מקצבי מוח ולמידה 02.03.2015

ידוע שפעילות הנוירונים במוח מתפתחת לגלים או למקצבים שניתן לראות באלקטרואנצפלוגרמה: קצב אלפא, קצב בטא, קצב גמא ועוד. מקצבים מחליפים זה את זה בהתאם למה בדיוק האדם עושה כרגע. למשל, גלי אלפא מופיעים בזמן מנוחה, כשאנחנו לא עסוקים בכלום, אבל גם אנחנו לא ישנים; גלי דלתא תואמים לשינה עמוקה ללא חלומות; אם תשומת הלב מתמקדת במשימה כלשהי, ניתן לראות זאת ממקצבי התטא והגמא המהירים. יתר על כן, אזורים שונים במוח יכולים ליצור גלים שונים מכיוון שהם מבצעים משימות שונות. על ידי התבוננות בדינמיקה של מקצבים, ניתן לומר רבות על האופן שבו "מחלקות" המוח מתקשרות ביניהן וכיצד מתחלקות האחריות בפתרון משימות קוגניטיביות הקשורות לזיכרון, קשב וכו'.

במאמר שפורסם ב-Nature Neuroscience, ארל מילר וסקוט ברינקאט מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס מתארים את השינויים בפעילות גלי המוח הנלווים לזיכרון וללמידה. חוקרים לא התעניינו בזיכרון באופן כללי, אלא בצורתו, הנקראת מפורשת: הוא אחראי, למשל, על הקשר בין חפצים, אירועים וכו'. אנו מקשרים את המראה של אדם עם שמו, אבל אירוע מסוים עם המקום שבו זה קרה, כמו פעמים הודות לזיכרון מפורש. הוא נוצר תוך מאמצים מודעים פעילים מצד הפרט, והוא קיים לא רק בבני אדם, אלא גם בבעלי חיים.

בניסוי הראו לקופים זוגות תמונות, ולכן היה צורך ליצור קשרים חזקים בין חלק מהתמונות. הקופים למדו בניסוי וטעייה: הראו להם תמונות שוב ושוב, והם היו צריכים לנחש אם הם קשורים או לא. אם החיה ניחשה נכונה שהאובייקטים המתוארים קשורים זה לזה, היא קיבלה פינוק. במקביל, החוקרים תיעדו פעילות בהיפוקמפוס ובקליפת המוח הקדם-מצחית, שני אזורים במוח הממלאים תפקיד מפתח בלמידה. התברר שתדירות הגלים בהם השתנתה בהתאם אם הקוף נתן את התשובה הנכונה או השגויה. אם התוצאה תואמת את הציפייה, אז הופיע קצב בטא בתדר של 9-16 הרץ. אם התשובה הייתה שגויה, אז התדר ירד ל-2-6 הרץ, מה שהתאים לקצב התטא.

שינון קשור ליצירת מעגלים עצביים חדשים: קשרים סינפטיים בין נוירונים שומרים על "תא הזיכרון" במצב תקין. בעבר הוכח שעוצמת הסינפסות (כלומר, עוצמתן ויעילותן) תלויה בקצב שבו תאי עצב צריכים לעבוד: אם תדרי בטא מגבירים את המגעים הבין-תאיים, אז תדרי התטא, להיפך, מחלישים אותם. יחד עם התוצאות החדשות, אנו יכולים לדמיין את המודל הבא: התשובה הנכונה מעוררת פעילות בטא במוח, אשר, בתורה, מחזקת את המעגלים העצביים שנוצרו - אחרי הכל, הם זוכרים הכל נכון. אם לא, אז פעילות תטא תבטל את הזיכרון השגוי.

זו לא העבודה הראשונה על הקשר בין גלי מוח לזיכרון. אז בשנה שעברה פרסמה זוכת פרס נובל סוזומי טונגאווה מאמר עם עמיתים שדן בדברים דומים - כיצד המוח מתקן את הזיכרון אם הוא רואה תוצאה לא נכונה. ניסויים אלה נעשו על עכברים והתמקדו בהיפוקמפוס ובקורטקס האנטורינאלי (מרכז זיכרון ידוע נוסף). אז גילו מדעני מוח שמקצבי גמא משמשים אות לתיקון מידע, מסנכרן את העבודה של שני אזורים במוח.

כמובן שתהליך השינון מורכב מכדי להצטמצם פשוט לסירוגין של מספר סוגי גלים. לפי שינויים במקצבים חשמליים, אנו יכולים לשפוט את ההתנהגות של הרכבים גדולים למדי של תאים וחלקים שלמים של המוח ברגע שבו אדם צריך לזכור מידע חדש. מדוע סוג אחד של קצב מחליף אחר, איזה מנגנון קושר החלפה כזו עם זיכרון נכון או שגוי, החוקרים טרם גילו. אם כי ייתכן שבעתיד יהיו לנו ממריצי זיכרון שיעזרו למוח לעבור לקצב הנכון כשנצטרך לזכור משהו.