של נסה וטעה.

And it is not working.

וזה לא עובד,

The development of new drug therapies for mental health disorders

הפיתוח של תרופות חדשות להפרעות נפשיות

has hit a brick wall,

נתקלה בקיר לבנים,

with scarcely any real progress since the 1950s.

ובקושי חלה כל התקדמות מאז שנות החמישים.

So what does the future hold?

אז מה צופן בחובו העתיד?

In the near future,

בעתיד הקרוב,

I expect to see a mental health treatment revolution,

אני צופה לראות מהפכה בתחום טיפול הנפש,

where we focus on specific neural circuits in the brain.

בה נתמקד במסלולים עצביים מסוימים במוח.

Diagnoses will be made based on both behavioral symptoms

האבחנות תקבענה בהסתמך גם על סימפטומים התנהגותיים

and measurable brain activity.

וגם על מדידת פעילות מוחית.

Further in the future,

בעתיד הרחוק יותר,

by combining our ability to make acute changes to the brain

עם השילוב של יכולתנו לבצע שינויים אקוטים במוח

and get acute changes to behavior

ולקבל עקב כך שינויי התנהגות אקוטים

with our knowledge of synaptic plasticity to make more permanent changes,

ועם הבנתנו את הפלסטיות של סינפסות והיכולת לייצר שינויים קבועים,

we could push the brain into a state of fixing itself

נוכל להביא את המוח למצב של תיקון עצמי

by reprogramming neural circuits.

ע"י חיווט מחדש של מעגלים עצביים.

Exposure therapy at the circuit level.

טיפול בחשיפה ברמת המסלולים העצביים.

Once we switch the brain into a state of self-healing,

ברגע שנכניס את המוח למצב של ריפוי עצמי,

this could potentially have long-lasting effects

יש בזה פוטנציאל לאפקט ארוך טווח

with no side effects.

ללא תופעות לוואי.

I can envision a future where neural circuit reprogramming

אני יכולה לחזות עתיד בו תכנות מחדש של מסלולים עצביים

represents a potential cure, not just a treatment.

יהווה ריפוי לא רק טיפול.

OK, but what about right now?

אוקי, אבל מה לגבי כעת ?

If from this very moment forward,

אם מרגע זה ואילך,

each and every one of you left this talk

כל אחד ואחת מכם יצאו מהשיחה הזו

and truly believed that the mind comes entirely from cells in your brain,

מאמינים באמונה שלמה שתודעה מקורה לחלוטין מתאים במוח

then we could immediately get rid of negative perceptions and stigmas

אזי נוכל להיפטר מיידית מתפיסות שליליות וסטיגמות

that prevent so many people

המונעות מאנשים רבים כל כך

from getting the mental health support that they need.

מלקבל את העזרה הנפשית שהם זקוקים לה.

Mental health professionals,

אנשי מקצוע בריאות הנפש,

we're always thinking about what's the next new treatment.

אנחנו תמיד עסוקים במה הטיפול החדש הבא,

But before we can apply new treatments,

אבל טרם נוכל ליישם טיפולים חדשים,

we need people to feel comfortable seeking them.

אנחנו צריכים שאנשים יחושו בנוח לפנות אליהם.

Imagine how dramatically we could reduce the rates of suicides

חשבו איך נוכל להפחית דרמטית את שיעור ההתאבדויות

and school shootings

ירי בשטחי בית הספר

if everyone who needed mental health support actually got it.

אם כל מי שזקוק לטיפול נפשי , אכן יפנה לקבלו.

When we truly understand exactly how the mind comes from the brain,

כשאנו מבינים כיצד התודעה נובעת מהמוח

we will improve the lives of everyone

נוכל לשפר את חייהם של כל מי

who will have a mental illness in their lifetime --

שסובל ממחלת נפש במהלך חייהם --

half the population --

מחצית מהאוכלוסיה --

as well as everyone else with whom they share the world.

ושל כל האחרים עימם הם חולקים את העולם.

Thank you.

תודה רבה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)