לומדים על מנגנון הלמידה

 

תפיסה חדשה באשר למנגנונים התאיים המשרתים תהליכי הלמידה במוח, המוצעת על ידי ד"ר הנרי מרקרם וד"ר מישה צודיקס מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, עשויה לשפוך אור חדש על תהליכי זיכרון ובסופו של דבר גם על תופעות הקשורות בזיקנה ובמחלות ניווניות במוח. דו"ח המחקר של שני החוקרים נדפס בימים אלה בכתב העת המדעי היוקרתי "נייצ'ר".

 

מה בדיוק קורה במוח כאשר אנחנו לומדים? על פי התפיסה המקובלת בעניין הזה, תהליך הלמידה מתבטא בעיצובם של מסלולי תקשורת מסויימים ברשתות העצבים במוח (מסלולים שבהם יכולים אותות חשמליים לנוע בין התאים השונים ברשתות העצבים). כדי לעצב מסלולי תקשורת, תאי עצב במוח מחזקים את קשריהם עם תאי עצב מסויימים, ומחלישים את הקשר שלהם לתאי עצב אחרים. בדרך זו נוצרים "מעברים נוחים" יותר בשביל האותות החשמליים, ומעברים אחרים שקשה יותר לצלוח אותם. כתוצאה מכך מתפתחים מסלולי תנועה "מועדפים" בשביל האותות העצביים החשמליים. כאשר המוח לומד משהו, הוא יוצר בתוכו "ייצוג פנימי" המבוסס על מערכת קשרים שמאפשרת את קיומו של מסלול תקשורת ייחודי. כך, על פי התפיסה המקובלת, כאשר אנו נזכרים במידע מסויים שלמדנו בעבר, יוצרות רשתות העצבים שבמוחנו את תבניות הפעילות החשמלית שמאפשרות את קיומו של אותו "ייצוג פנימי" שנוצר בראשונה בתהליך הלמידה המקורי (או "ייצוג פנימי" דומה לו).

 

כדי לרדת לשורשיו של התהליך הזה, מבקשים המדענים לחקות את התהליך במעבדה ולעקוב אחר שלביו השונים. בניסויים מסוג זה נהגו עד כה לגרות אזורים קטנים של המוח באמצעות מגעים חשמליים (אלקטרודות). מתוצאותיהם של המחקרים האלה התברר שכאשר מפעילים על קבוצת תאים כולשהי במוח דגם מסויים של גירויים, משתנה תגובתם של התאים למסר. כלומר, תאים שנחשפים לאותו מסר (דגם גירוי) בפעם השנייה, מגיבים עליו בעוצמה רבה יותר, בהשוואה לעוצמה שבה הגיבו עליו בפעם הראשונה. לנוכח התוצאות האלה התפתחה התפיסה שלפיה התגברות עוצמת התגובה של התאים למסרים חוזרים נובעת מחיזוק של קשרים בין-תאיים מסויימים, כלומר, מהיווצרותו של מסלול תקשורת כתוצאה מתהליך של למידה.

 

 

מרקרם וצודיקס השתמשו בטכנולוגיה חדשה שאיפשרה להם לבחור בחתכי מוח שני תאי עצב שמקיימים ביניהם קשר עצבי (שמאפשר להם להעביר ביניהם מסרים חשמליים). החוקרים גירו תא אחד באמצעות אלקטרודה חשמלית, ובעקבות זאת, התא המגורה שידר מסר חשמלי לתא האחר שקלט אותו. בשלב זה מדדו החוקרים את תגובתו של התא הקולט. מרקרם וצודיקס גילו שהחוקיות שנמצאה בעבר באשר לתהליכי הלמידה במוח, לא חשפה את כל פרטי המציאות.

 

התברר שתהליך הלמידה אינו מתבטא רק בהתגברות עוצמתו של המסר החשמלי שמועבר מהתא המשדר לתא הקולט, אלא בשינויים מורכבים יותר באופיו של המסר המועבר, המתבטאים בשינויים בקשר שבין עוצמת התגובה לתדר הגירוי המשודר. מדובר במעין כוונון עדין של תכונות הגירוי החשמלי המועבר, בדומה לכוונון של מקלט רדיו לתחנה מסויימת.

 

הכוונון העדין והמדוייק למסרים בעלי אופי מוגדר, מאפשר לתאי המוח ה"לומדים", לנהל מעין "תקשורת סלקטיווית". התא שמקבל את המסר שומע או קולט רק את המסרים שהוא "רוצה" לקלוט, את המסרים שהוא "מכוונן" אליהם. במובן מסויים, תאי העצב ה"לומדים" מתנהגים כמו בני אדם שמצויים באולם הומה, שכדי לשוחח ביניהם הם לומדים להתעלם מהרעש הסביבתי.

 

כיצד תאי העצב ה"לומדים" מכווננים את עצמם להעברת מסרים מוגדרים? השאלה הזאת תעמוד, מן הסתם, במרכזם של מחקרים עתידיים רבים במכון ויצמן למדע, ובמקומות נוספים בעולם.

 

בטווח הרחוק עשויים ממצאיהם של מרקרם וצודיקס להאיר מחדש את גם התפיסות המקובלות באשר לתהליכי זיכרון, לרבות תופעות כגון איבוד זיכרון הקשור לזיקנה, וכן תופעות הקשורות למחלות ניווניות שונות.