מדעני מכון ויצמן למדע גילו: סוג מסוים של למידה אפשרי תוך כדי שינה

פרופ’ נועם סובל ותלמידת המחקר ענת ארזי ממכון ויצמן למדע, הוכיחו כי הקשר בין ריחות לצלילים נלמד בזמן השינה

האם אפשר ללמוד תוך כדי שינה? במחקר שמתפרסם היום בכתב-העת המדעי “Nature Neuroscience” מראים פרופ’ נועם סובל ותלמידת המחקר ענת ארזי ממכון ויצמן למדע, כי הקשר בין ריחות לצלילים נלמד בזמן השינה. מתברר שכאשר ריחות מסוימים מוצגים אחרי צלילים במשך השינה, אנשים מתחילים לחוש את הריח כשהם שומעים את הצלילים בלבד – אפילו בהיעדר הריח. תופעה זו מתחוללת בשינה ובערות כאחד. במילים אחרות, אנשים מסוגלים ללמוד מידע חדש בזמן שהם ישנים, דבר שעשוי להשפיע באופן לא מודע על התנהגותם כשהם ערים.

בסיפור “המקצוע” של אייזיק אסימוב, משנת 1957, מתוארת חברה שכל הלימוד בה מתבצע באמצעים טכנולוגיים, בעת השינה. הצורך “ללקט מידע” באופן עצמאי ופרטני מזעזע את כל מי ששומע על האפשרות ה”פרימיטיבית” הזאת. לפי הסיפור הזה, אלה פניה של המציאות במאה ה-65. אבל בינתיים, במאה ה-21, הניסויים בלימוד תוך כדי שינה מורכבים במיוחד. למשל, החוקר חייב לוודא שהמתנדבים באמת ישנים, ונשארים כך במשך כל ה”שיעורים”.

הניסויים המחמירים ביותר של למידה מילולית בזמן שינה, לא הצליחו להראות תהליך של קליטת מידע חדש. אף-על-פי שיותר ויותר מחקרים מראים את החשיבות של השינה בלימוד ובגיבוש זיכרונות, איש לא הצליח להוכיח שקיימת למידה של מידע חדש במוח הבוגר בזמן שינה.

חברי קבוצת המחקר של פרופ’ נועם סובל במחלקה לנוירוביולוגיה, בשיתוף עם רופאים וחוקרים מבית-החולים לווינשטיין והמכללה האקדמית של תל אביב-יפו, החליטו לבצע ניסוי למידה אסוציאטיבית (התניה) שכרוך בחשיפת אנשים לצליל ומיד אחר-כך לריח, כך שהם “לומדים” לקשר בין השניים – ומגיבים אל שניהם בעת ובעונה אחת. לשימוש בצלילים ובריחות היו כמה יתרונות. הם אינם מעירים את האדם הישן (למעשה, ישנם ריחות שאפילו מקדמים שינה טובה), אבל המוח מעבד אותם ואפילו מגיב עליהם תוך כדי שינה. בנוסף, חוש הריח מציע מדד בלתי מילולי שאפשר לצפות בו – הרחרוח. החוקרים מצאו שבמקרה של חוש הריח, המוח הישן מתנהג כמו בשעות הערות: אנו שואפים עמוק בנוכחות ריח נעים, אבל עוצרים את הנשימה כשאנו מריחים ריח רע. את ההשתנות הזאת ברחרוח היה אפשר לרשום גם בזמן השינה וגם בערות. סוג זה של למידה, אף-על-פי שהוא נראה פשוט, קשור לאיזורי מוח האחראים על תפקודים גבוהים מסוימים – כולל ההיפוקמפוס, אזור שמעורב ביצירת זיכרונות.

בניסוים, המתנדבים ישנו במעבדה מיוחדת כשמצב השינה שלהם מנוטר. התעוררות בזמן ההתניה – אפילו לרגע – פסלה את התוצאות. במשך השינה הזאת, שמעו המשתתפים צליל מסוים, ואחריו הופיע ריח – לעתים נעים ולעתים לא נעים. לאחר מכן, נשמע צליל אחר ולאחריו שוב הורגש הריח. הפעם, הריח בעל מידת הנעימות ההופכית. במשך הלילה, ההתניה הזאת חוזקה באופן חלקי, כך שלעתים המתנדבים נחשפו לצלילים בלבד – ללא ריח. המתנדבים הישנים הגיבו לצלילים האלה כאילו לוו בריח – בשאיפות עמוקות או רדודות.

למחרת, אחרי שהתעוררו, המתנדבים שוב שמעו את הצלילים – ללא הריחות המלווים. על-פי דיווחיהם, הם לא זכרו את הצלילים והריחות – אבל דפוסי הרחרוח שלהם סיפרו סיפור אחר לחלוטין: בשמיעת הצלילים שהיו קשורים לריחות נעימים, הם שאפו עמוק, ואילו הצלילים האחרים – אלו שבאו לפני הריחות הרעים – גרמו לשאיפות קצרות ורדודות.

לאחר מכן, החוקרים שאלו האם הסוג הזה של למידה קשור לשלב מסוים של השינה. בניסוי שני, הם חילקו את מעגלי השינה לפי שנת תנועת עיניים מהירה (תע”מ) ושינה ללא תע”מ, ואז הפעילו את ההתניה באחד השלבים בלבד. להפתעתם, הם מצאו שהתגובה המותנית הייתה חזקה יותר בשלב התע”מ, אבל העברת האסוציאציה משינה לערות התחוללה רק בשינה ללא תע”מ. המדענים סבורים שבזמן שנת תע”מ, אנו עלולים להיות מושפעים יותר מגירוים בסביבתנו, אבל “שכחון החלומות” – שגורם לנו לשכוח את רוב חלומותינו – עלול לפעול על כל למידה שמתרחשת בשלב הזה של השינה. לעומת זאת, שינה ללא תע”מ הינה שלב שחשוב לגיבוש זכרונות, ויתכן שהיא גם ממלאת תפקיד חשוב בסוג הזה של למידה תוך שינה.

מחקר זה שהתבצע במעבדתו של פרופ’ נועם סובל, התמקד בחוש הריח. אבל במחקריה העתידיים, מתכננת ענת ארזי להרחיב את היריעה ולחקור את תהליכי עיבוד המידע החושי במוח במצבי הכרה שונים, לרבות שינה ותרדמת. בנוסף, ינסו לברר מה עוד אפשר לקלוט תוך כדי שינה. ענת ארזי: “עכשיו, שאנחנו יודעים שלפחות סוג אחד של למידה אפשרי במשך השינה, אנו רוצים לדעת איפה הגבול – איזה מידע אפשר ללמוד בשינה ואיזה אי-אפשר”.