Archive

Archive for אפריל, 2015

כאשר המדע משתגע דרוש חיתוך – הלובוטומיה כמקרה בוחן

בשנת 1949 זכה אנטוניו אֶגַשׁ מוּנִישׁ, נוירולוג פורטוגזי, בפרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה על "גילוי הערך הטיפולי של לוקוטומיה בפסיכוזות מסוימות" (תרגום חופשי שלי). הוא היה לפורטוגזי הראשון לזכות בפרס נובל הוא היה הפורטוגזי הראשון שזכה בפרס נובל (ראו תגובה), וגיבור בארצו.

על מה בעצם זכה מוניש בפרס? מהי לוקוטומיה ולמה יש לה ערך בטיפול פסיכיאטרי?

Moniz
תמונה 1: אנטוניו אֶגַשׁ מוּנִישׁ, זוכה פרס נובל לרפואה לשנת 1949. המקור לתמונה: אתר פרס נובל, דרך ויקיפדיה.

בירור מהיר ברשת יגלה שמדובר בטיפול שנודע כיום בשם לובוטומיה או Lobotomy בלעז.

רגע מה?!

Lobotomy זה לא משהו מסרטי אימה? הדבר הזה שהופך את המטופל לזומבי, סטייל קן הקוקיה? האם באמת יכול להיות שמישהו קיבל פרס נובל לרפואה על מעשה שנחשב כיום לא אנושי?

התשובה היא כן וכן.

איך זה יכול להיות? אז בואו ושמעו סיפור.

***

בתחילתה המאה ה-20 החברה המודרנית היתה צריכה להתמודד עם מספר גדול מאוד של אנשים שהוגדרו כחולי נפש ולא בדיוק ידעה מה לעשות איתם. אלה אנשים שהחברה רואה אותם כחולים אבל עבור רובם לא ברור מה לא בסדר איתם מבחינה ביולוגית. חולה נפש יכול להיות אדם הסובל מדיכאון, אדם החושב שהוא ישו שקם לתחיה, אדם הסובל מסכיזופרניה, או אישה הסובלת מהתקפות היסטריה (הבחירה באישה לא מקרית). באותה תקופה גם לא היה קריטריון ברור לאבחון של מחלות נפש ולא היה להם מרפא.

כשאין מרפא מנסים דברים קיצוניים. ובאמת, מה לא ניסו על חולי נפש. Insulin shock therapy (הזרקת כמויות גדולות של אינסולין כדי להביא את המטופל למצב תרדמת) ו- Electroconvulsive therapy (טיפול בחשמל, ECT) הן שתי דוגמאות. אגב, מכל הטיפולים האיומים שנוסו, היחיד ששרד הוא ה-ECT. יש רופאים וחולים שמשוכנעים שזה עוזר במצבים של דיכאון ויש שחושבים שלא. למרות עשרות שנים של שימוש ומחקר בשיטה אין תיאוריה סדורה שתסביר את התהליך. לפחות לא אחת משכנעת.

ובכלל, פסיכיאטריה היתה מדע בחיתולים. הקישור בין מחלות נפש לביולוגיה של גוף האדם היה משהו שהחל להיתפס ככיוון מחשבה לגיטימי רק באותה תקופה.

בתוך העולם הזה פעל הנוירולוג מוניש ומטרתו היתה להיטיב עם אותם חולים חסרי מרפא.

***

מוניש היה אדם מוכשר ללא עוררין. בשנות ה-20 הוא פיתח באוניברסיטה של ליסבון את האנגיוגרפיה המוחית (Cerebral angiography) שהיא שיטה לדימות של זרימת הדם במוח ובה נעשה שימוש גם היום (בגרסאות מעודכנות כמובן). הוא גם ניהל קריירה פוליטית מוצלחת והיה שר החוץ של פורטוגל. ב-1935 השתתף מוניש בכנס ושם שמע על קופים ובני אדם עם נזק לאונה המצחית במוח שגרם לשינוי קיצוני בהתנהגותם (להרחבה בנושא קראו לדוגמה את המקרה המפורסם של פיניאס גייג' כאן או כאן). מוניש החל לחשוב על טיפול למחלות נפש ובעיקר להתנהגות כפייתית. הפתרון שהגה היה לוקוטומיה.

Frontal_lobe_animation
איור 2: אנימציה מסתובבת של מוח האדם המראה את האונה המצחית השמאלית באדום. המקור לאנימציה: ויקיפדיה, כאשר המידע שם לקוח מ-Life Science Databases(LSDB), ברישיון CC-BY-SA-2.1-jp.

מוניש האמין בקשר הישיר בין הנפש למוח ולכן הניח שהשורש להתנהגות הכפייתית טמון שם. הוא שיער שההתנהגות הלא רצויה קשורה לתקלה במעגלי הנוירונים שגורמת לזרימה חשמלית במעגלים קבועים ומזיקים. לכן סבר שאם יחתוך חלק 'מהחוטים', המחשבות החוזרות והתקועות ישתחררו.

התהליך שהגה מוניש התבצע על ידי קידוח חורים בגולגולת, החדרה של כלי לחיתוך וניתוק החיבורים בין האונה המצחית לשאר המוח. התיאוריה באותן שנים היתה שהאונה המצחית אחראית לפעולות הקוגניטיביות המורכבות ולכן שם שוכנת מחלת הנפש. אם כך, ניתוק האונה משאר המוח ירפא את החולה או לכל הפחות יקל על התסמינים של השיגעון.

הטיפול הזה היה מהפכני ושנוי במחלוקת מכיוון שעד לאותו הזמן ניתוחים במוח נועדו להסרת חלקים חולים מהמוח כמו במקרים של סרטן. מוניש חתך לתוך חלקים בריאים של המוח כדי לרפא את הנפש, והיה החלוץ בתחום שנקרא Psychosurgery.

לקראת סוף 1935 ביצע צוותו של מוניש את התהליך על מספר חולים. הוא דיווח ששליש מהחולים חוו שיפור משמעותי, שליש חוו שיפור קל ושליש נשארו בערך באותו מצב. התוצאות האלה היו טובות בהרבה מהתוצאות של כל טיפול אחר שהיה נהוג באותה תקופה. בתחילת 1936 פרסם מוניש את תוצאותיו, שזכו לכתף קרה מרוב קהילת הרופאים.

אז מדוע הוא קיבל פרס נובל 13 שנים מאוחר יותר?

***

בארה"ב ובאירופה היו רופאים שכן השתכנעו בפוטנציאל הטמון בעבודתו של מוניש ובדיעבד, הם אלה שדחפו חזק את השימוש בה.

דוגמה לאחד הרופאים האלה היה וולטר פרימן (Freeman), רופא ניורולוג אמריקאי, שבמקרה נפגש עם מוניש בכנס ב-1935. פרימן פיתח שיטה מעט שונה וקרא לה לובוטומיה (מיוונית: לוב=מוח, טומ=חיתוך). בהמשך הוא גם פיתח טכניקה לבצע לובוטומיה דרך חורי העיניים בגולגולת, ללא צורך לקדוח חורים בגולגולת וללא צורך בחדר ניתוח, דבר שהפך את התהליך לפשוט לביצוע. פרימן היה אדם כריזמטי מאוד ואחד שהבין כוחה של התקשורת. הוא יצר סרטים שמהללים את השיטה והזמין אנשי עיתונות לחזות בהדגמות ותצוגות שהוא ערך בכנסים.

Turning_the_Mind_Inside_Out_Saturday_Evening_Post_24_May_1941
תמונה 3: וולטר פרימן ושותפו ג'יימס וואט בתמונה מעיתון משנת 1941. הכיתוב המקורי מתחת לתמונה בעיתון:" Dr. Walter Freeman, left, and Dr. James W. Watts study an X ray before a psychosurgical operation. Psychosurgery is cutting into the brain to form new patterns and rid a patient of delusions, obsessions, nervous tensions and the like.". המקור לתמונה: Photography Harris A Ewing, Saturday Evening Post, 24 May 1941, pages 18-19, דרך ויקיפדיה.

שנות ה-40 היו השנים בהן הלובוטומיה פרחה, ונראתה כמו המזור לכל בעיה נפשית, קטנה כגדולה. השיטה אמנם התחילה כפתרון לאלה ששום דבר אחר לא עבד עבורם אבל התגלגלה להיות הפתרון הראשון שנוסה כמעט לכל בעיה בתחום הנפש. בתקופה של כ-15 שנים בוצעו בארה"ב כ-40,000 ניתוחים, 17,000 בבריטניה ועוד הרבה במדינות אחרות באירופה.

ב-1949, בשיא הפופולריות של הלובוטומיה זכה מוניש בפרס הנובל לרפואה.

***

מה שמוניש, פרימן ושאר המטפלים לא עשו הוא לעצור לרגע כדי לבצע בדיקה מסודרת של יעילות הטיפול. כלומר הגדרת פרמטרים לבדיקה, ביצוע ביקורות ומעקב אצל המטופלים לאורך חודשים ושנים ועריכת מבחנים קליניים. התוצאות של לובוטומיה היו שנויות במחלוקת. כשליש מהמטופלים חוו שיפור כלשהו בהתנהגות הבעייתית. שליש נותרו במצב רע יותר משהיו בהתחלה, והיו כאלה שספגו נזק מוחי ונותרו חסרי אונים. אחד מכל עשרים מטופלים מת בעקבות הניתוח.

***

בשנות ה-50 ירדה הפופולריות של הלובוטומיה ועד סוף שנות ה-50 הן כמעט ונעלמו. הסיבות הן כנראה שילוב בין התוצאות הלא טובות של הטיפול לבין ההופעה של תרופות אנטי-פסיכוטיות.

לובוטומיה היתה שיטה רפואית שפותחה על ידי אנשי מדע מבריקים אבל לא היתה מדעית. התיאוריה שעמדה מאחוריה לא היתה מבוססת דיה והיא לא נבדקה קלינית בצורה נאותה. בסטנדרטים של היום היא לא היתה מאושרת לשימוש. דוגמה קלאסית למדע רע (bad science).

מדוע לחקור משהו שאין לו שימוש? על גבישים נוזליים

התקופה היא סוף המאה ה-19, ובמעבדה בפראג מישהו רואה משהו מוזר שהוא לא מבין.

במכון לפיזיולוגיה של צמחים באוניברסיטה של פראג מנסה כימאי בשם פרידריך רייניצר (Reinitzer) לברר את הנוסחה הכימית ואת המסה המולקולרית של חומר בשם Cholesteryl benzoate. לשם כך הוא מנסה לקבוע את טמפרטורת ההתכה של החומר. רייניצר מבחין שב-145.5 מעלות צלזיוס הגביש המוצק הופך לנוזל חלבי-עכור בעל צורות פנימיות משתנות, ובטמפרטורה 178.5 מעלות צלזיוס העכירות והמבנה הפנימי של הנוזל נעלמים והוא הופך לשקוף וצלול. האם לחומר יש שתי טמפרטורות התכה שונות?

Cholesteryl_benzoate
איור 1: תיאור סכמטי של מבנה המולקולה של Cholesteryl benzoate. המקור לאיור: ויקיפדיה, לשם הועלה על ידי המשתמש Shaddack.

בהתחלה מניח רייניצר שככל הנראה הוא לא הצליח להפיק את החומר בצורה טהורה מספיק כך שהוא מזוהם בחומרים אחרים. הוא מבצע פעולות נוספות של טיהור וזיקוק החומר אך זה לא משנה את התוצאות.

בניסיון להבין את התופעה יצר רייניצר במרץ 1888 קשר עם פיזיקאי גרמני צעיר בשם אוטו ליימן (Lehmann) שהתמחה במיקרוסקופיה. לאחר בחינת החומר ליימן הגיע למסקנה שכאשר הנוזל נמצא במצב העכור יש לו מבנה פנימי מיוחד שמזכיר תכונות של גביש. לעומת זאת, במצב הצלול הנוזל אינו מפגין כל סדר פנימי, דבר התואם למצב רגיל של נוזלים. ליימן קבע כי המצב הנוזלי עם הסידור הפנימי דמוי הגביש הוא מצב צבירה חדש וקרא לו 'גביש נוזלי' (Liquid crystal). במאי 1888 הציג רייניצר את תוצאותיו בכנס לעמיתיו.

בתחילה הקהילה המדעית לא קיבלה בברכה את הרעיון של מצב צבירה חדש. הטענה העיקרית היתה שרייניצר וליימן רואים, ככל הנראה, ערבוב בין רכיבים מוצקים לרכיבים נוזליים. ובכל זאת, הרעיון של גבישים נוזליים קיבל משנה תוקף עם השנים כאשר ניסויים ורעיונות תיאורטיים פותחו וסוגים נוספים של גבישים מסוג זה התגלו. המחקר בנושא התנהל בעצלתיים ולא עורר עניין רב מחוץ לאוניברסיטאות מכיוון שהרושם היה שמדובר בתופעה איזוטרית, מעניינת אמנם, אך כזאת שאין לה שימוש.

***

אז מהם בעצם גבישים נוזליים?

גביש הוא חומר מוצק שהמולקולות שמרכיבות אותו מסודרות במרחב באופן מחזורי. הקשרים בין המולקולות אינם מאפשרים להן לנוע באופן חופשי. חישבו למשל על המולקולות ככדורים הנמצאים על פינותיה של קוביה בודדת. כעת על ידי ריצוף כל המרחב בקוביות כאלה נקבל גביש הנקרא 'קוּבי פשוט'. בחומרים במצב נוזלי המולקולות אינן מקיימות סדר מרחבי ואינן קשורות באופן חזק אחת לשניה כך שהחומר יכול לשנות בקלות את צורתו ולזרום.

גבישים נוזליים הם חומרים שנמצאים במצב ביניים בין נוזל לגביש. מצד אחד חומרים אלה זורמים כנוזלים, ומצד שני המולקולות שלהם מסודרות בכיוונים קבועים כמו בגביש. מולקולות אלה הן בדרך כלל בצורת מוט או דסקה, ויש להן נטייה להסתדר כך שכולן מצביעות לאותו כיוון. ניתן להשפיע על הסדר הפנימי של מולקולות הנוזל הגבישי בעזרת כוחות מכאניים, מגנטיים או חשמליים והם רגישים גם לטמפרטורה ולצפיפות.

LiquidCrystal-MesogenOrder-Nematic
איור 2: המחשה של אחד הסידורים האפשריים של מולקולות בגביש נוזלי. המקור לאיור: ויקיפדיה, לשם הועלה על יד המשתמש Kebes.

כיום ידועים הרבה מאוד חומרים שבהם קיים מצב הצבירה של נוזל גבישי. חלקם מורכבים ממולקולות אורגניות (שרשראות של פחמן ומימן) וחלקם משילוב של מולקולות אורגניות ואי-אורגניות. נוכל למצוא אותם בממברנות (דְפנות) של תאים, תמיסות של סבון ובמסכים שטוחים.

רגע, מה?

איך קשורים גבישים נוזליים למסכים שטוחים?

***

אור הוא גל אלקטרומגנטי (שדה חשמלי ושדה מגנטי) שמתנדנד על מישור שניצב לכיוון ההתקדמות שלו (ראו איור 3) חישבו על מקל שנעוץ במשטח קרטון. המקל מסמן את כיוון התקדמות קרן האור ומשטח הקרטון את מישור התנודות של הגל. כיוון תנודת הגלים בקרני אור השמש, למשל, הוא בדרך כלל אקראי. אם כיוון התנודה של כל קרני האור (על המישור הניצב להתקדמות) הוא אחיד נקרא לאור הזה מקוטב. ישנם חומרים, כמו למשל הפלסטיק במשקפי השמש, שבולעים את כל קרני האור שאינן מקוטבות בכיוון מסוים. התוצאה היא שרוב האור לא עובר, וזה שכן עובר מקוטב בכיוון מסוים.

Electromagnetic_wave
איור 3: גל אלקטרומגנטי המתקדם ימינה. השדה החשמלי (אדום) מתנודד למעלה ולמטה והשדה המגנטי ימינה ושמאלה. בכל נקודה בציר Z ניתן לצייר מישור ועליו למצוא את כיוון השדה החשמלי והמגנטי, וזהו הקיטוב. המקור לאיור: ויקיפדיה, לשם הועלה על ידי המשתמש P.wormer.

אם נעביר אור לא מקוטב דרך רכיב מקטב, האור שיצא יהיה כמובן מקוטב. אם נקרין את האור המקוטב הזה דרך רכיב מקטב נוסף שזוויתו מאונכת נבחין שכל האור נבלע ברכיב השני מכיוון שהוא לא מעביר אור בזווית הקיטוב הזאת.

זה הרעיון עליו מבוסס פיקסל בודד במסכי ה-LCD (בלעז: Liquid Crystal Display). מדובר בשני מקטבים מסובבים ב-90 מעלות אחד ביחס לשני וביניהם נוזל גבישי. מקור אור הממוקם מאחורי המסך מקרין אור אל תוך המקטב הראשון, והאור יוצא ממנו מקוטב.

מולקולות של גביש הנוזלי יכולות להשפיע על קיטוב של אור העובר דרכן. אם המולקולות מסודרות כולן בניצב למישור המקטב הראשון הן אינן משפיעות על קיטוב האור שעובר ולכן האור יבלע ברכיב השני שמעביר רק אור מקוטב בזווית ניצבת. התוצאה היא שהפיקסל חשוך. ניתן לסדר את המולקולות במספר שכבות עוקבות כך שבשכבה הראשונה המולקולות מקבילות לכיוון הקיטוב ולאורך השכבות זוויתן משתנה באופן הדרגתי ורציף לכיוון ניצב. במצב זה המולקולות יגרמו לקיטוב האור להסתובב ב-90 מעלות והאור יוכל לצאת דרך המקטב השני (ראו איור 4).

פיקסל
איור 4: תיאור סכמטי (מאוד!) של ההבדל בין פיקסל מואר לפיקסל חשוך במסך LCD.

על ידי הפעלה של שדה חשמלי על הגביש הנוזלי ניתן לסובב את המולקולות מהמצב של העברת אור למצב החוסם. במילים אחרות, ניתן להדליק ולכבות את הפיקסל בעזרת הפעלת מתח חשמלי. האור היוצא מכל פיקסל עובר דרך רכיב מסנן שגורם לו להיות אדום, ירוק או כחול. מספר רב של פיקסלים שמסודרים בצפיפות אחד ליד השני על גבי משטח ריבועי יכולים לשמש להצגת תמונה אם נפעיל עליהם את המתחים החשמליים הנכונים. סביר להניח שהמסך שממנו אתם קוראים את השורה הזאת ברגע זה הוא בדיוק כזה.

***

פעמים רבות נדרשים מדענים להסביר מדוע הם חוקרים נושאים שאין בהם שימוש מיידי. התשובה צריכה כבר להיות ברורה: א) הצורך לדעת היא סיבה מספקת, ב) אף פעם אי אפשר לחזות למה ימצא שימוש בעתיד.