מחקרים

"ישנים מספר סוגים עיקריים של טכנולוגיות לבניית מחשב קוונטי: מוליכי-על, יונים כלואים, אטומים ניטרליים ומחשוב קוונטי מבוסס אור, כלומר פוטוני", מסביר פרופ' ירון עוז, ראש המרכז למדע וטכנולוגיה קוונטית באוניברסיטת תל אביב, שהוא גם מייסד-שותף והמדען הראשי בחברה. "מחשוב קוונטי פוטוני עובד כך שבתוך הקיוביט ישנן שתי מסילות, ואם הפוטון נע באחת – התוצאה 0, ואם באחרת – התוצאה 1. אבל אם עובר בשתי המסילות יחד – התוצאה היא סופרפוזיציה של 0 ו-1. למחשב קוונטי פוטוני יש שני יתרונות מובהקים: ראשית הפוטונים אינם רגישים לסביבתם, כך שאין צורך בקירור מיוחד ואפשר להפעיל את המחשב בטמפרטורת החדר. והיתרון הנוסף הוא הסקלביליות, המדרגיות: בפוטוניקה יש טכניקות ייצור ידועות בצ'יפים, כך שאין בעיה לייצר מיליוני קיוביטים".

שעה שביט רגיל של מחשב יכול להתקיים במצב של 0 או 1, קיוביטים של מחשוב קוונטי יכולים להתקיים בשני המצבים בעת ובעונה אחת – ולכן כוח המחשוב הקוונטי הפוטנציאלי גדל מעריכית: שעה שמחשב בן 10 ביטים יכול לעבד עשרה נתונים, מחשב קוונטי בן 10 קיוביטים יכול באותו הזמן לעבד 2 בחזקת 10, או 1,024, נתונים. לשם כך המחשב עושה שימוש בשתי תכונות של מכניקת קוונטים. הראשונה היא סופרפוזיציה (חלקיק אחד יכול להימצא בשני מקומות בעת ובעונה אחת), והאחרת היא שזירה הקוונטית (כאשר שני חלקיקים שזורים זה בזה, ברגע שחלקיק אחד "מכריע" איפה הוא נמצא, הוא משפיע על התנהגות החלקיק האחר).

שיפור מהפכני שיזניק את תעשיית העתיד של המחשוב הקוונטי 

"אם כן למה אין לנו מחשבים קוונטיים במשרד ובבית? התשובה נמצאת בשגיאה", מספר פרופ' עוז. "הסיכוי של מחשב קלאסי לטעות הוא מזערי. הקיוביטים לעומת זאת רגישים מאוד והשגיאה שלהם גדולה. כך למשל, שגיאה של אחוז בדיוק תגרום לכך שאחרי מאה פעולות, כל החישוב הופך לשגוי. במחשוב פוטוני, האתגר הוא לבנות את הקופלרים, המצמדים הקוונטיים, בצורה מדויקת ככל האפשר כדי להוריד את סף השגיאה – אלא שמדובר פה על שערים בגודל ננו-מטרי. הפטנט שלנו הוא בתכנון הקופלר בעזרת גיאומטריה קצת אחרת: במקום שער כמסילה ישרה, יש לו ארכיטקטורה של גדול-קטן. את הארכיטקטורה הקוונטית הזאת בדקנו מתמטית, והיא אכן הורידה את סף השגיאה, וגם בדקנו אותה בניסויים".

הקופלרים שפיתחו החוקרים מאוניברסיטת תל אביב מורידים את דרישות החומרה, מפחיתים את זמן ההפעלה הנדרש לחישוב ומשפרים את העמידות לשגיאות במחשוב קוונטי פוטוני. פרופ׳ חיים סוכובסקי מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה, מוביל המעבדה הניסיונית שפיתחה את הקופלר, קיבל את ההשראה לפיתוח מטכניקה מתמטית שהומצאה במקור בתחום ה-MRI ויישם אותה לראשונה בתחום המעגלים הפוטוניים המוכללים. פרופ' סוכובסקי זיהה את העובדה שיש מכנה משותף מתמטי בין מעגלים פוטוניים, תגובה אטומית ב-MRI ומערכת פשוטה ויומיומית – שתי מטוטלות מחוברות בקפיץ – כדי להציג פתרון פשוט לבעיה מורכבת. 

באוניברסיטת תל אביב מעריכים מדובר בשיפור מהפכני, שיאפשר בנייה של מחשבים קוונטיים ב-100 מיליון דולר במקום במיליארד דולר – ויזניק את תעשיית העתיד של מחשוב קוונטי, הצפויה לגלגל למעלה מטריליון דולר עד 2035. אבל לקופלר הפוטוני החדש ישנם שימושים נוספים.

עופר שפירא, מנכ״ל קוונטום פולס וונצ'רס, מספר על התגובה הנלהבת של אנליסטים בתחום לפתרון שמציגה החברה, וההבנה כי הפתרון הוא בעל פוטנציאל להשפעה רחבה על תעשייה המוערכת במאות מיליארדי דולרים. "החברה רק בתחילת דרכה", מציין עופר, "ואנחנו נלהבים לקראת השלב הבא במסחור הטכנולוגיה וגדילת החברה. זו לא הפעם הראשונה שאנחנו חוברים לאוניברסיטת תל אביב במסחור טכנולוגיות עם פוטנציאל משנה עולם".

"מאחר שמחשבים קוונטיים יכולים לפצח את פרוטוקול ההצפנה הנפוץ באינטרנט, ה–RSA, ללא קושי , אחת הדרכים להתגונן היא באמצעות העברת מפתח ההצפנה בתקשורת קוונטית אופטית", אומר פרופ' עוז. "גם כאן צריך לשזור קוונטית את הפוטונים, וגם כאן הקופלרים שלנו יכולים לחולל שינוי יסודי. באנלוגיה למחשוב קלאסי, שיפור השערים הקוונטיים כמוהו כשיפור הטרנזיסטורים: הוא חוסך לנו בגודל המחשבים ובעלות שלהם, ובמקביל מייעל ומשפר אותם".

המחקר בוצע במעבדתו של פרופ' ערן פרלסון מהפקולטה למדעי הרפואה והבריאות ע"ש גריי ומבית הספר סגול למדעי המוח, בהובלת ד"ר אריאל יונסקו וליאור אנקול, בשיתוף פעולה עם ד׳׳ר אמיר דורי, נוירולוג בכיר ומנהל יחידת מחלות עצב-שריר במרכז הרפואי שיבא. כמו כן השתתפו חוקרים ממכון ויצמן למדע, מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, וממוסדות מחקר בצרפת, בתורכיה ובאיטליה. המאמר פורסם ב-Nature Neuroscience, מכתבי העת היוקרתיים ביותר בתחום מדעי המוח.

"המעבדה שלנו חוקרת את מחלת ה-ALS, מחלה ניוונית קטלנית וחשוכת מרפא. ALS פוגעת בתאי העצב המוטוריים וגורמת לשיתוק הדרגתי של כל השרירים בגוף. מרבית החולים מתים בתוך 5-3 שנים מהאבחון, כתוצאה משיתוק שרירי הסרעפת וקריסת מערכת הנשימה. ידוע לנו שב-ALS נפגעות נקודות המפגש בין תאי השריר לבין שלוחות העצב, שבהן עוברים האותות החשמליים מהמוח לשרירים. עם זאת, המנגנונים המולקולריים שגורמים לפגיעה לא פוענחו עד כה, ולכן גם לא פותח טיפול יעיל. במחקר זה ביקשנו לרדת לשורש העניין, ולייצר ידע חדש שיאפשר פיתוח תרופות ל-ALS", מסביר פרופ' פרלסון.

המחקר הנוכחי התבסס על מאפיין של ALS שהתגלה בעבר במעבדה של פרופ' פרלסון: בקצה העצב, בנקודת המפגש שלו עם השריר, נוצרים צברים (אגרגטים) רעילים של חלבון בשם TDP-43. במצב תקין חלבון זה מווסת את תהליך ייצור החלבונים בקצה העצב. כעת ביקשו החוקרים לגלות כיצד נוצרים אותם צברים, ונעזרו לשם כך בעכברי מודל, ברקמות של חולי ALS, ובתרביות של תאי גזע אנושיים. החוקרים מצאו כי תאי השריר מייצרים מולקולות RNA קטנות המכונות microRNA-126 ומשגרים אותן דרך הסינפסות באמצעות בועיות (ווזיקולות) לעבר קצה תא העצב. תפקידן של מולקולות אלה הוא למנוע את ביטויו של החלבון 43- TDP בנקודת המפגש בין העצב לתא השריר כל עוד אין בו צורך.

ד"ר יונסקו: "גילינו שבמצב של ALS השריר מייצר כמות קטנה יותר של microRNA-126, דבר הגורם לעודף ב-43-TDP. עודפי החלבון הופכים לצברים רעילים ותוקפים מולקולות החיוניות לפעילות המיטוכודריה, שהיא 'תחנת הכוח' של העצב. הפגיעה במיטוכונדריה מובילה למחסור אנרגטי וכך הורסת בהדרגה את תאי העצב המוטוריים ומותירה את שרירי החולים משותקים".

^{צוות המחקר (מימין לשמאל): ד"ר אריאל יונסקו וד"ר ליאור אנקול}

microRNA-126: מנגנון שמציל תאי עצב ב-ALS

המחקר העלה כי כאשר מפחיתים את כמות ה-microRNA-126, מתרחש תהליך דומה ל-ALS ותאי העצב נהרסים. לעומת זאת, העלאת כמותו ברקמות שנלקחו מחולי ALS ובעכברי מודל גרמה לירידה ברמת החלבון 43-TDP, ותאי העצב לא התנוונו ואף התחדשו. החוקרים הסיקו כי הוספת microRNA-126 מצילה את תאי העצב שנפגעים במחלת ה- ALS ומונעת את ניוון צומת העצב-שריר, ועשויה לשמש בסיס לפיתוח תרופות יעילות למחלה חשוכת המרפא.

"במחקר זה זיהינו לראשונה מנגנון מולקולרי קריטי של מחלת ה-ALS בשלביה הראשונים: ירידה בכמות ה-microRNA-126, שמגיעה מהשריר לעצב, וכתוצאה מכך יצירת צברים רעילים של החלבון TDP-43 שהורגים את תאי העצב. הממצאים שלנו עשויים לשמש בסיס לפיתוח טיפול גנטי יעיל שעיקרו הוספת microRNA-126, שיוכל לתת תקווה למיליוני חולים ולמשפחותיהם בכל העולם", מסכם פרופ' פרלסון.

מצב הנשרים בישראל מדאיג. הנשרים, 'עובדי הניקיון' של הטבע, שומרים על האיזון האקולוגי כשהם מנקים את השטחים הפתוחים מפגרים. כשהם נעלמים – נפגעת שרשרת החיים כולה. אחד האיומים המרכזיים על הנשרים הוא הרעלות. חוקרי בית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, בשיתוף רשות הטבע והגנים, נלחמים על כל נשר. לאחר שהשיבו לטבע עשרות נשרים ממושדרים שמראים בכל זמן נתון היכן הם נמצאים, פיתחו כעת במעבדה של פרופ' אור שפיגל מבית הספר לזואולוגיה וממרכז TAD לבינה מלאכותית, בשיתוף חוקרים מספרד ומארה"ב, ונציגי רשות שמורות הטבע והגנים, אלגוריתם חדשני שהופך את הנשרים עצמם למערכת התרעה חכמה. בעזרת ניתוח בזמן אמת של תנועות הנשרים ניתן לאתר אתרי אכילה חשודים ולהתריע מראש, לפני שאירועי הרעלה המוניים מתרחשים.

המחקר, שפורסם ב- Journal of Applied Ecology, משלב מעקב בעזרת משדרי GPS מתקדמים עם שימוש במדי-תאוצה (Accelerometers), ומודלים של למידת מכונה על מנת לנטר ולסווג התנהגויות נשרים מקראיים מרחוק. לדברי החוקרים, שימוש נרחב בגישה הטכנולוגית החדשנית יאפשר להגן על מגוון מיני נשרים רבים בעולם, שכ-70% מהם מוגדרים בסכנת הכחדה, לרוב כתוצאה מהרעלות מסוג כלשהו.

הנשר נחת

בישראל אוכלוסיית הנשר המקראי צנחה מאלפים לפחות מ־200 פרטים. הרעלות אחראיות לכ־57% ממקרי התמותה, כאשר פגרים מורעלים גורמים למותם של עשרות נשרים בבת אחת. "נשרים הם חיות חברתיות, ולכן פגר אחד עלול להביא לקריסה של אחוז ניכר מהאוכלוסייה המקומית", מסביר גדעון ועדיה, ממובילי המחקר.

צוות המחקר התקין משדרים על נשרים מקראיים, והשתמש בפרטים בשבי ובטבע, בישראל ובספרד, לאימון מודל סיווג מסוג  Random Forest, לזיהוי התנהגות הנשרים. המודל אומן לזהות התנהגויות שונות של הנשרים – מהתעופה ועד האכילה – והצליח בדיוק מרשים של עד 96%. חידוש משמעותי במחקר הוא שימוש ואימות מנגנון "רמת הוודאות" של המערכת, שמאפשר להבדיל בין זיהוי נכון לבין זיהוי מוטעה, ויוכל לסייע לפקחים להבחין בין אירועי אכילה אמיתיים לבין התרעות שווא, ובכך ישפר משמעותית את אמינות ההתראות וימנע הקפצת פקחים לחינם.

לקוות שכל הכוכבים יסתדרו

"כמו תמיד, האתגר הוא בפרטים," מספר פרופ' אור שפיגל. "מודלים של למידת מכונה הם 'רעבים' – צריך מאות דוגמאות מכל התנהגות. חלק מההתנהגויות נדירות, כמו אכילה, שמאוד עניינה אותנו. כדי לתפוס את הרגע הנכון, כלומר נשר ממושדר, שנצפה בדיוק כשהוא אוכל, צריך הרבה מזל וסבלנות. ש'כל הכוכבים יסתדרו'. זה לא קורה כל יום, ולכן דרשה המשימה לא מעט סבלנות, בעיקר בתצפיות בטבע".

אתגר נוסף שאתו התמודדו החוקרים היה "לתאם וליצור שפה משותפת בין הגורמים השונים, כדי שנוכל לחבר את הנקודות בין איסוף הנתונים, לחוקר החישובי שעזר עם המודל, לסטודנט שמנתח היבטים אחרים, ולאנשי הממשק שצריכים להבין מה חשוב ולמה זה עוזר להם", מוסיף פרופ' שפיגל. כעת החוקרים פועלים להטמעת האלגוריתם במערכת ההתראות של רט״ג, כדי לשלב את הפיתוח באופן מלא.

להקדים תרופה למכה

הטכנולוגיה הוכיחה את עצמה במהלך ניסויי שטח במדבר יהודה: המודל זיהה בהצלחה מוקדי אכילה של נשרים שהתרחשו מחוץ לתחנות האכלה בטוחות שמפעילה רשות הטבע והגנים, ורוב הפגרים שהתגלו עצמאית על ידי פקחים נמצאו באזורי הסיכון שחזה האלגוריתם. "יחד עם מערכת ההתראות שפותחה בשנים האחרונות על ידי רשות הטבע והגנים, המערכת הזו עשויה לשפר את דרכי הפעולה בשימור הנשרים," מציינת ד"ר מרתה אקאסיו. "במקום להגיב לאחר שהציפורים כבר הורעלו, אנחנו יכולים כעת לזהות אזורים מסוכנים מראש, למקד מאמצי סניטציה ולהסיר פגרים שעלולים להיות מורעלים גם לפני שהנשרים מוצאים אותם".

^{צוות המחקר של פרופ' אור שפיגל במהלך עבודת שטח במדבר}

"רשות הטבע והגנים יחד עם שותפיה לפרויקט 'פורשים כנף' (החברה להגנת הטבע וחברת החשמל לישראל), משקיעה משאבים ומאמצים גדולים בהגנה על הנשרים והעופות הדורסים מהכחדה. בין היתר, משקיעה הרשות דרך שיתופי פעולה עם חוקרים מהאקדמיה, פיתוח טכנולוגיות חדשניות תוך העזרות בטכנולוגיות AI אבל גם דרך עבודה קשה בשטח של אספקת מזון בטוח בתחנות האכלה וסילוק פגרים עם סיכון להרעלה ובכך מובילה לשיפור הסביבה וזאת בתמיכת המשרד להגנת הסביבה", מוסיף אוהד הצופה, אקולוג עופות ברשות הטבע והגנים.

האם יש מקום לאופטימיות?

כשנשאל פרופ' שפיגל איך הוא רואה את עתיד הנשרים בישראל בעוד עשור, הוא עונה בכנות: "אני חושש שאנחנו עדיין בקרב מאסף. מערכת ההתראות שרט״ג הקימה היא קפיצת דרך משמעותית, וגם היכולת לזהות אתרי אכילה תתרום ותשפר את המאבק, אבל יש כל כך הרבה אתגרים, אצלנו וגם במדינות השכנות, שקשה להיות אופטימי לגבי האוכלוסייה המקומית. הנשרים לא ייעלמו מהעולם. במערב אירופה תוכניות השימור מצליחות מאוד, אבל כאן, במזרח התיכון, ייתכן שילכו בדרכן של העוזניות והפרסים וייעלמו כמקננים מהארץ.

זה לא אומר שכל מה שאנחנו עושים לשווא, להפך. זו מלחמה ארוכה וסיזיפית של שומרי טבע שמרוויחים זמן, מאטים את הירידה, ולפעמים גם מצליחים לעצור את הגלגל. נקווה שנצליח לקנות לנשרים מספיק זמן, עד שבני האדם ישנו את דרכיהם, יפסיקו להרעיל, לצוד ולהפריע, וההכחדה תיעצר לא בזכות פתרון טכנולוגי אחד, אלא בזכות שינוי רחב יותר".

אבל גם בתוך המאבק הזה יש תקווה ויוזמות חדשות. "בהחלט," פרופ' שפיגל מחייך. "אנחנו כבר מרחיבים את היכולות של האלגוריתם, למשל, לזהות קינונים: מי הטיל ביצה, מי דוגר, ואיפה. כך נוכל לעזור לנשרים גם בתחילת חייהם, ולא רק למנוע את סופם בטרם עת. הנשרים, בסופו של דבר, עושים את הניטור בשביל כולנו."

כדי לעודד את אימוץ השיטה במקומות ומינים נוספים בעולם, פרסם צוות המחקר את כל מערך הנתונים, האלגוריתמים וחומרי ההדרכה באופן חופשי באינטרנט, ומאפשר לאנשי שימור ברחבי העולם להתאים את הטכנולוגיה למיני בעלי חיים ואזורים שונים. בעידן שבו פעילות אנושית מאיימת על חיות הבר, המחקר מדגים כיצד חדשנות טכנולוגית ושיתוף ידע יכולים לסייע לשימור טבע במאה ה־21.

חוקרים מבית הספר להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת תל אביב פיתחו שיטה פורצת דרך לתכנון רכיבים אופטיים זעירים בעזרת בינה מלאכותית. השיטה מאפשרת לעצב רכיבי אופטיקה שטוחים – המכונים מטא-משטחים – בתוך דקות ספורות בלבד, במקום שעות ואף ימים כפי שהיה נהוג עד כה. מדובר בקפיצת מדרגה משמעותית בתחום האופטיקה, עם פוטנציאל לשנות את הדרך בה מפתחים מצלמות, חיישנים, ומערכות מציאות רבודה.

המחקר נערך בהובלת תלמידי המחקר ליאב חן וארז יוסף, בהנחיית החוקרים פרופ' רג'א ג'יריס, פרופ' דן רביב ופרופ' קובי שויער, כולם מבית הספר להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת תל אביב. המחקר פורסם בכתב העת המדעי ACS Photonics

שינוי דרמטי בעולם האופטיקה

צוות החוקרים מסביר כי בעשורים האחרונים עולם האופטיקה עובר שינוי דרמטי: במקום עדשות ורכיבים אופטיים עבים וכבדים, חוקרים מפתחים "מטא-משטחים" — מבנים דקים במיוחד בעובי של כמה מאות ננומטרים (מיליוניות המילימטר), הבנויים ממבנים זעירים הנקראים מטא-אטומים. מטא-משטחים מסוגלים לשלוט בכיוון, בעוצמה ובקיטוב של אור, ובכך לבצע פעולות שבעבר דרשו רכיבים גדולים ויקרים.

תכנון של מטא-משטח הוא משימה הנדסית מורכבת במיוחד. מדובר בבעיית "תכנון הופכי" – כאשר ידוע כיצד רוצים שהאור יתנהג, אך לא ידוע כיצד צריך להיראות המבנה הפיזי שיגרום לכך. עד כה, פתרון הבעיה דרש סימולציות ממושכות שנמשכו לעיתים ימים שלמים.

במסגרת המחקר החדש החוקרים באוניברסיטת תל אביב הצליחו לקצר את התהליך באופן דרמטי באמצעות מודל דיפוזיה – סוג מתקדם של רשת עצבית גנרטיבית (Generative AI), הדומה למודלים היוצרים תמונות, אך כאן הוא משמש לעיצוב מבנים אופטיים זעירים.

בעתיד: עיצוב בזמן אמת של עדשות וחיישנים בהתאמה אישית

החוקרים יצרו מאגר עצום של דוגמאות הממפות בין מבנה של מטא-משטח לבין דפוס פיזור האור שהוא יוצר. המודל למד את הקשרים המורכבים הללו, ולאחר מכן הצליח לייצר עיצובים חדשים בזמן שיא – פחות מ־30 דקות – וברמת דיוק גבוהה מאוד.

החוקרים הדגימו את יעילות השיטה על מגוון משימות אופטיות, בהן עיצוב מטא-משטח המפצל קרן אור למספר כיוונים שווים, וכן רכיב שמפריד בין אור מקוטב אופקית לאור מקוטב אנכית – פונקציה חשובה במערכות אופטיות מתקדמות.

מעבר לכך, השיטה שפותחה גמישה וניתנת להתאמה למשימות חדשות, סוגי חומרים שונים ותנאים פיזיקליים מגוונים – הודות למנגנון ייחודי לבניית מערכי נתונים באיכות גבוהה לאימון המודל. לדברי החוקרים, השיטה החדשה ממחישה כיצד בינה מלאכותית גנרטיבית – טכנולוגיה המזוהה בעיקר עם יצירת אמנות ותמונות – יכולה להפוך לכלי מדעי והנדסי עוצמתי. בעתיד, גישות מסוג זה עשויות לאפשר עיצוב בזמן אמת של עדשות וחיישנים בהתאמה אישית, לייעל את תהליכי הייצור, ולתרום לפיתוח טכנולוגיות חדשות בתחומי הרפואה, התקשורת והאלקטרוניקה הלבישה.

המחקר נערך במעבדתו של פרופ' בועז ברק מבית הספר סגול למדעי המוח ומבית הספר למדעי הפסיכולוגיה, בהובלתו של ד"ר גלעד לוי, ובשיתוף פעולה עם מעבדותיהם של ד"ר אסף מרקו מהאוניברסיטה העברית בירושלים, פרופ' אינה סלוצקי ופרופ' יניב אסף מאוניברסיטת תל אביב, פרופ' אליאור פלס ממכון ויצמן למדע ופרופ' הוקה ורנר מגרמניה. ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת היוקרתי Nature Communications.

כך התגלה החלבון הפועל כ"מעצור" בתהליך ייצור המיאלין

"פגיעה במיאלין מקושרת למגוון מחלות נוירו-דגנרטיביות כמו אלצהיימר וטרשת נפוצה (מחלה אוטו-אימונית שבה הגוף עצמו תוקף את המיאלין), וכן תסמונות נוירו-התפתחותיות כגון תסמונת ויליאמס ואוטיזם" מסביר פרופ' ברק. "במחקר הנוכחי התמקדנו בתאים האחראים על ייצור המיאלין במערכת העצבים המרכזית, אשר כוללת את המוח, ובמערכת העצבים ההיקפית. בתאים אלה חקרנו את התפקיד שממלא חלבון בשם TFII-I, הידוע ביכולתו להעלות או להוריד את רמת הביטוי של גנים שונים החשובים לתפקוד התאים. בעוד שידוע מזה שנים רבות שחלבון זה מעורב בשורה של מצבים פתולוגיים כגון בעיות בהתפתחות המוחית ותסמונות נוירו-התפתחותיות, עד כה לא היה ידוע אם וכיצד הוא פועל בהקשר של ייצור מיאלין במוח ובמערכות העצבים".

צוות המחקר גילה שהחלבון TFII-I פועל בגוף כמעין 'מעצור ביולוגי פנימי' שמעכב את תהליך ייצור המיאלין בתאים האחראים לכך. על בסיס תגלית זו הם שיערו שניתן יהיה להגביר את ייצור המיאלין על ידי הפחתת פעילותו של החלבון בתאים אלו. בכדי לבחון השערה זו השתמש הצוות בהנדסה גנטית מתקדמת בעכברי מודל: ביטוי החלבון בוטל באופן ממוקד רק בתאים מייצרי המיאלין, בעוד שבשאר התאים בגוף רמתו נותרה תקינה. לאחר מכן, הושוו העכברים שעברו את ההתערבות הגנטית לעכברים רגילים במגוון רחב של מדדים, ביניהם רמות החלבונים שמרכיבים את המיאלין, מבנה ועובי מעטפת המיאלין, מהירות ההולכה של האותות העצביים, ואף התנהגות העכברים.

וכך שחררו לו את הבלמים

"מצאנו שבהיעדר I-TFII התאים האחראים על ייצור המיאלין במוח הפיקו כמות גדולה יותר של חלבונים המרכיבים את המיאלין. כתוצאה מכך, המיאלין שנוצר היה עבה יותר ממיאלין רגיל, והשיפור המבני הזה הוביל לשיפור בתפקודו של המיאלין - כך שלשמחתנו עלתה מהירות ההולכה של המסר החשמלי בשלוחות תאי העצב. שיפורים אלה הובילו לשיפור ניכר ביכולות התנועתיות של העכברים, כמו קואורדינציה וכושר תנועה, ולשינויים התנהגותיים נוספים", מסביר ד"ר גלעד לוי.

פרופ' ברק מוסיף: "במחקר זה הצלחנו לראשונה להראות שאפשר 'לשחרר את הבלמים' על ייצור המיאלין במוח ובמערכת העצבים ההיקפית על ידי שליטה ברמת הביטוי של החלבון TFII-I. המחקר שלנו הוא בין הבודדים בעולם שגילו מנגנון להעלאת רמות המיאלין במוח. תוצאותיו עשויות לאפשר פיתוח של טיפולים עתידיים שידכאו את פעילות I-TFII בתאים האחראים על ייצור המיאלין ובכך יסייעו לשיקום המיאלין במגוון רחב של מחלות ניווניות והתפתחותיות בהן נפגע המיאלין - בהן אלצהיימר, טרשת נפוצה, תסמונת ויליאמס ואוטיזם. אנחנו מאמינים שלגישה חדשה זו, השונה מהותית מהטיפולים הקיימים כיום, יש פוטנציאל טיפולי נרחב".