נשימה / צילום: Shutterstock
לנשום. רובנו עושים זאת בלי מחשבה רבה, אבל הנשימה היא עולם ומלואו. אנשים העוסקים ביוגה ובמדיטציה ודאי יסכימו שלנשימה יש קשר ייחודי למוח. הוא מכוון אותה, כל אדם בדרכו הייחודית, כך שאם נקשיב היטב לנשימות שלנו ושל אחרים, נוכל ללמוד מהן על המצב הנפשי, הפיזי והקוגניטיבי. התחום הזה זוכה בשנים האחרונות לעדנה ולתנופה מחקרית, וחוקרים ישראלים הם בין המובילים. ואם מחר תקומו בבוקר ולא תצליחו לנשום? אל דאגה, המדע דואג גם לזה.
● "לא התכוונו להתחבא": מתחת לרדאר, סטארט־אפ ישראלי כובש את שוק האורתופדיה בארה"ב
● רוצים לשמור על המוח שלכם? תשקיעו בשרירי הרגליים
ההבדל בין מוח בשאיפה למוח בנשיפה
האם אנחנו משתמשים באופן לא מודע בנשימה כדי להפיק מהמוח שלנו תוצאות טובות יותר במצבים שדורשים תשומת לב או ריכוז? בכך בין היתר עוסקים מחקריו של ד"ר עופר פרל מאוניברסיטת חיפה.
התופעה ההפוכה, שבה המוח משפיע על הנשימה, כבר מוכרת במחקר. אנחנו נושמים מהר יותר במצב של פחד או עוצרים את הנשימה במצב של מתח. "אבל מתברר שזה הרבה יותר מעגלי מזה", אומר פרל. כלומר, המוח משפיע על הנשימה, אך הנשימה גם משפיעה על המוח חזרה.
מחקר שהוביל פרל גילה שיש סנכרון מסוים בין קצב הפעילות במוח לקצב הנשימה. "לא הייתי אומר שזה מסונכרן בדיוק, כי פעילות המוח הרבה יותר מהירה מהנשימה, אבל כשקצב הנשימה משתנה, יש גם שינוי ניתן לניבוי בארכיטקטורה של הפעילות המוחית".
בניסוי שהוביל, נבדקים התבקשו ללחוץ על כפתור כדי להחליט מתי תגיע צורה מסוימת. התברר שלפני המפגש הצפוי עם הגירוי, הנבדקים באופן אינסטינקטיבי נשמו פנימה, והנשימה הזאת הייתה מתואמת עם שינוי בפעילות המוח שלהם.
באותו רגע שבו בוצעה הנשימה וחל השינוי בדפוסי המוח, התגברה גם הפעילות המוחית באזורים הקשורים לביצוע המשימה, וחל גם שינוי לטובה בביצועים. זאת בניגוד לפאזת הנשיפה. "אנחנו די בטוחים שהמוח מכין את עצמו לקבלת המידע, והנשימה היא חלק מהאופן שבו הוא עושה זאת", אומר פרל. "המשמעות היא שתעבדי באופן שונה מידע שפגשת בשאיפה לעומת מידע שפגשת בנשיפה". אם רוצים לקחת זאת לקיצון, אפשר לדבר על כך שיש לנו "שני מוחות": מוח בשאיפה ומוח בנשיפה, והם מתנהגים אחרת.
פרל מזכיר מושג שכבר חדר לתרבות הפופולרית בארה"ב - Email Apnea, כלומר, דום נשימה בכתיבה. "לדוגמה, כשאנחנו כותבים אימייל, כשאנחנו לוחצים 'שלח' אנחנו משחררים נשימה. מה זה אומר? שכנראה החזקנו את הנשימה בזמן ניסוח ההודעה, ואולי עשינו זאת כדי לעזור לעצמנו להתרכז. אנחנו עושים כל מיני דברים עם הנשימה כדי לווסת את הקוגניזציה שלנו, באופן לא מודע בדרך כלל".
בכתבה אחרת שפרסמנו במדור זה, בתחילת 2023, דנו בספרו של כתב המדע ג'יימס נסטור, שהפליג בשבחי הנשימה דרך האף. הוא עודד את מי שמסיבות שונות התרגל לנשום דרך הפה לנסות לשנות זאת, כדי להשיג תועלות בריאותיות כמו סינון חיידקים ושליטה טובה יותר בטמפרטורת האוויר שנכנס ורמת הלחות שלו. אך האם נשימה מהאף הכרחית גם כדי להשפיע על הקוגניציה?
פרל בדק את העניין הזה. מחקריו הראו שגם נשימה דרך הפה יוצרת דפוסי סנכרון. "אנחנו מבינים מכך שהם כנראה כן מתווכים על ידי גרעין בגזע המוח האחראי על הנשימה, ולא בבלוטת הריח באף. זה מעניין, כי זו הדוגמה היחידה שאני מכיר לשליטה כל כך עדינה - גם אם לא תמיד מודעת - באחד מגרעיני גזע המוח האלה"
לזהות אנשים לפי הנשימה בלבד
מחקר שבו השתתף פרל והובילה תמנע סורוקה, דוקטורנטית במעבדה לחקר הריח של פרופ' נועם סובל במכון ויצמן, הראה שלנשימה שלנו יש תבנית ייחודית שניתן למדוד לאורך יממה. ואם תמדדו את תבנית הנשימה של אדם מסוים, תוכלו לזהות אותו בעתיד על פי דפוס הנשימה, ולבחור אותו בדיוק רב מתוך קהל של 100 אנשים על פי מדד זה בלבד. כלומר, דפוס הנשימה הזה הוא אישי ויציב יחסית, כמו סוג של טביעת אצבע.
המחקר הזה מצא שדפוסי הנשימה הם בקורלציה לרמות חרדה, דיכאון, BMI ועוד, ויש סבירות לכך שהקשר הוא הדדי, כלומר המצבים הנפשיים והגופניים משפיעים על הנשימה, וזו משפיעה במידת מה על המצבים הנפשיים והגופניים. "זה לא שאני יכול לתת עכשיו לאוכלוסייה טיפ איך לצאת מדיכאון או חרדה באמצעות נשימה", מבהיר פרל, "אך במעבדה של פרופ' נועם סובל במכון ויצמן, מנסים לקשר בין דפוסי נשימה להפרעות קשב, למשל, ולבנות פרוטוקול אימון נשימה, שאולי יכול לשפר ריכוז".
היום חרדה, דיכאון, אוטיזם והפרעת קשב נמדדים כולם בשאלונים, וישנו עניין במדידה יותר פיזיולוגית שלהם, גם כדי לבחון את רמת השיפור שיוצרות התערבויות שונות.
אפשר יהיה להשתמש בכך בעתיד לאבחון מבדיל בין הפרעת קשב לחרדה, לדוגמה, או לאוטיזם, שהיום עלולים למסך זה את זה?
פרל: "אני לא חושב שמישהו אי פעם ילך לטיפול בהפרעה נוירולוגית בלי אבחון נוירולוגי, אבל אני לא אתפלא אם הנשימה תהיה חלק מהאבחון. אבחון של אוטיזם באמצעות דפוסי נשימה, למשל, יכול להיות מעניין כי הוא לא דורש תקשורת מילולית".
בדיקת הרחרוח שמנבאת מי ייצא מתרדמת
ד״ר ענת ארזי, מהמחלקה לנוירוביולוגיה רפואית והחוג למדעי הקוגניציה והמוח, האוניברסיטה העברית בירושלים, בחנה את תבניות הריח באוכלוסייה הכי פחות מתקשרת - אנשים בתרדמת. גם ארזי הגיעה ממעבדתו של סובל, שם הוכשרה בחקר הריח. "אנחנו יודעים שאם אריח ריח נעים, כמו קרואסון שקדים במקרה שלי, אני אקח נשימה, או 'הסנפה' עמוקה, ואם אני אעבור ליד ביוב, אשתדל לא לשאוף בכלל", היא אומרת. "התגובה הזאת מתרחשת גם בשינה. כלומר אנחנו משנים את התנהגות הרחרוח שלנו לפי טיב הריח, בלי להתעורר".
ייתכן שזה קורה גם בתרדמת. "מאמר שפורסם ב־2024 בכתב העת NEJM הראה באמצעות סריקות מוח שאחד מכל ארבעה אנשים שנחשבו צמח, כלומר לא בהכרה ולעולם לא יהיו בהכרה, הם בעצם בהכרה מינימלית", אומרת ארזי. "זה די מחריד, כי בארה"ב, לדוגמה, מקבלים החלטות סוף חיים בתוך 72 שעות. ורק לפני כמה חודשים קראתי ב'ניו יורק טיימס' על אנשים שהתעוררו בדרך לקצירת איברים".
הכתבה התמקדה במרכז תרומת איברים מסוים בקנטאקי, שבו קוצרי האיברים התעלמו מסימנים לשיפור בהכרה של המטופל. הם לא היו יכולים לעשות זאת לו היה לכך מדד אובייקטיבי זמין.
אחרי פגיעת ראש קשה, הנפגע ישכב לרוב בעיניים סגורות, ללא מודעות לעצמו או לסביבתו. אחרי כמה שבועות, חלק מהנפגעים יפקחו עיניים ויהיו במצב המכונה "ערנות ללא תגובה". "ואז אנחנו רוצים לראות אם האדם מגיב באופן הדיר לגירויים", אומרת ארזי. "למשל, אנחנו יכולים להראות לו אובייקט, ולראות אם הוא עוקב אחריו בעיניו. זו הכרה מינימלית. מחקר שנערך פעם בשחקנית טניס הראה שכאשר ביקשו ממנה לדמיין שהיא משחקת טניס, המוח שלה נראה בסריקה כמו מוח של אדם בהכרה שמדמיין שהוא משחק טניס. זו רמת הכרה שבה אם דיברו מעל ראשה על השאלה אם היא תחיה או תמות, היא כנראה הבינה".
לדברי ארזי, התגובה המוחית מנבאת את רמת ההכרה שהמטופל יגיע אליה לבסוף. "ותגובת הרחרוח היא בדיקה מהירה וזולה. אם האדם לוקח שאיפה יותר עמוקה בנוכחות ריח נעים, גם אם באופן לא מודע, זו איזו הכרה. חלק מהנבדקים בניסוי שהראו תגובה כזו חזרו לתקשר עם סביבתם לבסוף".
ארזי ביקרה בכמה מוסדות רפואיים באירופה כדי להכשיר את הרופאים לבדוק בשיטה זו. כך שכבר היום משתמשים בה כדי לצפות את הסיכויים של מטופלים מסוימים בתרדמת לחזור להכרה, לתעדף שיקום או להחליט על מדיניות שיכוך כאבים. "התקווה הגדולה שלי היא שהשיטה היעילה והזולה הזו תגיע גם למדינות מתפתחות".
אבחון בהבל פה: האף שמחדש רפואה עתיקה
פרופ' חוסאם חאיק, מדען בטכניון ומייסד שותף בחברת Nanose, לוקח את אפשרויות האבחון למחוזות רפואיים נוספים. הוא פיתח את "האף האלקטרוני", מכשיר שכולל כמות גדולה של ננו־חיישנים ומחקה את פעולת האף כשהוא מזהה נוכחות של כימיקלים רבים בסביבה. הוא מנתח אותם באמצעות "מוח" אלקטרוני, בינה מלאכותית שמזהה שילובים כימיים מורכבים.
אף אלקטרוני יכול להריח כל מיני דברים, אולם הפיתוח המסחרי העיקרי של חאיק, שעומד היום בבסיס החברה Nanose, מחובר לעולם הנשימה בדרך נוספת: הקלט שלו הוא הבל פה. האוויר שאנחנו נושפים מלא בסימנים מרתקים לגבי הבריאות שלנו.
"כבר לפני 3,000 שנה אבחן היפוקרטס הגדול מחלות על ידי רחרוח הבל הפה", אומר חאיק. "למשל, הבל הפה של חולי כליות אופיין בסוג מסוים של ריח דג רקוב, ולמחלות אחרות היו ריחות אחרים. הידע הזה עבר מדור לדור, אבל נעצר ברפואה המודרנית. קשה להכשיר המוני תלמידים באמנות עדינה כזו, ויש גם בעיות הגייניות וזיהומיות עבור רופא שכל היום נושם את הבל הפה של מטופליו".
גם כלבים נמצאו כבעלי יכולת לרחרח מחלות בבני אדם, ויש גורמים שמעוניינים להפוך את היכולת הזו למסחרית.
חאיק: "זה עובד, אבל הבעיות דומות. הכשרת כלב למשימה הזו לוקחת זמן, אחר כך יש להם רק כמה שנים שבהן חוש הריח שלהם חד מספיק. ואיפה מחזיקים את הכלבים? במכלאה בתוך בית חולים?".
כך הגענו אל החיישנים ואל הבינה המלאכותית. עד היום הצליחו חאיק וצוותו לזהות 17 מחלות על פי דפוסים כימיים בהבל הפה, באמצעות האף האלקטרוני. "בהתחלה זה היה מכשיר ענק בגודל של חצי מקרר ובעלות של חצי מיליון דולר, ומאז החל המסע ההנדסי שלנו. היום יש לנו מכשיר בגודל כף יד שנותן תוצאות בעקבות נשיפה של 2־3 שניות".
החברה שלו מתמקדת באבחון מוקדם של סרטן ריאות, ובימים אלה נערך ניסוי על כ־5,000 אנשים. "בדקנו גם את סרטן הקיבה עם מיקוד על קדם־סרטן", הוא אומר. "זה אומר שתא מסוים 'הלך לאיבוד', ומתישהו ב־15 השנים הקרובות הוא יחליט אם להפוך לסרטני או לחזור הביתה. אבחון של המצב הזה עשוי לאפשר טיפול מוקדם וריפוי שלם יותר".
בכובעיו האחרים, חאיק חוקר יישומים נוספים של האף האלקטרוני, למשל ניבוי הסיכוי שאדם שחווה התקף פסיכוטי יפתח סכיזופרניה או מיפוי של אוסף מחלות בקבוצות מאוד גדולות של אנשים המתגוררים באזורים שונים, במטרה לזהות מה בתנאי הסביבה יוצר את התחלואה.
חברה נוספת שבה הוא מעורב, בשם SniffPhone, רוצה להטמיע את האף האלקטרוני בטלפון הנייד שלנו, כך שאפילו בלי לחשוב על זה, ננשוף על המכשיר כמה פעמים ביום ונוכל לקבל חיווי גם על שינויים קטנים במטבוליזם או בבריאות שלנו. ואם אתם שואלים את עצמכם מי יסכים לרמה כזאת של ניטור או מה כבר אפשר לעשות עם המידע הזה, תחשבו על מד הצעדים שהוטמע בטלפונים של כולנו.
האף הזה מתחבר גם למחקרים של פרל ובוגרים נוספים של מעבדת סובל במכון ויצמן, מאחר שהוא יכול למדוד את דפוסי הנשימה, וכך לאבחן ולנטר מחלות ומצבים נפשיים נוספים.
כלים פשוטים יותר לניתוח הנשימה כבר קיימים בשוק. אלה מזהים מולקולה אחת או שתיים ולא סימפוניית מולקולות שלמה שיוצרת את מה שאנחנו מזהים כ"ריח". לדוגמה, הינשוף לאבחון אלכוהול בתוצרי הנשימה או בדיקת נשיפה לאבחון החיידק שגורם כיבי קיבה. חברה ישראלית בשם לומן, שכיום מודדת את האופן שבו אנחנו מפרקים רכיבים תזונה שונים, החלה גם היא לבדוק את האפשרות להסיק מכך מידע על מחלות.
לנשום מהישבן: המחקר הרציני של זוכה איג נובל
ניסוי קליני שהסתיים לפני כמה חודשים בודק שאלה אחרת לגמרי נשימה: האם היא חייבת להגיע מהריאות? מוביל הניסוי, ד"ר טקנורי טקבה מבית החולים לילדים בסינסנטי, סבור שהנשמה דרך הישבן יכולה להיות פריצת דרך רפואית משמעותית, כתחליף להנשמה קלאסית עבור מי שדרכי האוויר או הריאות שלו חסומים.
בינתיים, הניסוי הראה שהפרוצדורה בטוחה, אך עדיין לא הראה את יעילותה, כפי שנמסר בהודעה לעיתונות שפורסמה באתר בית החולים. אך התוצאות היו מעניינות מספיק לפרסום בכתב העת Med מקבוצת Cell.
טקבה קיבל את ההשראה לפרוצדורה מדג הבוטיה (Loach), שבולע אוויר וסופג אותו דרך המעי, נוסף על ספיגת חמצן דרך הזימים, כדי לשרוד בתנאים של מיעוט חמצן. מחקריו הראו שחיות נוספות עושות זאת.
הרעיון הופיע במאמר של טקבה וחוקרים נוספים, שפורסם גם הוא בכתב העת Med ב־2021. ב־2024 הוא זיכה את טקבה בפרס האיג נובל ל"מחקרים שגורמים לך לצחוק ואז גורמים לך לחשוב", המחולק זמן קצר לפני פרסי הנובל באוניברסיטת MIT.
הניסוי הנוכחי כבר לוקח את הסיפור הזה ברצינות. טקבה הזרים למעי של 27 מתנדבים בריאים חומר בשם Oxycyte , שפותח בעבר על ידי חוקרים בבית החולים לילדים בסינסנטי. נוזל זה יכול להמיס הרבה מאוד חמצן, והמטרה המקורית הייתה לתת אותו בעירוי. הוא פותח על ידי חברה מסחרית עד שלב הניסויים הקליניים, במטרה להשתמש בו לטיפול בשבץ, אבל החברה התקשתה למצוא נבדקים לניסויים הקליניים ונטשה את המוצר.
טקבה החליט להשתמש באותו חומר, אבל להעביר אותו למעי בדרכו הייחודית. בניסוי, הצליחו הנבדקים להחזיק אותו במעי עד 60 דקות, ובמהלך הזמן הזה הם סבלו מתחושה של נפיחות, אך לא מתופעות לוואי מעבר לכך. השלב הבא הוא להשתמש בנוזל הזה בגרסה העשירה בחמצן, ואז לבדוק את רמות החמצן בדם. טקבה הקים חברה בשם Eva Therapeutics כדי לפתח את המוצר.
אחד השווקים שהוא רואה לנגד עיניו הוא הנשמת פגים. לפעמים, הריאות שלהם לא מפותחות דיין, וכל דרך אחרת להזרים חמצן למחזור הדם שלהם עשויה להיות מבורכת.
אך זה לא השימוש היחיד. הריאות עלולות להפוך לא אפקטיביות אם הן מתמלאות בנוזלים או פגועות. אם נמצא דרך להנשים מטופל עד להשמשתן מחדש, היא יכולה להיות ההבדל בין חיים למוות. בתקופת הקורונה, לדוגמה, לא היו מכשירי הנשמה מספיקים וחולים מתו בהמתנה להנשמה. חוקן נוזלי עשוי להיות פתרון הרבה יותר פשוט וזול לביצוע, בעת מחסור כזה או בתנאי שטח.