מבוא

גירוי בזרם ישר דרך הגולגולת (tDCS) הוא שיטה לא פולשנית לוויסות הפעילות הספונטנית של קליפת המוח. השפעת הגירוי תלויה בקוטביות הזרם: גירוי אנודי מעלה בדרך כלל את רמת העוררות של הקליפה, וגירוי קתודי מוריד אותה, אם כי השפעותיו של הגירוי הקתודי שנויות יותר במחלוקת. השינויים בעוררות עשויים להימשך יותר משעה לאחר תום הגירוי. בשנים האחרונות הודגש הפוטנציאל של השיטה ככלי קליני לשיקום תפקודי קשב וקוגניציה אצל מטופלים עם פגיעה מוחית, ויש עדויות ליעילותה גם בטיפול בתסמונות כאב ובדיכאון.

גם בתחום השפה נמצא שהשיטה משפרת תפקודים. גירוי אנודי מעל אזור ורניקה ומעל הקליפה הקדם-מצחית הגבית-צדדית השמאלית קיצר את זמני השיום של תמונות אצל אנשים בריאים, ותוצאות דומות דווחו אצל מטופלים עם אפזיה לאחר גירוי אנודי מעל הקליפה המצחית השמאלית. ממצאים אלה מצטרפים לממצאי מחקרים בגירוי מגנטי דרך הגולגולת (TMS), שבעזרתו הובהר תפקידם של תת-אזורים שונים באזור ברוקה בעיבוד פונולוגי, סמנטי ותחבירי. אצל מטופלים עם אפזיה לאחר שבץ, גירוי מגנטי מעורר של אזור ברוקה הפגוע, או דיכוי של האזור המקביל לו בהמיספרה הימנית, קידמו את החלמת השפה. הממצאים מדגישים את הפוטנציאל של גירוי מוחי לשיקום השפה לאחר שבץ.

על רקע זה נבדק אם גירוי אנודי מעל הפיתול המצחי התחתון השמאלי (אזור ברוקה, אזורי ברודמן 44 ו-45) יכול לשפר את השטף המילולי של אנשים בריאים. מבחני שטף מילולי הם מבחנים קצרים שבהם יש להפיק בזמן מוגבל כמה שיותר מילים מקטגוריה סמנטית, כמו בעלי חיים או פירות, או מילים הפותחות באות מסוימת. הם נפוצים בבדיקה הקלינית של התהליכים הסמנטיים והפונולוגיים שבבסיס הפקת הדיבור. היו עדויות ראשוניות לכך שגירוי אנודי מעל הקליפה הקדם-מצחית השמאלית משפר הפקת מילים לפי אות, אך השפעת הגירוי על שטף סמנטי טרם נבדקה. אף ששני סוגי השטף נשענים על רשתות עצביות שונות בחלקן, הפיתול המצחי התחתון מעורב באופן קריטי בשניהם, ולכן היה צפוי שגירוי אנודי של אזור זה ישפר את הפקת המילים בשתי המטלות. כדי לשלול הסבר של השפעה כללית של הגירוי על העוררות או על הקשב, הועברה גם מטלת איתור מרחבי, וניסוי נוסף, בקבוצת מתנדבים אחרת, נועד לשלול השפעה של ציפיות המשתתפים.

ניסוי 1: שיטה

בניסוי השתתפו עשרה סטודנטים בריאים מבחינה נוירולוגית, דוברי איטלקית כשפת אם (ארבעה גברים, גיל ממוצע 23.6), שלא ידעו את מטרת הניסוי. כולם היו ימניים, ללא היסטוריה של מחלה נוירולוגית, פסיכיאטרית או רפואית, ללא שתלים בראש וללא טיפול תרופתי, ונתנו הסכמה מדעת בכתב.

הגירוי הועבר ממכשיר המספק זרם קבוע, דרך זוג אלקטרודות ספוג טבולות במי מלח בגודל 7 על 5 סנטימטרים. האלקטרודה האנודית הונחה מעל אזור ברוקה, והקתודית מעל האזור העל-ארובתי הימני. מיקום אזור ברוקה נקבע לפי השיטה הבינלאומית המקובלת למיקום אלקטרודות על הקרקפת. עוצמת הגירוי הייתה 2 מיליאמפר ומשכו 20 דקות, כדי שההשפעה תכסה את כל משך המטלות שאחריו, וצפיפות הזרם נשמרה מתחת לגבולות הבטיחות. בגירוי המדומה הונחו האלקטרודות באותם מקומות, והזרם הועלה בהדרגה וגרם לתחושת עקצוץ חולפת בקרקפת, אך כובה כעבור 30 שניות, כך שהמשתתפים חשו את הגירוי בתחילתו בלי שחל שינוי ממשי בעוררות הקליפה. הניסוי היה בסמיות יחידה: המשתתפים לא ידעו איזה גירוי קיבלו, אך הנסיין ידע. כל משתתף עבר מפגש של גירוי אמיתי ומפגש של גירוי מדומה, בסדר מאוזן בין המשתתפים.

במטלת השטף הפונמי התבקשו המשתתפים להפיק בדקה אחת כמה שיותר מילים שונות הפותחות באות מסוימת, בלי שמות פרטיים, בלי אותו שורש פעמיים ובלי חזרות. נעשה שימוש בארבע אותיות, שנבחרו כך שלכל זוג יהיה מספר דומה של מילים זמינות באיטלקית. במטלת השטף הסמנטי התבקשו המשתתפים למנות בדקה אחת כמה שיותר פריטים מקטגוריה נתונה: פירות, בעלי חיים, מותגי מכוניות וכלי נגינה. הציון היה מספר המילים שהופקו, ללא שגיאות. בכל מפגש ביצע המשתתף את המטלה הפונמית בשתי אותיות ואת המטלה הסמנטית בשתי קטגוריות, והאותיות והקטגוריות הוחלפו בין המפגשים. הסדר אוזן בין המשתתפים, וכל אות וקטגוריה שימשו אותו מספר פעמים בשני תנאי הגירוי.

שבעה מהמשתתפים ביצעו גם מטלת בקרה של איתור מרחבי, שבה נדרשו לציין מהר ככל האפשר, בלחיצה על מקש, אם מטרה הופיעה בריבוע הימני או השמאלי במסך. המטלה כללה 200 ניסיונות.

במהלך הגירוי צפו המשתתפים בסרט מצויר ללא קול, זהה לכולם ולשני המפגשים, כדי לצמצם את השונות בין המשתתפים בחוויה החזותית. כעבור 18 דקות מתחילת הגירוי נעצר הסרט, ומטלת השטף הראשונה הועברה בתוך דקה מתום הגירוי. שתי מטלות השטף הושלמו בתוך חמש דקות מתום הגירוי, ואחריהן הועברה מטלת הבקרה, שנמשכה כחמש דקות.

ניסוי 1: ממצאים

ניתוח שונות במדידות חוזרות, עם סוג המטלה ותנאי הגירוי כמשתנים תוך-נבדקיים, העלה אפקט עיקרי של המטלה ואפקט עיקרי של הגירוי, ללא אינטראקציה מובהקת ביניהם. האפקט של המטלה נבע מכך שבשטף הסמנטי הופקו בממוצע יותר מילים (19.33) מאשר בשטף הפונמי (14.98), ממצא מוכר היטב. האפקט של הגירוי נבע מכך שלאחר גירוי אמיתי הופקו בממוצע יותר מילים (18.93) מאשר לאחר גירוי מדומה (15.38). במטלת הבקרה לא נמצא הבדל מובהק בזמני התגובה בין הגירוי המדומה (332.5 אלפיות שנייה) לגירוי האמיתי (340.5 אלפיות שנייה).

ניסוי 2

יש עדויות לכך שמשתתפים אינם מבחינים בין גירוי אמיתי לגירוי מדומה בעוצמה של 1 מיליאמפר ובאלקטרודות קטנות יותר, אך בניסוי הראשון הופעלו 2 מיליאמפר וצפיפות זרם גבוהה יותר. לכן אי אפשר היה לשלול שחלק מהמשתתפים הבחינו בין שני סוגי הגירוי, וידיעה זו השפיעה על ביצועיהם. כדי לבדוק אפשרות זו נבחנה קבוצה חדשה, והפעם הופעל הגירוי האנודי מעל האזור המקביל לאזור ברוקה בהמיספרה הימנית. אילו ההבדל בשטף בין הגירוי האמיתי למדומה בניסוי הראשון היה נובע מהיכולת להבחין ביניהם, היה עליו להופיע גם בגירוי של האזור המקביל.

בניסוי השתתפו שמונה משתתפים ימניים ובריאים מבחינה נוירולוגית (שלושה גברים, גיל ממוצע 23.8), שלא השתתפו בניסוי הראשון ונבחרו לפי אותם קריטריונים. המטלות, ההליך ופרמטרי הגירוי היו זהים, מלבד מיקום האלקטרודות: האנודה הונחה מעל האזור המקביל לאזור ברוקה בהמיספרה הימנית, והקתודה מעל האזור העל-ארובתי השמאלי.

ניתוח השונות העלה רק אפקט עיקרי של המטלה: גם כאן הופקו יותר מילים בשטף הסמנטי (18.75) מאשר בשטף הפונמי (13.44). לא נמצא אפקט של הגירוי ולא נמצאה אינטראקציה בין סוג המטלה לתנאי הגירוי. גם במטלת הבקרה לא נמצא הבדל מובהק בזמני התגובה בין הגירוי המדומה (318.6 אלפיות שנייה) לאמיתי (323.5 אלפיות שנייה).

דיון

גירוי אנודי מעל אזור ברוקה, בהשוואה לגירוי מדומה, שיפר במובהק את הביצוע הן בשטף הסמנטי והן בשטף הפונמי. המשתתפים הפיקו יותר מילים בתגובה לרמז סמנטי (שם של קטגוריה) מאשר לרמז פונולוגי (אות), בהתאם לממצאים קודמים, אך השפעת הגירוי הייתה דומה בשתי המטלות. האפשרות שההשפעה נבעה מהשפעה לא ספציפית על העוררות הכללית או על הקשב נשללה במטלת הבקרה, שבה זמני התגובה היו דומים לאחר גירוי אמיתי ומדומה. גם אם חלק מהמשתתפים הבחינו בין הגירוי האמיתי למדומה, הידיעה לא השפיעה על ביצועיהם, שכן בגירוי של האזור המקביל בהמיספרה הימנית לא נמצא הבדל בשטף.

עדויות רבות מצביעות על כך ששטף פונמי ושטף סמנטי נשענים על רשתות עצביות שונות בחלקן. בפרט, שטף סמנטי כרוך בהפעלה רבה יותר של האונה הרקתית התחתונה השמאלית, המשקפת את מקום אחסון המידע הנשלף. עם זאת, הפיתול המצחי התחתון משרת ככל הנראה תהליכים משותפים החיוניים לשתי המטלות, כפי שמעידים מטופלים עם נגעים מצחיים הלוקים בשתיהן. נוסף על כך, ההשפעה של הסמנטיקה ניכרת בתהליכי שליפת מילים גם במטלת השטף לפי אות, ויש עדויות לתפקיד ייחודי של הפיתול המצחי התחתון השמאלי בשיפוט סמנטי. הממצאים תומכים בחשיבותו של הפיתול המצחי התחתון לשטף המילולי ומצביעים על אזור ברוקה כמטרה מתאימה לגירוי בתוכניות שיקום שנועדו לשפר את תפקודי השפה של מטופלים.

מבחני שטף מילולי משמשים להערכת תהליכים שפתיים ותהליכי בקרה ניהולית במגוון הפרעות: פגיעת ראש טראומטית, אוטיזם, מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון, מחלת הנטינגטון, דיכאון, סכיזופרניה והפרעת קשב וריכוז. לכן לגירוי בזרם ישר עשויה להיות חשיבות טיפולית בכל ההפרעות האלה. הגברת הפעילות באזור ברוקה עשויה לשפר גם היבטים אחרים של עיבוד השפה, כמו הבנת שפה פיגורטיבית או השילוב בין מחוות לשפה, שבהם הפיתול המצחי התחתון ממלא תפקיד מרכזי. ייתכן גם שההשפעה המיטיבה אינה נובעת רק מגירוי אזור ברוקה עצמו, אלא גם מהתפשטות ההפעלה לאורך רשת השפה, שאזור ברוקה הוא צומת מרכזי בה, שכן יש עדויות לכך שהגירוי משפיע על הקישוריות התפקודית של קליפת המוח.

גירוי אנודי מעל אזור ברוקה משפר אפוא את השטף המילולי באופן כללי, ופרוטוקול גירוי דומה עשוי לשמש לשיפור תפקודי השפה של מטופלים עם ליקויים בהפקת שפה דבורה. האינטראקציה בין הגירוי לבין תהליכי הפלסטיות המוחית שלאחר פגיעה מוחית עשויה לסבך את התמונה, אך הממצאים מחזקים את התפקיד האפשרי של השיטה בשיקום נוירולוגי. אף משתתף לא דיווח על תופעות לוואי או ביקש להפסיק את הניסוי. זהו יתרון על פני שיטות גירוי מוחי אחרות, כמו הגירוי המגנטי: גירוי בזרם ישר נסבל יותר, יוצר פחות הפרעות נלוות כמו רעש ועוויתות שרירים, ומתאים יותר למחקרים בסמיות כפולה עם ביקורת של גירוי מדומה, ולכן גם ליישומים קליניים.

מקור

Cattaneo, Z., Pisoni, A., & Papagno, C. (2011). Transcranial direct current stimulation over Broca’s region improves phonemic and semantic fluency in healthy individuals. Neuroscience, 183, 64–70.