זיכרון גורלי

עברית
אם תנסו להיזכר בפרטי ארוחת הערב של אתמול, סביר להניח שתגלו כי היא עדיין טרייה בזיכרונכם. לעומת זאת, קשה יותר להיזכר בארוחת הערב מלפני יומיים או שלושה, אפילו אם אכלתם אותה באותו המקום ועם אותם אנשים. אילו מנגנונים עצביים הופכים את הזיכרון החדש לברור ואת הזיכרונות הישנים למעורפלים? ובאופן כללי, מה קורה לזיכרונות המאוחסנים במוח לאורך זמן, לפעמים למשך חיים שלמים? כיצד הם מושפעים מהחוויות או מהמחלות שלנו?
 
אלה הם סוגי השאלות שחוקר ד"ר יניב זיו, אשר הצטרף באחרונה כחוקר בכיר למחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע. ד"ר זיו מתמקד בהיפוקמפוס, איזור במוח המייצר ומאחסן זיכרונות של אירועים ("זיכרון אפיזודי"), וכן ממלא תפקיד מרכזי בהתמצאות במרחב. איזור זה, הממוקם עמוק בתוך המוח, מתחת לקליפתו, עמד באחרונה במרכז אחת התגליות המרתקות ביותר בחקר המוח המודרני. התברר, כי בניגוד לדעה שרווחה עד אז, במוח הבוגר של בני אדם נוצרים כל הזמן תאי עצב חדשים: הם נולדים בהיפוקמפוס בקצב העומד, על פי הערכות המדענים, על כ-700 תאים ליום. אחת ממטרותיו של ד"ר זיו היא להבין את התפקיד שממלאת יצירת תאים זו במוח בוגר בתהליכי עיבוד זיכרון.
 
ד"ר יניב זיו. זיכרון אפיזודי
כדי לחקור את הזיכרון ארוך-הטווח משתמש ד"ר זיו בשיטה מתקדמת הקרויה הדמיה אופטית, שבמסגרתה מצולמת הפעילות המוחית באמצעות מיקרוסקופ. במסגרת מחקרו הבתר-דוקטוריאלי באוניברסיטת סטנפורד פיתח ד"ר זיו גישה המתבססת על הדמיה אופטית, המאפשרת, לראשונה, לבצע משימה מאתגרת: לעקוב אחר פעילותם של תאי עצב רבים בעמקי המוח לאורך זמן רב. השיטה משלבת שלוש טכנולוגיות חדשניות: מיקרוסקופ פלואורסנטי זעיר, אותו ניתן להלביש כמו קסדה על ראשו של עכבר הנע בחופשיות; עדשות דקיקות, דמויות מקל, המשמשות כאנדוסקופים זעירים לשם הצצה לרקמות במעמקי המוח; ותאי עצב מהונדסים גנטית אשר פולטים אור פלואורסנטי, שעוצמתו המשתנה משמשת כסממן של הפעילות העצבית.
 
בהיותו בסטנפורד השתמש ד"ר זיו במערכת זו כדי לעקוב במהלך מספר שבועות אחר פעילותם של אלפי "תאי מקום" בהיפוקמפוס של עכברים שהסתובבו במבוך. כפי שדוּוח בכתב-העת המדעי Nature Neuroscience, המחקר חשף ממצאים מפתיעים: גם כאשר העכברים עברו דרך המבוך בדיוק באותו המסלול, ייצוג המסלול במוחם נעשה בכל פעם באמצעות מיקבץ שונה של תאי עצב. החפיפה בין המיקבצים עמדה על כ-20% בלבד. ממצא זה תואם את הרעיון, שאירועים המתרחשים באותו מקום בזמנים שונים אמורים להיות מקודדים בזיכרון באופן שונה, וכנראה שזה בדיוק מה שמאפשר לנו להבדיל בין זיכרונות אלה – למשל, בין זיכרון ההליכה בפארק מאתמול לבין הליכה באותו השביל בדיוק יום קודם לכן.
 
במעבדתו החדשה במכון ויצמן למדע מיישם ד"ר זיו את המערכת הניסויית שלו להמשך חקר מעגלי המוח האחראים לזיכרון ארוך-הטווח, והשפעת הזמן והחוויות השונות על מעגלים אלה. במחקרו הנוכחי הוא חוקר כיצד מתקבצים הזיכרונות בזמן; כלומר, הוא חוקר את המנגנון המאפשר לנו לזכור את כל ההתרחשויות השונות של אתמול כאירועים שהתרחשו באותו היום. כמו כן, הוא מתכוון לחקור את הפגיעה בזיכרון המתרחשת במחלות מוח ניווניות, במיוחד במחלת האלצהיימר. בעשורים האחרונים התגלה מידע חדש רב על מוטציות גנטיות ועל החלבונים הפגומים המעורבים במחלה זו, אך עדיין לא ידוע כיצד משפיעים פגמים אלה על איחסון המידע והזיכרון במוח. ד"ר זיו יחקור את הקשר בין הפגמים המולקולריים הגורמים למחלות מוח ניווניות לבין שינויים בעיבוד הזיכרון.
 

אישי

ד"ר יניב זיו ואשתו מיכל עוסקים שניהם בהיבטים שונים של פעילות המוח: יניב שואף לפענח את הקוד העצבי, ומיכל היא פסיכולוגית קלינית. הם הכירו בזמן לימודיהם לתואר ראשון בביולוגיה באוניברסיטה העברית בירושלים. יניב, שסיים את הדוקטורט שלו במכון ויצמן למדע בשנת 2007 בהנחיית פרופ' מיכל שוורץ, הצטרף לסגל המכון לאחר שש שנים של לימודים בתר-דוקטוריאליים באוניברסיטת סטנפורד. הוא ואשתו גרים בקמפוס המכון עם שתי בנותיהן, בנות שבע ושלוש.
 
 
ד"ר יניב זיו. זיכרון אפיזודי
מדעי החיים
עברית

הקפיצה הגדולה

עברית
 
 
מימין: בועז מוהר, פרופ' אילן למפל וקטי כהן-קאשי. גירוי מחזורי
האגדה על הילד שצעק "זאב זאב" ללא הצדקה, עד שאנשי הכפר לא האמינו לו במקרה של מצוקה אמיתית, אינה רק סיפור טוב. מתברר שהיא משקפת אמת ביולוגית עמוקה: מערכת העצבים שלנו אינה מסוגלת לפעול לאורך זמן במצב של עוררות גבוהה. הסיבה לכך נעוצה במנגנוני הסתגלות שמפעילות כל המערכות החושיות בגופנו, אשר מווסתים את תגובת תאי העצב לגירויים שונים. בין היתר אחראית תופעת ההסתגלות לכך שלאחר מספר דקות נצליח לנהל שיחה בחדר רועש, נוכל לקרוא ספר לאחר שעברנו מחדר מואר לחדר חשוך למחצה, ולא נהיה מודעים למגע הבגדים בגופנו.
נראה, כי ההסתגלות נועדה להתגבר על הפער בין הטווח העצום של הגירויים שקולטת מערכת העצבים לבין אמצעי העיבוד המוגבלים שלה. עוצמת הקול, לדוגמה, יכולה להשתנות פי כמה אלפים, אך תאי העצב מסוגלים לשנות את תדירות הירי של האותות שלהם פי כמה מאות בלבד. בזכות מנגנוני ההסתגלות יכולים תאי העצב לעבוד תמיד בתחום התדירויות היעיל ביותר שלהם, גם כאשר הם נדרשים לקלוט ולהעביר גירויים חזקים, כמו רעש רכבת, וגם במקרה של גירויים חלשים, כמו לחישה.
 
אחת הדוגמאות הבולטות לתופעת ההסתגלות היא, שכאשר גירוי כלשהו חוזר על עצמו, באופן קבוע, תגובת תאי העצב אליו הולכת וקטֵנה. במחקר שנעשה במעבדתו של פרופ' אילן למפל מהמחלקה לנוירוביולוגיה, אשר התפרסם באחרונה בכתב העת Journal of Neuroscience, ביקשה החוקרת הבתר-דוקטוריאלית מקבוצתו, ד"ר קטי כהן-קאשי, לבחון מה קורה כאשר מפירים אפילו במקצת את האופי המחזורי של הגירוי.
 
לשם כך תוכנן ניסוי שבו נמדדה תגובת תאי העצב בקליפת המוח לסדרה מחזורית של גירויים בשערות השפם של חולדות, ולאחר הפסקה קצרה, שבה לא ניתן כל גירוי, קיבלו השערות גירוי פתאומי נוסף, בעוצמה זהה. התוצאות הראו, כי בזמן הגירוי המחזורי יורדת תדירות הירי של תאי העצב, כצפוי, בהדרגה פי שלושה עד ארבעה. עם זאת, התגובה לגירוי הפתאומי הייתה מפתיעה: כשליש מהתאים הגיבו לו בעוצמה חזקה פי שלושה מתגובתם לגירוי הראשון בסדרה המחזורית. פרופ' למפל מסביר את הממצא המפתיע בכך, שהגירוי הפתאומי "שובר" את ההסתגלות. מנגנון זה משרת צורך הישרדותי: הוא מוודא כי המערכת החושית תחפש תמיד הפתעות ומידע חדש, אשר מחייבים תפיסה ותגובה, ותתעלם מגירויים חוזרים, חסרי משמעות. בזכות מנגנון זה נצליח, לדוגמה, לבודד את הרעש שישמיע זאב מתוך הרעשים המונוטוניים של היער.
 
המחקר נעשה בחולדות, אך פרופ' למפל מציין כי הממצאים מספקים הסבר לניסויים שנעשו בבני אדם. כך, למשל, בניסוי שביצעו מדענים איטלקיים קיבלו מתנדבים גירוי מחזורי באצבע, ולאחר המתנה קצרה קיבלו גירוי פתאומי נוסף, בתדר שונה במעט מתדר הגירוי הראשוני. הגירוי הנוסף ניתן באותה אצבע, או ביד השנייה, כשעיני המתנדבים סגורות, והם התבקשו לנחש האם הגירוי הנוסף היה זהה לגירוי הראשון או שונה ממנו. התברר, שכאשר ניתן הגירוי הפתאומי ביד שבה ניתן הגירוי החוזר, היו שיעורי ההצלחה של הניחושים גבוהים יותר. מן המחקר הנוכחי עולה, כי ייתכן שהסיבה לכך היא שתגובת התאים לגירוי פתאומי באותה יד חזקה יותר בשל תגובתם לגירוי הראשוני.
 
תאי עצב. אילוסטרציה
כיצד בדיוק מתרחשת "שבירת" ההסתגלות? כדי להבין את התופעה לעומק השתמשו המדענים באלקטרודות משוכללות, שבאמצעותן ניתן להבחין בין שני סוגים של אותות סינפטיים אשר מקבל תא העצב מִתָאים שכנים: אותות המעוררים את תגובת התא לגירוי החיצוני, ואותות המדכאים אותה. כך גילו המדענים,
 כי האחראים לקפיצה הגדולה בתגובה לגירוי הפתאומי הם דווקא האותות המדכאים. עוצמת האותות המעוררים הלכה וירדה בזמן הגירוי החוזר, ובגירוי הפתאומי היא חזרה לרמתה ההתחלתית. לעומת זאת, עוצמת האותות המעכבים לא הצליחה לחזור לעצמה, ורמתה הייתה נמוכה יותר במידה משמעותית בגירוי הפתאומי. כלומר, העדר הדיכוי הוביל לתגובה חזקה של תא העצב.
 
 
 
 

מסלולים מקבילים

מחקר נוסף שנעשה באחרונה במעבדתו של פרופ' למפל, והתפרסם אף הוא בכתב-העת Journal of Neuroscience, מציע רמזים ראשונים לפתרונה של תעלומה רבת-שנים: מאחר שההסתגלות גורמת להקטנת עוצמת התגובה העצבית לגירוי חוזר, כיצד מצליח המוח לקבוע מתי משקפת הירידה בעוצמת הירי של תאי העצב את היחלשות הגירוי (כמו, לדוגמה, קולה של רכבת מתרחקת), ומתי השינוי נובע אך ורק ממנגנוני ההסתגלות?
 
תלמיד המחקר בועז מוהר השתמש בטכניקה חדשה, המאפשרת החדרת אלקטרודות לעמקי גזע המוח, ומדד את הפוטנציאל החשמלי של קבוצת תאי עצב אשר מעורבת בשלב הראשוני של עיבוד מידע המגיע משערות השפם של חולדה. התוצאות הראו, כי ככל שעוצמת הגירוי החושי גבוהה, ההסתגלות איטית יותר. במהלך הניסוי הוא הופתע לגלות קבוצת תאים נוספת המגיבה לגירויים אשר מגיעים מהשפם. בתאים אלה הייתה עוצמת גירוי גבוהה כרוכה דווקא בהסתגלות מהירה יותר. שתי קבוצות התאים הן נקודות ההתחלה של שני מסלולים מרכזיים במערכת עיבוד המידע, העולים לקליפת המוח. הממצאים חושפים את קיומם של שני מסלולים מקבילים לעיבוד המידע החושי בגזע המוח, שבכל אחד מהם פועל מנגנון הסתגלות הפוך. שילוב המידע המתקבל משני המסלולים מאפשר להכריע בין שתי המשמעויות הסותרות של הירידה בעוצמת התגובה העצבית.
 
פרופ' למפל מסביר, שמנגנון הפעילות של קבוצת התאים הראשונה מעלה השערה מעניינת: מקובל לחשוב כי גירויים חזקים מובילים להסתגלות מהירה יותר, משום שהתאים יורים בתדר גבוה יותר ומכלים במהירות את המשאבים העומדים לרשותם, ואילו בפועל, כפי שגילה, לעיתים ההיפך הוא הנכון. מחקריו הנוכחיים מנסים לבדוק אם ההסבר נעוץ ביחסי גומלין בין שני המסלולים המקבילים, וכן להבין כיצד תורמים המסלולים האלה לעיבוד גירויים טבעיים ומורכבים יותר.
 
מימין: בועז מוהר, פרופ' אילן למפל וקטי כהן-קאשי. גירוי מחזורי
מדעי החיים
עברית

מועשרים

עברית
 
 
מימין: ד"ר אורן פורקוש, ד"ר יאיר שמש, ותמר שלפוברסקי. מאחור: פרופ' אלון חן ופרופ' אלעד שניידמן. על עכברים וחבריםמקובל להניח כי הסביבה המודרנית, עתירת הגירויים, מעודדת התנהגות אינדיבידואלית (שלא לומר מסתגרת), ואילו אנשים החיים בסביבות צנועות יותר זוכים בחיי קהילה מפותחים. מחקר של מדעני מכון ויצמן למדע מגלה, כי בכל הנוגע לעכברים,
הסברה הזו נכונה: עכברים "מועשרים", שגדלו בסביבה עתירת גירויים, מקיימים בבגרותם אינטראקציות חברתיות מורכבות פחות מעכברים שגודלו בתנאים "ספרטניים". הגילוי התאפשר הודות לפיתוח כפול: מערכת אוטומטית למעקב ממושך אחר קבוצת עכברים, בתנאים כמו-טבעיים, וכלים מתמטיים ייחודיים המאפשרים לנתח את המידע, ולהסיק ממנו מסקנות רגישות ביותר על התנהגותם החברתית.
 
המחקר, שהתפרסם באחרונה בכתב- העת המדעי eLife, הוא פרי שיתוף פעולה בין שתי קבוצות מחקר מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, משני קצוות מנוגדים של הגישה המחקרית: פרופ' אלון חן הוא ניסיונאי אשר מתמקד במחקרים התנהגותיים ומולקולריים, ופרופ' אלעד שניידמן הוא תיאורטיקן המתמחה באיפיון מערכות ביולוגיות מורכבות. מערכת הניסוי שיצר צוות החוקרים, שעמו נמנו ד"ר יאיר שמש, ד"ר אורן פורקוש, ד"ר חזי שטיינברג ותמר שלפוברסקי, הורכבה מ"זירה" גדולה, ובה מוקדי עניין כמו קינים לשינה, מתקני האכלה ומשחק, ועוד. לתוך הזירה הוכנסו קבוצות של ארבעה עכברים, ששיערם נצבע בגוונים שונים של צבע שיער המיועד לפאנקיסטים, אשר זוהר תחת אור אולטרה-סגול. השימוש באור אולטרה- סגול, שהעכברים אינם יכולים לראות אותו, איפשר להם לקיים ללא הפרעה את שגרת הפעילות הקבועה (המתנהלת בעיקר בחושך). פעילות העכברים הוקלטה במהלך ארבעה לילות רצופים, ברזולוציה גבוהה ביותר.
 
 
נתוני המעקב הראו, כי העכברים מבלים את עיקר זמנם בעשרה מוקדי עניין בזירה. למרות שמספר ההרכבים האפשריים של ארבעה עכברים בעשרה מיקומים עומד על 10,000, גילו המדענים כי יחסי הגומלין בין העכברים מגבילים את המצבים הקבוצתיים האפשריים, משום שחלקם "אינם מקובלים" מבחינה חברתית. חישוב תיאורטי, המבוסס אך ורק על העדפותיו האישיות של כל עכבר, חזה את קיומם של 4,000 הרכבים, אולם רק מחציתם התקיימו בפועל.
 
בהמשך התברר, שבנוסף לאמירה המקובלת, כי "קבוצה היא יותר מאוסף הפרטים המרכיבים אותה", אפשר לומר גם ש"קבוצה היא יותר מאוסף הזוגות האפשריים שבתוכה". המדענים בדקו האם מידע על מיקומו של עכבר אחד מאפשר לקבוע את מיקומו של עכבר אחר. ניתוח הנתונים של זוגות עכברים הראה, כי הסיכוי לקבוע נכונה את מיקומו של עכבר מסוים על סמך מידע על מיקומו של עכבר אחר עומד על 5%. כאשר מנסים לקבוע את מיקומו של עכבר בהסתמך על מיקומם של כל שלושת העכברים האחרים, גדל הסיכוי פי חמישה. חלק גדול מאוד מהמידע על מיקומו של העכבר – 75% – אינו תלוי ביחסי גומלין חברתיים; זוהי מידת החופש של הפרט להחליט היכן הוא רוצה להימצא.
 
צוף סוסנה, י"א, כפר סילבר
כדי לקבוע את מידת השפעתם של תכונות אישיות אל מול תלות חברתית, השתמשו המדענים במודל מתמטי- פיסיקלי, הקרוי "מודל אנטרופיה מקסימלית", אשר נותן הסבר לאוסף תצפיות, תוך הסתמכות
 
מינימלית על הנחות מוקדמות. באמצעות המודל נבדקו כל הדרגות האפשריות של תלות בין עכברים – החל מהתנהגות עכברים בודדים (חוסר תלות), דרך תלות זוגית, ועד לתלות מסדר שלישי ומסדר רביעי – כלומר, בין כל חברי הקבוצה. המודל, המשמש במיגוון מחקרים ביולוגיים ופיסיקליים אשר עוסקים ביחסי גומלין במערכות מורכבות, הניב מסקנות מפתיעות: בניגוד לכל המערכות שנבדקו באמצעותו עד כה (כמו רשתות תאי עצב במוח או רשתות גנטיות), בהן נבעה התרומה המכרעת להתנהגות המערכת מאינטראקציה בזוגות, ההתנהגות החברתית של עכברים נשענת, במידה רבה יותר, על מבנה משולש. ממצא זה מפתיע גם לאור העובדה, שחלק גדול מהפעילויות החברתיות מבוססות על יחסי גומלין זוגיים, כמו מרדפים, חיזור וקרבות. מדוע דורשת פעילות חברתית יחסי גומלין מורכבים כל כך, עוד יותר מאלה של תאי העצב במוח? המדענים סבורים, כי הסיבה לכך נעוצה בחשיבותו של המידע החברתי לגבי עצם ההישרדות: היא זו שגרמה להתפתחות מנגנונים מתוחכמים ביותר לניתוחו של מידע זה.
 
 
 
צוף סוסנה, י"א, כפר סילבר
האם קיימים הבדלים במבנה החברתי של קבוצות עכברים שגדלו בסביבות שונות? והאם מודל האנטרופיה המקסימלית מסוגל לזהות הבדלים כאלה? כדי לענות על שאלות אלה, השתמשו המדענים במודל כדי להשוות את המבנה החברתי של קבוצת
עכברים "מועשרת", שגודלה בכלוב גדול ובו מיגוון מתקנים ואביזרים, עם זה של קבוצה שגדלה בתנאים סטנדרטיים. התברר, כי הסביבה המועשרת משפיעה במידה ניכרת על המבנה החברתי של קבוצת העכברים: אצל עכברים אלה ניכרה התנהגות חברתית מתואמת פחות, ואינטראקציות זוגיות הסבירו חלק גדול יותר מהתנהגות הקבוצה. לעומתם, הפגינה הקבוצה השנייה יחסי גומלין מורכבים, ואף ניכרה בה התקדמות הדרגתית במידת ה"חברותיות" של העכברים במהלך ימי הניסוי – התקדמות שלא נראתה בקבוצת ה"מועשרים". המדענים משערים, כי ההבדל נובע מכך שחברה עשירה מאפשרת יותר אינדיבידואליזם וחופש, ומקטינה את תלות העכבר בקבוצה. אפשרות נוספת היא, שסביבה מועשרת מעודדת תוקפנות, וכן גורמת להשפעה חזקה יותר של העכבר הדומיננטי – שני מאפיינים הקשורים ביחסי גומלין זוגיים.
 
פיתוחו של כלי מחקרי רגיש, המאפשר לבחון מבנים חברתיים ולהשוות ביניהם, בשילוב עם מערכת אוטומטית למעקב אחר קבוצות עכברים ושיטות מתחום הביולוגיה המולקולרית, פותח אינספור אפשרויות מחקריות. כיצד משפיעות מוטציות בגנים שונים על התנהגות חברתית? כיצד יתנהגו עכברים המייצרים כמות עודפת של אוקסיטוצין ("הורמון האהבה") או טסטוסטרון? מה הם המאפיינים החברתיים הייחודיים במקרים של אוטיזם או סכיזופרניה? המחקר הנוכחי סולל דרך שאולי תיתן מענה לשאלות אלה, ולשאלות רבות אחרות.
 

מעקב אחר ארבעה עכברים, ששיערם נצבע בצבעי שיער פלואורסצנטיים, תחת אור אולטרה-סגול

 
 
 
 
מימין: ד"ר אורן פורקוש, ד"ר יאיר שמש, ותמר שלפוברסקי. מאחור: פרופ' אלון חן ופרופ' אלעד שניידמן. על עכברים וחברים
מדעי החיים
עברית

בעקבות המחשבות

עברית

גלי פעילות עצבית במוח מספקים מידע על אירועים קוגניטיביים שהתרחשו בו בעבר

 
כמה טוב היה לו יכולנו "לחפור" בקליפת המוח, כמו ארכיאולוגים, ולגלות שם ממצאים שיחשפו את כישרונותינו, את התנסויות העבר שלנו, דברים שלמדנו – לקבל תמונה ייחודית ומלאה של האישיות. מחקר חדש רומז, כי משאלה זו עשויה, יום אחד, להתגשם. המחקר מגלה, כי גלי פעילות ספונטניים במוח האדם מבטאים את ה"עקבות" של דברים 
מימין: טל הרמלך, ד"ר סון פרמינגר ופרופ' רפי מלאך. גלים ספונטניים
חשובים שהתרחשו במוח – גם כעבור יממה מזמן התרחשותם. ייתכן, כי גלי מוח אלה פותחים חלון שיאפשר לנו להציץ בהיסטוריה של תהליכי הקוגניציה במוח, וגם לאבחן תיפקוד מוחי לא תקין, המאפיין, לדוגמה, פיגור שכלי, אוטיזם והפרעות נפשיות.
 
מקור התגלית הנוכחית הוא בממצא שהתגלה במערכת הראייה האנושית לפני מספר שנים בקבוצתו של פרופ' רפי מלאך, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, ובאזורי מוח אחרים על-ידי קבוצות מחקר נוספות: המוח אינו נח לרגע – גם במצבים בהם האדם עצמו נמצא במנוחה. התברר, כי גם כשהאדם נח ועיניו עצומות, כך שאינו חשוף לכל גירוי, אמיתי או מדומיין, מופיעים במוח גלים איטיים של פעילות עצבית – שונים מאוד מההתפרצויות הקצרות והמהירות המאפיינות את עיבוד המידע הרגיל במוח. גלים איטיים אלה, המכונים "גלים ספונטניים" או "גלי מצב מנוחה", נעים באופן מאורגן להפליא בין חלקי קליפת המוח, ויוצרים תבניות מורכבות חוזרות וסימטריות. השאלה המסקרנת היא: מה אפשר ללמוד מתבניות מורכבות אלה, ומה משמעותן?
 
 

 

המחקר יצא לדרכו בהתבסס על ההשערה, שתבניות הגלים הספונטניים מהוות מעין "ארכיון היסטורי" של הפרט. השערת החוקרים הייתה, שהתנסויות שונות לאורך חיינו יוצרות תבניות מוח מוטמעות, המהוות מעין "ציפיות מוקדמות". ציפיות מוקדמות אלה, הנמצאות במוח עוד לפני ביצוע משימה מנטלית כלשהי, ממלאות תפקיד חיוני, למשל, ביכולת שלנו ליצור תמונה בעלת משמעות מהמידע החלקי המגיע מהעיניים, לאפשר את היכולת המרשימה שלנו לזהות תווי פנים, וכן לבצע תנועות מורכבות בדיוק ובמהירות. אוסף כל הציפיות המוקדמות האלה מובנה לתוך הקשרים בין תאי העצב, וקשרים אלה מתבטאים בתבנית גלי המנוחה.
 
במוח שמאחור נראית תבנית גלי המנוחה הספונטניים לפני האימון בקבלת החלטת, ואילו במוח הקדמי נראית תבנית גלי המנוחה ביום שלאחר לאחר האימון – המדגימה את ההשפעה ארוכת הטווח של האימון
בניסוי שהובילה תלמידת המחקר טל הרמלך, בהנחייתם של ד"ר סון פרמינגר ופרופ' רפי מלאך, נבדקה ההשערה באמצעות ניסוי שבו ביצעו הנבדקים מטלה אשר יוצרת הפעלה ממוקדת של רשת עצבית. המדענים שיערו, שכתוצאה מהפעלה זו יתחזקו הקשרים בין חלקי הרשת, וכי ניתן יהיה לזהות את עקבותיה של התחזקות זו בתבניות הגלים הספונטניים. המתנדבים הוכנסו למכשיר דימות בתהודה מגנטית (fMRI), שם התבקשו לדמיין את עצמם במצב של צורך בקבלת החלטה במהירות. כך הפעילו באופן ממוקד אזור מסוים באונה הקדמית, האחראי על תהליכי קבלת החלטות. הנבדקים קיבלו משוב מיידי על מידת הצלחתם בהפעלת האזור: הפעילות המוחית באזור זה תורגמה לצליל, וככל שהפעילות המוחית התגברה, התחזק הצליל. תהליך זה סייע לנבדקים להפעיל בצורה חזקה ומתמשכת את האזורים הקשורים לקבלת החלטות.
 
הגלים הספונטניים של הנבדקים נסרקו באמצעות fMRI לפני ההפעלה הממוקדת, מיד לאחריה, וביום שלמחרת. הממצאים, שהתפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Journal of Neuroscience, הראו כי ההפעלה אכן עיצבה מחדש את מבנה הקשרים העצביים במוח, ובנייה חדשה זו השאירה את חותמה בתבנית הגלים הספונטניים. באופן מפתיע התברר, שהעיצוב המחודש של הגלים הספונטניים המשיך והתחזק אף יותר למחרת האימון. השינויים שעברו תבניות הפעילות המוחית התאימו לתיאוריות של למידה מוחית: לפי התיאוריה הקלאסית של דונלד הב, מאמצע המאה ה-20, כאשר שני תאי עצב הקשורים זה לזה פועלים בעת ובעונה אחת, הקשרים ביניהם מתחזקים. לעומת זאת, במצב של פעילות לא מתואמת, הקשרים בין שני תאי העצב נחלשים. באופן דומה, תבניות הגלים הספונטניים לאחר האימון הראו חיזוק בתיאום בין אזורי מוח שהופעלו ביחד בזמן האימון, וירידה בתיאום בין אזורים שעברו דיכוי בזמן האימון.
 
המחקר פותח אפשרות להשתמש בגלי המנוחה של המוח ככלי למיפוי "אירועים קוגניטיביים" אשר התרחשו במוח האדם בעבר הקרוב. מעבר לכך, בהיבט רחב יותר, הוא רומז כי פעילות המנוחה במוח האדם מהווה תיעוד מפורט של ההיסטוריה הקוגניטיבית של הפרט. כלומר, ייתכן כי כל הפרופיל האישיותי שלנו – כל כישרון, מגבלה, נטייה ולמידה – משאיר את חותמו בתבנית גלי המנוחה במוחנו, ותורם לעיצובה. "כיום אנחנו יודעים יותר ויותר על העקרונות הכלליים לפיהם פועל המוח, אבל איננו יודעים מה גורם להבדלים בין אנשים", אומר פרופ' מלאך. "ייתכן שפעילות המוח בזמן מנוחה תאפשר לנו בעתיד לקבל ביטוי אובייקטיבי לפרופיל הייחודי של כל פרט". אפשרות זו עשויה להיות חשובה במיוחד כשמדובר בפתולוגיות של המוח, כמו אוטיזם, סכיזופרניה, או איבוד הכרה: ייתכן שמיפוי פעילות המוח במצב מנוחה יספק תובנות נוספות לגבי השיבושים אשר נגרמים למוח במצבים אלה.
 
 
 
מימין: טל הרמלך, ד"ר סון פרמינגר ופרופ' רפי מלאך. גלים ספונטניים
מדעי החיים
עברית

מלך‭ ‬עכברוש‬

עברית

מדעני‭ ‬המכון‭ ‬פיתחו‭ ‬מערכת‭ ‬דמויית "בית‭ ‬האח‭ ‬הגדול", וחקרו‭ ‬התפתחות‭ ‬מנהיגות‭ ‬ומדרג‭ ‬חברתי‭ ‬בעכברים

 
מימין‭: ‬אהרון‭ ‬וייסברוד‭, ‬ד‭"‬ר‭ ‬מולי‭ ‬דיין‭, ‬ד‭"‬ר‭ ‬אלכס‭ ‬שפירו‭ ‬וד‭"‬ר‭ ‬טלי‭ ‬קמחי‭. ‬התנהגות‭ ‬חברתיתברומן‭" ‬מלך‭ ‬עכברוש‭ "‬מתאר‭ ‬ג‭'‬יימס‭ ‬קלאוול‭ ‬כיצד‭ ‬צומח‭ ‬ומתפתח (‬שלא‭ ‬לומר‭ ‬מתנפח) במערכת‭ ‬סגורה‭ ‬של‭ ‬מחנה‭ ‬שבויים‭ ‬אמריקאיים‭ ‬ואנגליים‭ ‬ביפן, במלחמת‭ ‬העולם‭ ‬השנייה "מלך". "המלך" היה‭ ‬עד‭ ‬נפילתו‭ ‬בשבי‭ ‬רב‭"‬ט‭ ‬פשוט, אבל‭ ‬בתנאי‭ ‬השבי‭ ‬מאפשרים‭ ‬לו‭ ‬כישוריו‭ ‬הפוליטיים‭ ‬והאחרים‭ ‬להשתלט‭ ‬על‭ ‬השבויים‭ ‬והשובים‭ ‬גם‭ ‬יחד. כיצד‭ ‬מצליח‭ ‬פרט‭ ‬יחיד‭ ‬להפוך‭ ‬למנהיג‭ ‬דומיננטי? כיצד‭ ‬משתנה‭ ‬הדינמיקה‭ ‬החברתית‭ ‬של‭ ‬קבוצה‭ ‬לאורך‭ ‬זמן? ‬ניסוי‭ ‬ייחודי‭ ‬איפשר‭ ‬לד‭"‬ר‭ ‬טלי‭ ‬קמחי, מהמחלקה‭ ‬לנוירוביולוגיה‭ ‬במכון‭ ‬ויצמן‭ ‬למדע, לבחון‭ ‬שאלות‭ ‬אלו‭.‬

ד‭"‬ר‭ ‬קמחי‭ ‬וחברי‭ ‬קבוצת‭ ‬המחקר‭ ‬שלה, אהרון‭ ‬וייסברוד, גנדי‭ ‬וסרמן‭ ‬ואלכס‭ ‬שפירו, בשיתוף‭ ‬פעולה‭ ‬עם‭ ‬ד‭"‬ר‭ ‬עופר‭ ‬פינרמן‭ ‬מהמחלקה‭ ‬לפיסיקה‭ ‬של‭ ‬מערכות‭ ‬מורכבות‭ ‬במכון‭ ‬ויצמן‭ ‬למדע, פיתחו‭ ‬שיטה‭ ‬ייחודית‭ ‬לעיקוב‭ ‬אחר‭ ‬קבוצה‭ ‬של‭ ‬בעלי‭-‬חיים, אשר‭ ‬מאפשרת‭ ‬לחקור‭ ‬את‭ ‬התנהגותם‭ ‬בסביבה‭ ‬טבעית‭ ‬למחצה. הניסוי‭ ‬שבמסגרתו‭ ‬פותחה‭ ‬השיטה‭ ‬בוצע‭ ‬במערכת‭ ‬דמויית "בית‭ ‬האח‭ ‬הגדול", שהותאמה‭ ‬במיוחד‭ ‬לחייה‭ ‬של‭ ‬קהילת‭ ‬עכברים‭ ‬(מזנים‭ ‬שונים). ‬העכברים‭ ‬ב‭"‬בית" ‬ניהלו‭ ‬חיים‭ ‬עצמאיים‭ ‬ללא‭ ‬הפרעה‭ ‬או‭ ‬התערבות‭ ‬של‭ ‬בני‭-‬אדם. בכל‭ ‬עכבר‭ ‬הושתל‭ ‬שבב‭) ‬בדומה‭ ‬לשבבים‭ ‬המוחדרים‭ ‬אל‭ ‬מתחת‭ ‬לעורן‭ ‬של‭ ‬חיות‭ ‬מחמד)‬. ‬ה‭"‬בית" ‬כולו‭ ‬רושת‭ ‬במצלמות‭ ‬וידאו‭ ‬ובתאורת‭ ‬אינפרא‭-‬אדום‭,‬ המאפשרת‭ ‬צילום‭ ‬בחושך‭ ‬מוחלט. ‬השילוב‭ ‬של‭ ‬עיקוב‭ ‬הווידאו‭ ‬והמעקב‭ ‬האלקטרוני‭ ‬אחר‭ ‬השבבים‭ ‬סיפק‭ ‬מידע‭ ‬שוטף‭ ‬על‭ ‬מיקומו‭ ‬של‭ ‬כל‭ ‬עכבר, ‬בדיוק‭ ‬של‭ ‬חצי‭ ‬סנטימטר, ‬בקצב‭ ‬של ‭ ‬30‭ ‬מדידות‭ ‬בשנייה, ‬בשטח‭ ‬של‭ ‬כארבעה‭ ‬מטרים‭ ‬רבועים, ‬ובמשך‭ ‬פרק‭ ‬זמן‭ ‬של‭ ‬ימים, ‬ שבועות, ‬ואף‭ ‬מספר‭ ‬חודשים, ביום‭ ‬ובלילה‭. ‬
 
 
הדיוק‭ ‬הרב‭ ‬של‭ ‬המערכת‭ ‬איפשר‭ ‬לזהות‭ ‬עשרות‭ ‬התנהגויות‭ ‬של‭ ‬פרטים‭ ‬בודדים, כגון‭ ‬אכילה, שתייה, ריצה, שינה, הסתתרות‭ ‬ועוד, וכן‭ ‬מאפיינים‭ ‬חברתיים‭ ‬בקבוצה, כגון‭: ‬עם‭ ‬מי‭ ‬מעדיף‭ ‬כל‭ ‬פרט‭ ‬להיות‭ ‬בעת‭ ‬הפעילות‭ ‬ובשעות‭ ‬המנוחה, ‬ממי‭ ‬הוא‭ ‬מעדיף‭ ‬להתרחק, ‬את‭ ‬מי‭ ‬הוא‭ ‬תוקף, ‬ועוד. ‬כך‭ ‬אפשר‭ ‬לבודד‭ ‬ולזהות‭ ‬מאפייני‭ ‬התנהגות‭ ‬של‭ ‬פרט‭ ‬בודד, ‬של‭ ‬זוגות, ‬ושל‭ ‬הקבוצה‭ ‬כולה. ‬כך‭ ‬התברר‭ ‬שהמערכת‭ ‬מסוגלת, ‬באופן‭ ‬אוטומטי, ‬לזהות‭ ‬ולחזות‭ ‬את‭ ‬הזן‭ ‬הגנטי‭ ‬("נורמלי‭"/ "‬אוטיסטי"), ‬את‭ ‬הזוויג (‬זכר‭/‬נקבה), ‬ואת‭ ‬הדירוג‭ ‬החברתי (‬דומיננטי‭/‬נחות) ‬של‭ ‬כל‭ ‬עכבר‭ ‬בדיוק‭ ‬העולה‭ ‬על‭ ‬.90%‭ ‬תופעה‭ ‬נוספת‭ ‬שנצפתה‭ ‬היא‭ ‬זו: ‬אחד‭ ‬הפרטים‭ ‬מבסס‭ ‬לעצמו‭ ‬דומיננטיות, ‬ושולט‭ ‬כ‭"‬מלך‭" ‬בקבוצה‭ ‬כולה (‬זכרים‭ ‬ונקבות).
תרשים מערכת המעקב האוטומטית. לעכברים הושתל שבב המזוהה על-ידי מערך אנטנות מתחת לרצפת הכלוב. בכלוב שטח מרכזי גדול, ובו מיתקנים כמו קופסאות מחסה, גשרים, מזון ושתייה, וכן שמונה כלובי שינה, והוא מואר בתאורת אינפרה-אדום. התנהגות העכברים מנוטרת על-ידי מצלמות וידאו המותקנות על התקרה. שילוב הנתונים המגיעים ממצלמות הווידאו עם המעקב האלקטרוני אחר השבבים, מספק מידע שוטף על מיקומו של כל עכבר
 
בניסוי‭ ‬המשך‭ ‬אוכלסה‭ ‬המערכת‭ ‬בעכברים‭ ‬משני‭ ‬זנים, ‬זן "‬חברתי", ‬וזן‭ ‬שנחשב‭ ‬ל‭"‬אוטיסטי" (‬הפרטים‭ ‬בו‭ ‬נמנעים‭ ‬מפעילות‭ ‬חברתית‭, ‬ומתאפיינים‭ ‬בכפייתיות‭ ‬ובקושי‭ ‬לשנות‭ ‬הרגלים). ‬המערכת‭ ‬הצליחה‭, ‬בתוך‭ ‬זמן‭ ‬קצר, ‬לזהות‭ ‬באופן‭ ‬אוטומטי‭ ‬את‭ ‬ה‭"‬אוטיסטים" ‬על‭-‬פי‭ ‬תבניות‭ ‬תנועתיות‭ ‬או‭ ‬מאפיינים‭ ‬חברתיים‭. ‬
 
בניסוי, ‬שהתפרסם‭ ‬באחרונה‭ ‬בכתב‭-‬העת‭ ‬המדעי‭ ‬המקוון‭ ‬,Nature Communications‭ ‬עקבו‭ ‬המדענים‭ ‬אחר‭ ‬התפתחות‭ ‬של‭ ‬מנהיג‭ ‬דומיננטי‭ ‬ומידרג‭ ‬חברתי‭ ‬בקרב‭ ‬שאר‭ ‬חברי‭ ‬הקבוצה‭ ‬בקבוצה‭ ‬של‭ ‬עכברים‭ ‬רגילים‭ ‬בתוך‭ ‬כ‭‬24‭-‬ שעות. ‬באופן‭ ‬מפתיע, ‬בניסוי‭ ‬דומה‭ ‬שבוצע‭ ‬בעכברים‭ ‬האוטיסטים‭ ‬לא‭ ‬הופיע‭ ‬מנהיג, ‬ואם‭ ‬הופיע, ‬הוא‭ ‬הצליח‭ ‬להחזיק‭ ‬בשלטון‭ ‬זמן‭ ‬קצר‭ ‬בלבד, ‬עד‭ ‬שהוחלף‭.‬
 
מערכת‭ ‬העקיבה‭ ‬והאיפיון‭ ‬ההתנהגותי‭ ‬האוטומטי‭ ‬שפותחה‭ ‬תאפשר‭ ‬חקירה‭ ‬מעמיקה‭ ‬יותר‭ ‬של‭ ‬המנגנונים‭ ‬המבקרים‭ ‬התנהגות‭ ‬חברתית‭ ‬במיגוון‭ ‬מודלים‭ ‬של‭ ‬בעלי‭-‬חיים, ‬כולל‭ ‬מודלים‭ ‬המשמשים‭ ‬לחקר‭ ‬מחלות‭ ‬נוירופסיכיאטריות‭ ‬אשר‭ ‬מראים‭ ‬הפרעות‭ ‬חברתיות, ‬כגון‭ ‬אוטיזם וסכיזופרניה‭. ‬
 
 
מימין‭: ‬אהרון‭ ‬וייסברוד‭, ‬ד‭"‬ר‭ ‬מולי‭ ‬דיין‭, ‬ד‭"‬ר‭ ‬אלכס‭ ‬שפירו‭ ‬וד‭"‬ר‭ ‬טלי‭ ‬קמחי‭. ‬התנהגות‭ ‬חברתית
מדעי החיים
עברית

בין מישוש לראייה

עברית

מתברר כי איברי החוש עצמם מהווים חוליה ראשונה וחשובה בפיענוח מידע חיוני על העולם

 
מימין: פרופ' אהוד אחישר, ד"ר קנאריק בגדאסאריאן ודודי דויטש.המחקר, שנעשה במעבדתו של פרופ' אהוד אחישר, במחלקה לנוירוביולוגיה במכון, התמקד באיבר חושי ייחודי: שערות השפם של החולדה. שערות אלה לוקחות חלק בחוש המישוש של החולדה: בבסיס כל שערה נמצא מבנה מורכב הקרוי זקיק, ובו כ-2,000 קולטנים המעבירים את המידע לתאי העצב, ומשם למוח. המבנה של שערות השפם הוא כשל מקל מאורך ואלסטי. כאשר ה"מקל" נתקל במכשול – כלומר בחפץ כלשהו, הוא מתעקם.
 
בניסוי הונחו עצמים במיקומים שונים לצד ראשיהן של חולדות. בשלב הראשון נבדקו חולדות מורדמות, ששערות השפם שלהן הופעלו באמצעות גירוי חשמלי של העצב המוטורי – שיטה שאיפשרה שליטה מדויקת בתנועת השערה. הניסוי כולו צולם באמצעות מצלמה רגישה ביותר, והנתונים המצולמים שימשו את המדענים כדי למדוד מספר משתנים המתארים את צורת השערה כאשר נתקלה בחפץ: מידת העקמומיות הכוללת של השערה, מידת העקמומיות של השערה בבסיסה, וזווית השערה ביחס לראש החולדה.
 
צוות המדענים, שכלל את עמיתת המחקר ד"ר קנריק בגדסריאן, תלמידי המחקר (דאז) ד"ר מרסין סווד, ד"ר פרמגנה קנוטסן, ד"ר מאצ'ק פיאטר וד"ר ארז סימוני, ותלמיד המחקר דודי דויטש, גילה כי שלושת המשתנים שנמדדו מאפשרים לקבוע במדויק את מיקום החפץ ביחס לחולדה: ככל שהעצם קרוב יותר לראש החולדה, כך גדלה מידת העקמומיות בבסיס השערה; הזווית של החפץ ביחס לציר האורך של ראש החולדה מוגדרת על-ידי היחס בין העקמומיות הכוללת של השערה לבין הזווית שלה. השילוב של שני הנתונים, זווית ומרחק, מצביע במדויק על מיקום החפץ. ממצאים אלה, שהתקבלו, כאמור, בחולדות מורדמות – נבדקו ונמצאו מדויקים גם בחולדות ערות, שהניעו את שערות השפם שלהן באופן טבעי.
 
המדענים סבורים, כי בעקבות ממצאים אלה – שהתפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Neuroscience – יש לעדכן את האופן בו אנו מגדירים את התפיסה. נהוג כיום להתייחס לתפיסה כאל תהליך פעיל ומעגלי: תנועה כלשהי מובילה לאינטראקציה עם אובייקט (לדוגמה – הזזת האצבע גורמת לה להיתקל בשולחן), ובעקבות זאת מופעלים קולטנים המפעילים את תאי העצב הסנסוריים. תאים אלה מעבירים מידע למוח ("נתקלנו במשטח"), שם הוא עובר עיבוד, אשר מוביל להפעלת תנועה נוספת (לדוגמה – האצבע נעה על משטח השולחן כדי לגלות ממה הוא עשוי). הניסוי הנוכחי מכניס לתוך המעגל נתונים מורפולוגיים הקשורים לצורה ולמבנה של איבר החישה. נתונים אלה מקדימים את הפעילות העצבית, ולמעשה מפעילים אותה: המידע המורפולוגי המתקבל מאיברי החוש, כמו עקמומיות וזווית, עובר עיבוד בזקיק השערה, ומתורגם לאיתות חשמלי – אותו מעבירים תאי העצב למוח.
 
למרות שהניסוי בוצע בחולדות, פרופ' אחישר סבור כי תפקידם של משתנים מורפולוגיים בקליטת מידע חושי תקף גם בחושים אחרים ובבעלי חיים אחרים, כולל בני אדם. חוש המישוש, לדוגמה, תלוי במידה רבה בפעילותה של היד: מידת הלחץ שהיא מפעילה על העצם אותו היא חשה, ומהירות התנועה שלה, ביחד עם המורפולוגיה של איזור המגע (למשל קצה האצבע), קובעים אילו קולטנים יופעלו ואיזה מידע יתקבל ויועבר למוח. גם הראייה, שעלולה להיראות לנו, בטעות, כחוש פסיבי, תלויה למעשה בתבניות התנועה של העין. לדוגמה, כאשר אנחנו מתבוננים בפרצופים, העין מדלגת בין נקודות מפתח כמו העיניים, האף והפה, וסורקת כל אחת מהן במעין "מישוש" ראייתי. מהירות תנועת העין והכיוון שלה, ביחד עם המורפולוגיה של גלגל העין, הקרנית, הרשתית ושאר חלקי העין, קובעים את אופיו של המידע הראייתי ואת מידת דיוקו. המקרים האלה הם דוגמאות נוספות לתפקיד שממלאת המורפולוגיה של איברי החוש ביכולנו לתפוס את העולם.  
 
מימין: פרופ' אהוד אחישר, ד"ר קנאריק בגדאסאריאן ודודי דויטש.
מדעי החיים
עברית

עף על זה

עברית

מדעני מכון ויצמן למדע מדדו לראשונה פעילות של תאי עצב בעטלפים בזמן תעופה

יכולת הניווט וההתמצאות במרחב הכרחית להישרדות – היא זו שמאפשרת לבעלי-חיים למצוא מזון ומחסה, להתחמק מטורפים, ועוד. מחקר של ד"ר נחום אולנובסקי ותלמיד המחקר מיכאל ירצב ממכון ויצמן למדע, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Science, מגלה לראשונה כיצד מיוצג המרחב התלת-ממדי במוח של יונקים. המחקר בוצע באמצעות מערכת ממוזערת ייחודית, שפותחה במיוחד למטרה זו, אשר מאפשרת למדוד פעילות של תאי עצב בודדים בזמן תעופה.
מימין: ד"ר נחום אולנובסקי ומיכאל ירצב. ניווט בשלושה מימדים
 
השאלה - כיצד בעלי-חיים מתמצאים במרחב - נחקרה רבות, אך עד כה רק בהקשר דו-ממדי. ידוע, כי קיימים "תאי מקום", שהם תאי עצב השוכנים בהיפוקמפוס – מבנה מוחי שקשור בזיכרון, ובפרט בזיכרון מרחבי. כל אחד מתאי המקום אחראי על איזור מוגדר במרחב, ומשגר איתות חשמלי כאשר בעל-החיים נמצא באיזור זה. כך יוצרים כל תאי המקום, יחד, ייצוג מלא של המרחב כולו. אך למעשה, הניווט של בעלי-חיים רבים, ושל בני-אדם, נעשה במרחב תלת-ממדי. ועם זאת, ניסיונות להרחיב את היריעה משני ממדים לשלושה נתקלו בקשיים.
 
 
אחד הניסיונות הבולטים בתחום זה בוצע בשיתוף בין אוניברסיטת אריזונה לסוכנות החלל האמריקאית, נאס"א. במסגרתו שוגרו חולדות לחלל (במעבורת חלל). בסופו של דבר, הניסוי לא סיפק את הנתונים הדרושים, מאחר שהחולדות אמנם נעו בחוסר כבידה בחלל תלת-ממדי, אך למעשה הן רצו על
עטלף פירות ישראלי. צילום: ד"ר יוסי יובל/מכון ויצמן למדע
מסלול קווי, חד-ממדי. ניסיונות אחרים, שהשתמשו בהטלות של המרחב התלת-ממדי על משטח דו-ממדי, נכשלו גם הם. המסקנה הייתה, שכדי להבין תנועה במרחב תלת-ממדי, הכרחי לאפשר לבעל-החיים לנוע באופן שממלא את כל שלושת הממדים; כלומר, יש לחקור בעלי-חיים מעופפים.
 
ד"ר אולנובסקי בחר בעטלף פירות ישראלי – בעל-חיים שהוא נוח לניסויים, וגדול יחסית, ולכן אפשר לחבר אליו מערכות מדידה ורישום אלחוטיות, שאינן מפריעות לתנועתו החופשית. מאמץ הפיתוח של מערכת המדידה המתוחכמת נמשך מספר שנים, תוך שיתוף פעולה בין ד"ר אולנובסקי לבין חברה מסחרית בארה"ב. בסופו התקבלה מערכת אלחוטית קלה (משקלה 12 גרם, כ-7% ממשקל העטלף), ובה אלקטרודות המודדות את פעילותם של תאי עצב בודדים במוח העטלף. אתגר נוסף שעמד בפני המדענים היה התאמת התנהגותם של העטלפים למטרת הניסוי. באופן טבעי, העטלפים עפים ליעדם – לדוגמה, לעץ הפרי – בקו ישר, כלומר באופן חד-ממדי, ואילו לצורך הניסוי היה עליהם לעופף בחופשיות כך שימלאו נפח תלת-ממדי. הפתרון לבעיה נמצא במחקר קודם של ד"ר אולנובסקי, בו עקב אחרי עטלפי פירות בטבע באמצעות מכשירי GPS ממוזערים, וגילה, בין היתר, כי כאשר העטלפים מגיעים לעץ הפרי, הם מקיפים אותו ונעים באופן שממלא את כל החלל שסביב לעץ. כדי לדמות מצב זה במעבדה – שהיא מעין מערה מלאכותית המצוידת בציוד לניטור מלא של העטלפים – הותקן "עץ" מלאכותי עשוי מוטות מתכת, אליהם היו מחוברות קעריות עם פירות.
 
מדידת הפעילות של תאי עצב בהיפוקמפוס של העטלפים הראתה לראשונה, כי ייצוג המרחב התלת-ממדי במוח דומה לייצוג דו-ממדי: כל אחד מתאי המקום אחראי על זיהוי איזור מסוים בחלל ה"מערה", ומשגר איתות חשמלי כאשר העטלף נכנס לאיזור זה. אוכלוסיית תאי-המקום כולה יוצרת כיסוי מלא של נפח ה"מערה" כולה.
 
בדיקה מדוקדקת של האזורים עליהם אחראים תאי המקום העלתה פתרון לשאלה שנויה במחלוקת – האם קיים "שוויון" בתפיסת שלושת הממדים, לדוגמה, האם הרזולוציה של תפיסת הגובה במוח זהה לזו של האורך והרוחב. הממצאים מראים, כי האיזור עליו אחראי כל אחד מתאי המקום הוא כדורי, כלומר הרזולוציה אכן אחידה בשלושת הממדים. החוקרים מציינים, כי ייתכן שבבעלי-חיים שאינם מעופפים, אשר נעים למעשה במרחב שטוח, רמת הרזולוציה בצירים השונים אינה אחידה. ייתכן, לדוגמה, שבעלי-חיים כאלה צריכים להיות רגישים יותר לשינויים בציר האורך והרוחב, ופחות לשינויים בציר הגובה. לגבי בני-אדם זוהי שאלה מעניינת במיוחד, שכן מצד אחד הם התפתחו מקופים שמקפצים במרחב תלת-ממדי, מענף לענף, אך מצד שני, תנועתם האופיינית היא במרחב דו-ממדי.
 
מתוך ממצאי המחקר עולות תובנות חדשות לגבי התיפקודים הבסיסיים של המוח: ניווט, זיכרון מרחבי, ותפיסה מרחבית, וזאת במידה רבה בזכות פיתוח הטכנולוגיה החדשנית שאיפשרה לראשונה להציץ לתוככי המוח של חיה המעופפת באופן טבעי. ד"ר אולנובסקי מאמין, כי בטווח הארוך יפנה חקר המוח למחקר טבעי ככל האפשר, כלומר יחקור את הבסיס המוחי של התנהגות בעלי-חיים במתקני מעבדה בהם מחקים את התנאים בטבע, או אף כאשר הם מצויים בסביבתם הטבעית ממש, בזמן ביצוע מטלות טבעיות.   
דגכעגכע
עטלף פירות ישראלי. צילום: ד"ר יוסי יובל/מכון ויצמן למדע
מדעי החיים
עברית

סודו של חיוך

עברית
תינוקות לומדים כבר בגיל צעיר מאוד לחייך אל מי שמחייך אליהם. מיד לאחר מכן הם גם לומדים, שאם ינקטו יוזמה ויחייכו אל מישהו – יקבלו ממנו חיוך בחזרה. הבנת יחסי הגומלין בין הבעות הפנים של העצמי לבין הבעות פנים של האחר חשובה גם בגיל מבוגר: המשמעות של קבלת פרצוף מאיים מאדם אליו חייכת, שונה לחלוטין ממקרה שבו נעצת בו מבט תוקפני. כלומר, כדי לפענח בהצלחה מצבים חברתיים מורכבים, יש לזהות את הבעות הפנים של כל המשתתפים – לא רק את אלה המופנות אליך, אלא גם את שלך-עצמך. העובדה הזו נשמעת, אולי, מובנת מאליה, אך בעוד מחקרים רבים עוסקים במנגנונים המוחיים המפענחים פרצופים והבעות פנים רגשיות של האחר, השאלה כיצד מפענח המוח את הבעות הפנים של העצמי כמעט ולא נחקרה עד כה.
מימין: יוסי שוחט, ד"ר רוני פז ואורי לבנה. מידע רגשי
 
מחקר שנעשה באחרונה במעבדתו של ד"ר רוני פז, מהמחלקה לנוירוביולוגיה, מספק לראשונה מענה לשאלה הזאת, ושופך אור על האופן בו מתבצעת האינטגרציה בין המידע הנוגע ל"אחר" לבין המידע על ה"עצמי". הממצאים גם פותחים נתיבי מחקר חדשים לבדיקת מקרים בהם עיבוד המידע החברתי-רגשי נכשל – כמו במקרה של אוטיזם.
 
צוות המחקר, אותו הוביל תלמיד המחקר אורי לבנה, ועמו נמנו ג'ניפר רסניק ויוסי שוחט, יצר מערך ניסוי ייחודי, שבו ניצבים שני קופים זה מול זה, ומקיימים ביניהם אינטראקציה טבעית וספונטנית – ללא כל התערבות מצד המדענים. בין הקופים חצץ מסך, שפתיחתו – למשך מספר שניות – עודדה תקשורת בין החיות: הקופים תיקשרו באופן לא מילולי, באמצעות הבעות פנים, כפי שהם נוהגים לעשות בטבע. המדענים הבחינו בשלוש הבעות פנים עיקריות: הבעה חיובית, המאופיינת בצקצוקי שפתיים ובכיווץ השרירים שסביבן, הבעה מאיימת, המאופיינת בעיקר בכיווץ הגבות ובתנועות עיניים מוגברות, והבעה נייטרלית, שנצפתה עם סגירת המסך, כאשר לא התקיימה כל אינטרקציה. במהלך הניסוי נמדדה הפעילות החשמלית של תאי עצב בודדים במוח.
 
המדענים בחרו להתמקד בשני אזורים במוח – האמיגדלה, ואיזור מסוים בקליפת המוח, שידוע כי הם מעורבים בעיבוד מידע רגשי ובתגובה לפרצופים שליליים וחיוביים. ואכן, הממצאים הראו, כי לא רק ששני האזורים האלה אחראים גם על פיענוח הבעות הפנים של העצמי,אלא שמדובר אף באותם תאי עצב. ההבחנה בין אותות חשמליים הקשורים לעיבוד המידע על הפרצוף העצמי לאלה המגיבים לפרצוף ה"אחר", התאפשרה בזכות מדידה מדויקת ביותר, ברזולוציה של עשרות מילי-שניות. עוד התברר, כי התגובה של תאי העצב להבעות הפנים של העצמי מתרחשת בטווח זמן ספציפי מאוד, כמעט במקביל ליצירתן. במילים אחרות, האמיגדלה יודעת על החיוך עוד לפני שהתרחש. האיתות העצבי נשלח אל האמיגדלה ישירות מתוך המוח בזמן יצירתהבעת הפנים, ומספק לה בעוד מועד את הרקע ואת ההקשר הנכונים לניתוח הפרצופים של האחר. הודות לחפיפה ההדוקה בין הרשתות במוח שמפענחות את פרצופי העצמי, לבין אלה שמפענחות את פרצופי האחר, יכולה האמיגדלה לקבל את כל הנתונים הרלבנטיים, וליצור במהירות תמונה מלאה ומדויקת של הסיטואציה החברתית. הממצאים התפרסמו בכתב-העת של האגודה האמריקאית הלאומית למדעים (PNAS).
 
הקשר הקרוב שגילו המדענים בין פיענוח הבעות הפנים של העצמי לבין אלה של האחר הוביל את המדענים לשאול את עצמם, האם אותם תאי עצב מעורבים גם בלמידה חברתית, כלומר, למידה באמצעות תצפית באחרים. הם מתכננים להשתמש במערך הניסוי שפיתחו,המעודד אינטרקציה טבעית בין חיות, כדי להבין טוב יותר למידה מסוג זה. לדוגמה, כאשר חיה לומדת באמצעות התניה קלאסית, האם החיה הצופה בה לומדת אותו דבר? האם קיימת רשת תאי עצב במוח אשר לומדת מתוך תצפית?
 
כיוון מחקר עתידי נוסף קשור בהפרעות נוירו-פסיכיאטריות המאופיינות בתקשורת חברתית לקויה, כמו אוטיזם. אוטיסטים מתקשים ביצירת סיטואציות רגשיות וחברתיות ובהבנתן, ומחקרים גילו אצלם פעילות לא תקינה של הרשת העצבית, אשר עמדה במרכז המחקר הנוכחי. פיענוח המנגנונים שמאפשרים ייצור וניתוח סיטואציות חברתיות ורגשיות עשוי לסייע בהבנת הגורמים לליקויים בהתפתחות ובפעילות של רשתות עצביות מסוג זה. עם זאת, כיום עדיין חסרים מודלים טובים להפרעות נוירופסיכיאטריות מורכבות. "מערך הניסוי הייחודי שפיתחנו במחקר זה יכול לשמש כבסיס ליצירת מודל טבעי לאוטיזם", אומר ד"ר פז. "הוא משלב התנהגות חברתית טבעית ורבגונית ייחודית לפרימאטים מצד אחד, עם רשתות עצביות מורכבות שהתפתחו בפרימאטים, מצד שני". 
 

אישי

יוסי שוחט, טכנאי ומנהל המעבדה של ד"ר רוני פז, הוא איש של בעלי-חיים. בילדותו נהג לרדת לחוף הים, לאחר סערות, לאסוף שחפים פצועים, ולטפל בהם בביתו. גם ציפורים, כלבים וחרקים הצטופפו במרפסת הבית בקריית חיים, למורת רוחו של אמו. בגיל 25 הובילו הקירבה והמסירות האלה לאסון: גמל, עליו רכבו ילדים, התחיל פתאום להשתולל, ויוסי, שהתקרב כדי לעזור, הותקף על-ידו ונפצע אנושות. תקופה ארוכה היה משותק, אך לאחר תהליך שיקום ממושך חזר לאיתנו – בניגוד לכל הערכות הרופאים. הנס הרפואי הזה, הוא אומר, התרחש בזכות בעלי-החיים. "הקשר עם החיות היה נחוץ לי כדי להתגבר על הקשיים הפיסיים, וגם על המצב הנפשי הקשה שבו הייתי". בעקבות הפציעה נאלץ אמנם לוותר על לימודיו בחוג לבעלי-חיים במכללת אורנים, אך לא על הקשר הבלתי-אמצעי עם הולכי על ארבע ומעופפים למיניהם. הפציעה גם השכיחה ממנו את השפות הזרות שידע, אנגלית וערבית – בימים אלה הוא לומד אותן מחדש, אך לא את שפת אמו, וגם לא את השפה הלא-מילולית שבה הוא מתקשר עם בעלי-חיים.
 
יוסי שוחט מתגורר ברחובות עם אשתו סתווית, שעובדת לא רחוק ממנו, בפקולטה לחקלאות. לזוג שני בנים: עומר בן ה-12 ושגב, בן 10.
 
מימין: יוסי שוחט, ד"ר רוני פז ואורי לבנה. מידע רגשי
מדעי החיים
עברית

המחסום

עברית
שי צורים. ואז הסתבך הכל, אוסף בנו כלב

כאשר אנחנו מזדקנים, הזיכרון שלנו מתחיל "לחרוק". הירידה ביכולת הקוגניטיבית בגיל המבוגר נחשבת לתהליך כמעט בלתי-נמנע, אך שני מחקרים שנעשו באחרונה במעבדתה של פרופ' מיכל שוורץ, מהמחלקה לנוירוביולוגיה, קושרים את ההידרדרות בתיפקוד המוחי להזדקנות המערכת החיסונית. המחקרים מגלים כיצד תאים חיסוניים מסוימים, הממוקמים – בניגוד לכל הציפיות – בתוככי המוח עצמו, תורמים לבריאותה של מערכת העצבים המרכזית. הממצאים מראים כיצד, לאורך זמן, האיזון העדין בו נתונים תאים אלה מופר, ומוביל למצב חדש – אשר עשוי לפגוע בתיפקוד המנטלי. מחקרים אלה עשויים לספק רמזים לאופן בו נוכל, בעתיד, להאט או למנוע את ההידרדרות הקוגניטיבית.

 
זה למעלה מעשור חוקרת פרופ' שוורץ כיצד תאים חיסוניים הנעים בזרם הדם מסייעים ליכולת הריפוי והשיקום של המוח, ושל חלקים אחרים במערכת העצבים המרכזית. מחקריה איתגרו, לעיתים קרובות, את התיאוריות הרווחות, לפיהן תאים חיסוניים אינם יכולים להיכנס לתוך המוח, וכי אם הם מצליחים בכל זאת לעשות זאת, הרי שהם "מסתננים" דרך פרצות במערך המחסומים המגינים על המוח.
 
ממצאי המחקר הראשון, שהתפרסמו באחרונה בכתב העת-המדעי Immunity, מראים, כי כאשר התאים החיסוניים המרפאים "מזומנים" אל המוח בעקבות פגיעה, הם אינם נדרשים לחמוק ממערך המחסומים. תאים אלה נכנסים למוח באופן "חוקי" דרך מבנה הקרוי "מקלעת הדמים" (choroid plexus), אשר יוצר את מה שמכונה "מחסום הנוזל המוחי השדרתי" (cerebrospinal-fluid). המעטפת של מקלעת הדמים היא המקום בו נוצר הנוזל המוחי השדרתי – המהווה מעין "בלם זעזועים" אשר מגן על רקמות המוח. המבנים של מקלעת הדמים – אחד מהם מצוי בכל חדר במוח – מכילים שלוחות דמויות אצבע, שדרכן, מצד אחד, מועבר נוזל המוח השדרתי אל רקמות המוח המקיפות את השלוחות, ומצד אחר, פלסמה וחומרי פסולת מתפנים מהמוח אל כלי הדם.
 
חברי קבוצת המחקר של פרופ' שוורץ הופתעו לגלות, כי התאים החיסוניים נכנסים למערכת העצבים המרכזית ממבנה מרוחק זה גם כאשר הפגיעה מתרחשת בעמוד השדרה במיקום מרוחק מהמוח, וכי הם אינם נסחפים מהמוח באופן פסיבי דרך פרצות במחסום הדם-מוח, אלא מזומנים בצורה מבוקרת. התאים החיסוניים חצו את מחסום נוזל המוח השדרתי, החוצץ בין זרם הדם לבין רקמת המוח, ומשם הם עשו את דרכם למקום הפגיעה במערכת העצבים המרכזית. הסיבה להפתעה הייתה, שעד כה נחשבה הכניסה למוח כ"פריצת גבולות". "הממצאים שלנו מראים, כי כניסה למוח דרך מקלעת הדמים איננה פריצת גבולות, אלא כניסה דרך שער המתפקד כמו מסננת", אומרת פרופ' שוורץ. "תאים חיסוניים עוברים דרך השער כאשר יש בהם צורך. לפני כן הם נבדקים, וגם נדרשים לאימון מקדים, ורק התאים הנכונים, שעברו את האימון הנכון, מורשים לעבור דרך השער ולהיכנס למערכת הדם".
 
במחקר השני, שהתפרסם בכתב-העת של האגודה האמריקאית למדעים של ארה"ב (PNAS), ביקשו המדענים לזהות במדויק את סוג התאים החיסוניים המווסתים את הכניסה למוח. המדענים זיהו את התאים החיסוניים שבמקלעת הדמים כסוג של תאי Tהמותאמים במיוחד למערכת העצבים המרכזית, וגילו כי בתוך מקלעת הדמים נשמרת תמיד אספקה קבועה של תאים אלה. כאשר עקבו בדקדקנות אחר מהלך החיים של התאים, מגיל צעיר ועד זיקנה, גילו המדענים, כי הפרת האיזון בין שני חומרים כימיים המיוצרים על-ידי תאי  T במקלעת הדמים, משפיעה באופן קריטי על תכונות ה"שער".
 
אחד מהחומרים, הקרוי אינרטלאוקין-4 (IL-4), ידוע כמונע דלקת וכמגן על בריאות המוח. עם זאת, באופן פרדוקסלי, כשרמתו עולה מעבר לסף מסוים, הוא מעורב בייצור חומר הקרוי CCL11, אשר קשור, בין היתר, בירידה קוגניטיבית. ניסויים שעשו המדענים – הן בעכברים והן בתרביות תאים – גילו שבמקלעת הדמים מצוי אינטרלאוקין-4 בדרך כלל בשיווי משקל עם חומר אחר, אינטרפרון-גאמא (IFN-γ). אך כאשר העכבר מזדקן, גורמים שינויים המתחוללים בתאי T לשיבוש היחס בין שני החומרים לטובת אינטרלאוקין-4. חוסר שיווי המשקל שנוצר מוביל להתפתחות תהליך דלקתי ולייצור CCL11 על-ידי תאי מקלעת הדמים.  CCL11 חודר לנוזל המוח ומצטבר במוחות העכברים המזדקנים – כפי שקורה גם בבני אדם.
 
בהמשך, הצליחו המדענים למנוע את תהליך ההידרדרות הקוגניטיבית של העכברים הזקנים באמצעות שימוש בטיפול דרסטי: הם "איפסו" את המערכת החיסונית של העכברים באמצעות הקרנת לשד העצמות שלהם, והשתלת לשד עצמות חדש. פרופ' שוורץ סבורה, כי הממצאים רומזים על האפשרות, שבעתיד אפשר יהיה להשיב את האיזון למערכת החיסונית במוח באמצעים קיצוניים פחות. ראשית, תאי ה-T המחוללים את הדלקת, שנמצאו במקלעת הדמים בגיל המבוגר, נפוצים בעת הזיקנה גם במקומות אחרים בגוף. לכן, שיטת ריפוי שתכוון לפגיעה כוללת בתאים מסוג זה עשויה להועיל. שנית, המדענים גילו דמיון מעניין בין התהליך הדלקתי במוח לבין אסתמה. "אסתמה היא מחלה אחרת בה מעורב מסנן – במקרה זה, דרכי האוויר", אומרת פרופ' שוורץ. גם דמיון זה פותח פתח לאפשרויותטיפול. בנוסף, ממצאי הניסויים מבהירים, כי המחסומים המפרידים בין המוח לבין המערכת החיסונית אינם בלתי-חדירים – אם רק מוצאים את הדרך הנכונה לפתוח את השער.
 
במילים אחרות, במקום שתיחשב כתופעת לוואי בלתי-נמנעת של הזיקנה, ההידרדרות הקוגניטיבית עשויה להיות יום אחד תופעה שניתן לרפאה, כמו כל מחלה אחרת של המערכת החיסונית.  
 
שי צורים. ואז הסתבך הכל, אוסף בנו כלב
מדעי החיים
עברית

איפה הגבול?

עברית

מימין: ד"ר אלעד שניידמן וירדן כהן. דפוסי למידה

מה באמת אנשים יכולים ללמוד? מהו גבול הלמידה? אילו חוקים שולטים בתהליך הלמידה? מה קורה במוח שלנו כאשר אנחנו לומדים? ויכוח מסדרון בשאלות האלה, בין שני תלמידי מחקר, הוביל את חברי קבוצתו של ד"ר אלעד שניידמן, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, לתכנון משחק למידה ממוחשב שאיפשר להם "ללכת על הגבול". ממצאיהם התפרסמו בכתב העת PNAS.
המשחק שפיתחו מורכב משילוב של משבצות צבעוניות. לנבדקים מוצג שילוב של שש משבצות צבעוניות, בשבעה צבעים אפשריים, והם מתבקשים להתבונן וללמוד את החוק השולט במבנה של המצב המוצג. למשל: אדום, כחול צהוב, אדום כחול צהוב. או: אדום, אדום, כחול, צהוב, כחול כחול. מכיוון
שהשילובים האפשריים לסידור שש משבצות בשבעה צבעים שונים הם רבים מאוד, החליטו המדענים להסתפק במצבים המייצגים שישה חוקים בלבד. התוצאה המעניינת הראשונה עלתה, כאשר התברר שכל אחד הצליח במשהו, אנשים שונים הצליחו ללמוד מספר שונה של חוקים – אבל איש מבין הנבדקים לא הצליח לזהות וללמוד את כל ששת החוקים.
השאלה הבאה הייתה, כיצד אנחנו משתמשים במה שאנחנו לומדים; למשל, כיצד אנחנו מכלכלים את צעדינו כאשר אנחנו מרכיבים תיק השקעות על-פי עצותיהם של חמישה יועצים, שכל אחד מהם מציע לנו חמש מניות. עד כמה אנחנו מענישים את היועצים על ביצועים גרועים של המניות שהציעו, או מתגמלים אותם על ביצועים טובים? "עונש" במקרה זה הוא הפחתת חלקו היחסי של היועץ בתיק ההשקעות שלנו, ותיגמול הוא הגדלת חלקו בתיק. ד"ר שניידמן אומר, שכאן נכנסים לתמונה גורמים נוספים, כמו דעה קדומה שאיתה הגענו, וביטחון עצמי של הנועץ, בעל התיק. יש מי שכל מדידת ביצועים מובילה אותם לחלוקה מחודשת של התיק בין היועצים השונים; ויש כאלה שממעטים לעשות שינויים, ומאפשרים למי שנכשל (עד גבול מסוים, כמובן), להשתפר. השילובים האפשריים בין התכונות האלה יוצרים דפוסי למידה שונים, אשר מאפיינים טיפוסי לומדים שונים.
 
ד"ר שניידמן וחברי קבוצתו פיתחו מודל מתמטי אשר מאפשר לנתח את דרך הלמידה של נבדקים שונים, ולדעת מה המשקל שהם נותנים לדעה קדומה, לניסיון וללמידה. מודל כזה, שדימה את תהליך הלמידה של נבדקים שונים, הצליח לחזות נכונה 88% מתהליכי הלימוד שביצעו הנבדקים. אבל האם זיהוי תהליכי הלמידה מאפשר לחזות נכונה גם את ההחלטות שיקבלו הנבדקים בעקבות הלמידה? כאן ירדו מעט שיעורי ההצלחה של המודל, אך עדיין נותרו גבוהים למדי: 75%.
 
מכאן עברו המדענים לשאלה הבאה: איך אפשר לשפר את תהליך הלמידה? למשל, איך אפשר לשפר את תהליך הלמידה של המדענים עצמם, כך שהמודל שירכיבו יגיע ליותר מ-75% הצלחה בחיזוי החלטות שיקבלו הנבדקים בעקבות למידה? אילו דוגמאות אפשר לתת לנבדקים, כדי לעזור להם ללמוד מהר יותר את החוק שלפיו סודרו המשבצות הצבעוניות במשחק? מתברר, שהתערבות בתבנית אחת בלבד משפרת משמעותית את ביצועי הלמידה של רוב הנבדקים.
דגנית ברסט. ללא כותרת, 1976. עבודה זו הייתה חלק ממיצב שהוצג בגלריה ג'ולי מ. בשנת 2010, וממיצב שנכלל בתערוכה "בריסטולים", שהוצגה בשנת 2012 במוזיאון בת-ים לאמנות עכשווית, והביאה נקודות מבט שונות על מערכת החינוך בישראל. אוצרת: טלי תמיר
בניסוי דומה, שבוצע בבעלי-חיים, הצליחו המדענים לזהות נירונים בודדים שמעורבים ומגדירים את תהליך הלמידה. המיקוד הזה רומז על אפשרויות עתידיות להתערבות שתשפר במידה רבה את יכולת הלמידה.
 
בניסוי האחרון בסדרה (בינתיים), התגלה הבדל בין דרכי הלמידה של פיסיקאים וביולוגים. כך, למשל, כאשר פיסיקאי מקבל שילוב מורכב של משבצות צבעוניות, הוא מחשב מיד את מספר האפשרויות לפתרון, מזהה את המורכבות - ומתחיל לחפש פתרונות מורכבים. לעומת זאת, ביולוגים שניצבים לפני מערכת מסובכת מעדיפים דווקא להתחיל לבדוק פתרונות פשוטים, ולעלות בהדרגה בסולם המורכבות. מה זה אומר על הדרך שבה מדענים שונים פועלים? זו שאלה שעדיין ממתינה לפתרון. 
 
מימין: ד"ר אלעד שניידמן וירדן כהן. דפוסי למידה
מדעי החיים
עברית

עמודים