המוח זוהר: לראשונה בהיסטוריה נמדד האור שפולט המוח מחוץ לגולגולת

בשנת 1923, ביולוג רוסי נשכח טען שתאים חיים מתקשרים באמצעות אור. עמיתיו לעגו לו, והרעיון נזנח כספקולציה פרועה. מאה שנה לאחר מכן, המדע חוזר לאותה נקודה עם הוכחות חותכות - המוח האנושי פולט אור. לא כמטאפורה לרעיון מבריק או להארה רוחנית, אלא הלכה למעשה: זרם רצוף של פוטונים ממשיים בוקע מתוך הגולגולת שלנו ברגעים אלו ממש. מחקר ביופיזיקלי חדשני חושף כיצד ציוד מדידה רגיש במיוחד הצליח לתעד את האור הזה, ומעורר מחדש ויכוח מדעי בן מאה שנים: האם הפוטונים הללו הם רק תוצר לוואי חסר משמעות של שריפת אנרגיה, או שמא סיבי העצב שלנו מתקשרים זה עם זה גם באמצעות אור?

בשנת 1923 נעמד הביולוג הרוסי אלכסנדר גורביץ' מול ניסוי שלא יכול היה להסביר. הוא הניח שני שורשי בצל זה מול זה, והבחין שנוכחות שורש אחד מאיצה את חלוקת התאים בשורש השני - אפילו כשמחיצה מפרידה ביניהם. כשהשתמש בזכוכית מחיצה, האפקט נעלם. כשהשתמש בקוורץ - שקוף לאור אולטרה-סגול - הוא נשמר. המסקנה שהסיק גורביץ' הייתה מהפכנית ונחפזת בעיני עמיתיו: תאים חיים מתקשרים דרך אור. "קרינה מיטוגנית" (mitogenic radiation), קרא לתופעה. הביולוגים של תקופתו לעגו לו.

מאה שנה לאחר מכן, המדע חוזר לאותו רעיון - אבל הפעם עם כלים שגורביץ' לא יכול היה לדמיין. מחקר שפורסם במרץ 2025 בכתב-העת *iScience* הציג לראשונה הוכחה ישירה שהמוח האנושי, איבר הצורך אנרגיה בצורה חמדנית ביותר, פולט זרם רצוף של פוטונים חלשים מאד - ושאלה יכולים להימדד מחוץ לגולגולת, משתנים כשהמוח עובר בין משימות שונות, ואולי - אולי - יש להם תפקיד שעדיין איננו מבינים.

כל רקמה חיה פולטת אור. לא את הזוהר הנראה של גחלילית או דג חכאי, ולא את קרינת החום הרגילה שמפיק כל חפץ שטמפרטורתו מעל לאפס המוחלט. מדובר בתופעה אחרת לגמרי - פליטות פוטונים אולטרה-חלשים (ultraweak photon emissions, UPE), שהעוצמה שלהן חלשה פי מיליון מהאור הנראה לעין. הן נוצרות כתוצר לוואי של חילוף חומרים: כשמולקולות של חמצן ריאקטיבי (reactive oxygen species) חוזרות ממצב מעורר למצב יציב, הן משחררות פוטון - חלקיק אור - בתהליך הנקרא דעיכה קרינתית (radiative decay). ככל שתא צורך יותר אנרגיה, כך הוא פולט יותר פוטונים. המוח האנושי צורך כ-20% מהאנרגיה הכוללת של הגוף, למרות שהוא רק 2% ממשקלו - מה שהופך אותו, לפחות בתיאוריה, ל"מקור פוטונים" הבוהק ביותר בגוף.

ניירושה מורוגן (Nirosha Murugan), ביופיזיקאית מאוניברסיטת וילפריד לוריה (Wilfrid Laurier University) בקנדה, ביקשה לבדוק האם הפוטונים הללו יכולים להיות מדודים לא רק בתאים בצלחת פטרי, אלא בגולגולת אנושית חיה. "רצינו לדעת האם הפוטונים האלה עשויים להיות מעורבים בעיבוד מידע כלשהו או בהפצתו במוח", אמרה. הצוות גייס 20 משתתפים, הושיב אותם בחדר אפל לחלוטין, וצייד אותם בכובעי אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) שמודדים פעילות חשמלית של המוח. סביב ראשם הוצבו שפופרות מכפילות אור - מכשירים רגישים עד כדי ספירת פוטונים בודדים - בשני אזורים: האונות העורפיות, האחראיות לעיבוד חזותי, והאונות הרקתיות, האחראיות לשמיעה. כדי להבחין בין פליטות המוח לרעש רקע, הוצבו גלאים הפונים החוצה שלא כוונו לראש.

התוצאה הראשונה והברורה: "הממצא הראשוני הוא שפוטונים יוצאים מהראש - נקודה", אמרה מורוגן. "זה עצמאי, זה לא מקרי, זה לא רעש". פליטות המוח ניתנו להבחנה בצורה ברורה מרמות הרקע. לראשונה בהיסטוריה, אור שמייצר המוח האנושי נמדד מחוץ לגולגולת.

מה שקרה בשלב הבא הוא שמעניין יותר - ובמידה מסוימת יותר מבלבל. מורוגן ציפתה שהפליטות יעלו כשהמוח עוסק במשימות שדורשות יותר פעילות מטבולית. בתאים בצלחת פטרי, הקשר הזה אכן קיים: יותר פעילות עצבית שווה יותר פוטונים. אבל במוח החי, הסיפור השתנה. עלייה בפעילות ה-EEG באזור ספציפי לא הובילה לעלייה בפוטונים שנתפסו על ידי הגלאי הסמוך לאותו אזור. משהו ביולוגי, מורפולוגי, או פיזיקלי, נוצר כשעוברים מכמה תאים בצלחת לגולגולת שלמה שמצופה בשכבות של עצם, נוזל, ועצב. "אולי הפוטונים לא נתפסים על ידי הגלאי שלנו מפני שהם נספגים או מפוזרים בתוך המוח", הציעה מורוגן. הם עשויים להיות "בשימוש" - כלומר, לשמש תפקיד פנימי ממשי - ולכן לא להגיע לגלאים כלל.

מה שכן נמצא הוא שינויים בפליטות בזמן מעבר בין משימות: כשמשתתפים עצמו או פקחו עיניים, או כשהחלו להאזין לצליל, הפליטות השתנו. בנוסף, נמצא מתאם מובהק (גם אם לא מושלם) בין הפעילות הכלל-מוחית לבין השונות (הווריאביליות) בפליטת הפוטונים. כלומר: אמנם הגאוגרפיה של האור לא תאמה את הגאוגרפיה של הפעילות החשמלית, אך ריתמוס הפוטונים לא היה מקרי - הוא דילג עם מצבי המוח.

מייקל גרמליך (Michael Gramlich), ביופיזיקאי מאוניברסיטת אובורן שלא היה שותף למחקר, ניסח את השאלה המרכזית כך: "השאלה המהותית שצריך לבחון היא האם פליטות פוטונים אולטרה-חלשים (UPE) הן מנגנון פעיל המשנה תהליכים קוגניטיביים - או שמא הן רק מחזקות מנגנונים קוגניטיביים מסורתיים יותר". דניאל רמונדיני (Daniel Remondini), ביופיזיקאי מאוניברסיטת בולוניה, מצביע על שאלה טכנית חיונית: "עד כמה רחוק יכולים הפוטונים הללו לנסוע בתוך חומר ביולוגי?" - שאלה שאולי מסבירה מדוע הקשר בין פעילות מוחית לפליטות לא נמצא כמובנה.

מערך הניסויי של מחקר הביופוטונים: משתתפים חובשים כובעי EEG בסביבה חשוכה לחלוטין, בזמן ששפופרות רגישות (PMT) מודדות פליטת פוטונים מהאונה העורפית והרקתית. במקביל, גלאים הפונים החוצה מוודאים שרעשי רקע לא מזהמים את תוצאות האור שבוקע מהגולגולת. Murugan, N. J., et al. (2025). iScience

מבחינה היסטורית, הרעיון שפוטונים ביולוגיים עשויים לתקשר מידע אינו חדש. פריץ-אלברט פופ (Fritz-Albert Popp), הפיזיקאי הגרמני שטבע את המונח "ביופוטון" (biophoton) בשנות ה-70, טען שפוטונים אלה יכולים לשמש ערוצי תקשורת בין תאים. עמיתיו ראו בכך ספקולציה שאין לה בסיס מוצק. אבל כמה עשורים לאחר מכן, מספר מחקרים הראו שפוטונים ביולוגיים אכן קשורים לתקשורת בין-תאית, צמיחה והתפתחות של אורגניזמים. ישנה אף ראיה ראשונית שסיבי עצב עשויים להיות בעלי תכונות "גל-הנחיה" (waveguiding) - כלומר, להעביר אור לאורכם כמו סיב אופטי ביולוגי. ואכן, חוקרים באוניברסיטת רוצ'סטר פיתחו מוליכי-גל ננומטריים שמטרתם לבחון ישירות האם סיבי עצב יכולים לשדר ביופוטונים - ניסוי שתוצאותיו צפויות להשפיע בצורה משמעותית על הדיון.

מה שמציע המחקר כפרויקט תכליתי מיידי הוא שיטת הדמיה חדשה לחלוטין שהחוקרים מכנים "פוטואנצפלוגרפיה" (photoencephalography): מדידת אורו של המוח כאינדיקטור לפעילותו, במקביל לאות החשמלי שה-EEG מודד. "אני חושד שהטכניקה תאומץ באופן נרחב בעשורים הבאים - אפילו אם התיאוריה שפליטות אולטרה-חלשות תומכות בקוגניציה תוכח כשגויה", אמר גרמליך. ישום קליני אפשרי: גילוי מוקדם של נוירו-ניוון (neurodegeneration), גידולים, פגיעות טראומטיות ונזק רעיל - כולם מצבים שבהם חילוף החומרים המוחי שונה, ואולי, פליטות הפוטונים תשקפנה זאת לפני שאות EEG יזהה שינוי.

כמה הסתייגויות חשובות: המחקר כולל 20 משתתפים בלבד, מה שאינו מאפשר הכללה רחבה. הגלאים שבהם נעשה שימוש מדדו ספירת פוטונים כוללת אך לא הצליחו להבחין בין אורכי גל שונים - פרמטר קריטי אם מבקשים לקשר את האור למצבים קוגניטיביים ספציפיים. הקשר שנמצא בין UPE לפעילות EEG היה "מתאם מתון", לא מתאם חזק וצפוי. ועצם השאלה הגדולה - האם האור עושה משהו, או שסתם דולף החוצה - נשארת פתוחה לחלוטין. החוקרים מדגישים שמחקרם הוא "הדגמת הוכחת היתכנות" - בסיס לדרך, לא קצהּ.

ובכל זאת, משהו לא ניתן להכחשה: המוח זוהר. לא במטאפורה, לא בתרבות הפופולרית שתמיד קישרה אור ומחשבה - אלא פיזית, מדיד, בפוטונים שחוצים עצם וניתנים לספירה. גורביץ' אמר לפני מאה שנה שאור מאפשר תקשורת בין תאים. לעגו לו. אחרי מאה שנים, עם מגביר-פוטונים ו-EEG בחדר אפל, אנחנו עומדים שוב מול אותה שאלה - ולפחות הפעם, עם תשובה חלקית: כן, הוא גם יוצא.

https://www.youtube.com/watch?v=_temLzH42PE

מקורות:

Casey, H., DiBerardino, I., Bonzanni, M., Rouleau, N. & Murugan, N. J. (2025). [Exploring ultraweak photon emissions as optical markers of brain activity. iScience]

Feehly, C. (2025, June 16). [Your Brain Is Glowing, and Scientists Can't Figure Out Why. Scientific American]

Parshall, A. (2025, December 18). [The 10 Most Mind-Blowing Discoveries About the Brain in 2025. Scientific American]