נושא:

שחייה וקוד הכישרון: פרק 4: על הקשר בין מדע המוח לתשתיות

גדי כץ
פורסם ביום שישי, 11/12/09
מאת גדי כץ מייסד TI ישראל

Any man who reads too much and uses his own brain too little falls into lazy habits of thinking
Albert Einstein

מדע המוח – תובנה מספר 1
כל הפעולות שלנו הן תוצאה של פולסים חשמליים שנשלחים דרך שרשראות של סיבי עצבים. למעשה המוח שלנו הוא מעין רשת ענקית של חוטים – 100 מיליארד חוטים שנקראים נוירונים המקושרים האחד לשני על ידי סינפסות. בכל פעם שאנו מבצעים פעולה כלשהי, המוח משדר אות דרך 'רשת החוטים/קווים' ישירות לשרירים. בכל פעם שמתרגלים מיומנות כלשהי: לשיר שיר, להניף מחבט, קריאת המשפט הזה – מעגל חוטי-חשמלי ספציפי 'נדלק' במוח – תנועה אחת של שחייה בעצם מערבת מעגל של מאות ואף אלפי 'חוטים'- סיבי עצבים.
כשאנחנו מבקשים לחבוט בכדור טניס, עוד לפני הפעולה, המוח מעבד נתונים מקדמיים (Inputs): אנחנו רואים את הכדור בדרך אלינו, מרגישים את פוזיציית המחבט ביד שלנו ומחליטים על החבטה. התוצאה, ה- Output, היא הפעולה עצמה: האותות החשמליים שעוברים בשרירים שלנו בתזמון הנכון ובעצם 'מכריחים' אותנו לצעוד לכיוון הכדור, לסובב את המתניים והכתפיים ואז את היד. הנקודה היא שאותם מעגלים ולא השרירים חסרי השכל שלנו הם השולטים, הם לוח הבקרה של כל פעולה, מחשבה ומיומנות. מעגל שאינו מחווט היטב (כמו ברגים משוחררים במנוע) יביא לפעולה לא מדויקת. מצד שני, מעגל מתוזמן ומהיר יביא לפעולה מסונכרנת ומדויקת.

מדע המוח – תובנה מספר 2
ככל שנפתח ונתרגל מעגל מסוים, נהיה פחות ופחות מודעים לשימוש שאנו עושים בו. כבני אדם, אנחנו מתוכנתים כדי להפוך מיומנויות לאוטומטיות ולאחסן אותן מהר ככל האפשר בתת המודע. יש לזה הסבר אבולוציוני – ככל שנוכל לעקוב אחרי מקסימום משתנים ולעבר אינפורמציה במהירות, מבלי להשקיע מחשבה בנושא, נוכל לזהות מצבים בהם הנמר הגדול אורב לנו מתוך הסבך. על כן, כל מיומנות, ברגע שנרכשה, הופכת לטבעית יותר, כאילו הייתה שם תמיד.

מכניקה ו- Myelin
בשנת 2006 התפרסם מחקר במגזין 'נפוץ' מאוד שנקרא Neuron אשר שפך אור על המכניקה ותהליך ייצור ה- Myelin. מסתבר שברגע שנורה אות חשמלי דרך סיב העצבים במעגל מסוים, תאים מיוחדים 'חשים' את האות החשמלי ודואגים להפריש Myelin שעוטף ומוסיף עוד שכבה של בידוד סביב אותם סיבי עצבים. על כן, ככל שהמוח יורה יותר סיגנלים, כך מופרש יותר Myelin שדואג לעטוף את הסיב בשכבות בידוד נוספות. ככל שיותר Myelin עוטף את סיב העצבים, האות החשמלי מהיר יותר. כמה מהר? בערך פי 100 מהר יותר מסיב ללא 'בידוד'.

השקעה בתשתיות
אז בעצם Myelin משמש כתשתית. מעין כביש. הפרשה של Myelin יכולה להפוך כביש צדדי לאוטוסטרדה מהירה. תעבורה של אותות שבעבר הייתה מוגבלת ל- 40 קמ"ש בכביש הצדדי, בעזרת Myelin הופכת לכביש בינעירוני מהיר.
זמן ההמתנה בין אות לאות, שכמובן נגזר ממהירות האות לאורך הסיב העצבי, מתקצר פי 30. העלייה במהירות האות והקיצור בזמן ההמתנה בין סיגנל לסיגנל, למעשה מגבירים את תהליך עיבוד המידע פי 3,000. פס רחב אמיתי…

תזמון זה הכל בחיים?
מסתבר שככל שמתבצעים יותר מחקרים בתחום, מתגלים עוד תפקידים ויכולות של ה- Myelin. יכולת נוספת של ה- Myelin היא לקבוע ולווסת את המהירות של הסיגנלים כך שאלו יגיעו לסינפסות ודרכן לשרירים בתזמון הנכון והאופטימלי ביותר. התזמון הוא חיוני מכיוון שנוירונים הם בינאריים (0 או 1): או שהם נורים או שלא. אין תחום אפור. הנוירונים פועלים-נורים רק אם הסיגנל שעובר דרכם הוא חזק מספיק כדי להגיע לסף מסוים שמפעיל אותם.
לצורך הדוגמה, נניח שמעגל מסוים או פעולה-מיומנות מסויימת דורשת שני סיגנלים שמצטרפים כדי לייצר סיגנל חזק כדי להפעיל נוירון מסוים: חתירה מושלמת בשחייה או חבטת טניס. אבל הנה הקאץ': כדי לייצר סיגנל חזק, שני הסיגנלים צריכים להגיע בתזמון מושלם – כמו שני אנשים שצריכים להגיע בריצה ביחד כדי להפיל דלת כבדה. רק כדי לסבר את האוזן: חלון הזמן שהם אמורים להגיע ביחד הוא 4 מיליוניות השנייה – חצי מהזמן שלוקח לדבורה לנפנף את 'כנפיה' פעם אחת. אם שני הסיגנלים לא מגיעים בהפרש של פחות מ- 4 מיליוניות השנייה – הדלת נשארת סגורה, הנוירון השלישי הקריטי לא מופעל וכדור הטניס נוחת מחוץ למגרש. מה שמאפשר לסיגנלים להגיע בדיוק המושלם זה החומר הלבן – ה- Myelin!

לבודד כבל טראנס-אטלנטי
ד"ר דאגלס פילדס, מנהל המעבדה לניוירוביולוגיה התפתחותית (Director of the Laboratory of Developmental Neurobiology) במרילנד ארה"ב אומר שזהו אחד התהליכים הכי סבוכים ומושלמים שאפשר למצוא בעיבוד והעברת מידע בין תא לתא. אבל התהליך הוא איטי: מספר שכבות ה- Myelin העוטפות כל סיב עצבים יכול להגיע ל- 50. זהו תהליך שיכול לקחת ימים ואף שבועות. עכשיו דמיינו עיטוף כזה לשני סיבים ואז למעגל סיבים שמכיל אלפי סיבים. זו משימה דומה לבידוד של כבל טראנס-אטלנטי… קבלו לינק רפוי למאמר של פילדס שמסביר את התהליך והקשר ללימוד מיומנות: Watching the Brain Learn

לבנות תשתית לאומית – התהליך בקליפת אגוז
בכל פעם שאנחנו מתרגלים תרגול עמוק של חבטת גולף או ניגון אקורד בגיטרה או מהלך פתיחה בשח, אנחנו מתקינים באיטיות 'פס רחב' במעגלים חשמליים במוח המורכבים ממאות אלפי סיבי עצבים. אנחנו משדרים-יורים סיגנל חשמלי, תאים מפרישי Myelin מזהים את הסיגנל ומפרישים מהחומר הלבן שעוטף כל סיב עצבי. בכל פעם שאנו יורים סיגנל-אות חשמלי, לאט לאט מתהווה שכבה נוספת אשר מעבה את שכבת הבידוד סביב הסיב (כמו הפלסטיק העוטף את חוטי הנחושת של כבל חשמל או טלפון). שכבת Myelin נוספת, מוסיפה בידוד לאורך הקו, משפרת את רוחב הפס ואת הדיוק של מעגל הקשור למיומנות מסויימת. זה בא לידי ביטוי בשיפור מזערי במיומנות ובמהירות.
על כן, מאמץ מנטלי הוא לא אופציונלי – הוא דרישה נוירולוגית: כדי לבצע אופטימיזציה של מעגל מיומנות, אנחנו חייבים בהגדרה לשדר סיגנלים לא אופטימליים; אנחנו חייבים לעשות טעויות ולשים אליהן לב – ללמד את המעגל לאט. כמובן שחשוב לשדר סיגנלים כל הזמן: לתרגל כדי לתחזק את ה- Myelin ולהוסיף עוד שכן אחרי הכל, Myelin היא רקמה חיה.