מחקר חדש מראה שכדי לפענח דמות נתונה המוח שלנו משתמש בהרבה פחות תאים מכפי שסברו קודם לכן. למעשה, כל מה שצריך כדי לפענח ולזהות דמות נתונה הוא תא עצב בודד אחד
דיאן מרטינדייל, סיינטיפיק אמריקן
כשאתם רואים ידוען בשער של מגזין, מיד המוח שלכם מזהה את הדמות, תהליך שקורה כנראה בזכות תא עצב יחיד. מחקר חדש מראה שכדי לפענח דמות נתונה המוח שלנו משתמש בהרבה פחות תאים מכפי שסברו קודם לכן. ממצאים אלו יכולים לסייע לנוירוביולוגים להבין איך זיכרונות נוצרים ומאוכסנים.
רווחות מחלוקות והשערות רבות על איך בדיוק המוח האנושי קולט וזוכר דמות. בעשורים הקודמים התפתחו שתי גישות קיצוניות על כך. על פי גישה אחת, מיליוני תאי עצב עובדים יחד ומשלבים פיסות מידע שונות לכדי תמונה לכידה אחת, ואילו הגישה האחרת טוענת שכל עצם או אדם מוכרים על ידי תא עצב נפרד במוח. בשנות ה-60, כינה הנוירוביולוג ג’רום לטווין את רעיון תא העצב הנפרד בשם תיאוריית “התא של סבתא”, כלומר למוח יש תא עצב המוקדש אך ורק להכרת כל אחד מבני המשפחה. אם תאבדו תא עצב זה, לא תוכלו לזהות את סבתא. שנים רבות ביטלו מומחים את הגישה הזאת כפשטנית מדי. אבל רודריגו קיאן קירוגה מאוניברסיטת לסטר באנגליה ושותפיו למחקר החליטו לחקור עד כמה בררנים יכולים להיות תאי עצב יחידים. הקבוצה בדקה שמונה מטופלים שבמוחו של כל אחד מהם הושתלו 64 אלקטרודות זעירות לפני ניתוח לטיפול באפילפסיה (הליך לאיתור מקור התקפי האפילפסיה). אלקטרודות רבות מוקמו בהיפוקמפוס, אזור חיוני לאכסון זיכרון ארוך-טווח.
האלקטרודות רשמו את פעילות תאי המוח בשעה שכל מטופל הסתכל על תמונות רבות של ידוענים, של בעלי חיים, של חפצים ושל בניינים מפורסמים. שלב סינון זה קבע אילו מבין התמונות גורמות לפעילות עצבית חזקה של תא עצב אחד לפחות. לאחר מכן בחנה הקבוצה את התגובות לשלוש עד שמונה וריאציות של התמונות שנותרו לאחר הסינון.
במטופל אחד, הגיב תא עצב יחיד לשבע תמונות שונות של השחקנית ג’ניפר אניסטון, אך אותו תא עצב התעלם לחלוטין מ-80 תמונות אחרות של בעלי חיים, של בניינים ושל אנשים לא מפורסמים. “בפעם הראשונה שראינו תא עצב המגיב לשבע תמונות של ג’ניפר אניסטון, ולא לשום דבר אחר, ממש קפצנו מן הכיסאות,” נזכר קיאן קירוגה.
תוצאות דומות נצפו במטופל אחר עם תא עצב ייחודי לשחקנית האלי ברי. תא העצב הגיב לא רק לצילומים אלא גם לציורים ואפילו למראה שמה. יותר מזה, אפילו כשברי הוצגה מחופשת לאשת החתול, תא העצב עדיין פעל אם ידע המטופל שזו אכן היא. “תא עצב זה מגיב למושג המופשט האלי ברי ולא לסממן חזותי מסוים כלשהו. זה כמו לומר,: ‘אני לא אזכור כל פרט מן השיחה, אבל אזכור מה היה נושא השיחה.’ הדבר מרמז שאנחנו מאכסנים זיכרונות כרעיונות מופשטים,” אומר קיאן קירוגה. מלבד ידוענים, גם בניינים מפורסמים, כמו בית האופרה של סידני ומגדל פיזה, עוררו פעילות של תאי עצב יחידים.
“מעט מאוד מדענים היו חוזים מראש פעילות ברורה כל כך של תאי עצב יחידים בתגובה לאנשים מסוימים,” אומר צ’רלס קונור, נוירוביולוג באוניברסיטת ג’ון הופקינס. “כעת יהיה אפשר לראות בדיוק איזה מידע מיוצג על ידי תאים אלו, וזוהי נקודת התחלה ברורה למחקרים על קידוד זיכרונות.”
למרות שתאי העצב של “ג’ניפר” ו”האלי” מתנהגים בדומה לתא סבתא, אין פירוש הממצאים שתא מוח נתון יגיב רק לאדם או חפץ אחד, אומר כריסטוף קוך, מן המכון הטכנולוגי של קליפורניה, שהשתתף במחקר. תאים אלו מגיבים, מן הסתם, למגוון רחב של פריטים (מקצת תאי העצב הגיבו ליותר מאדם אחד או חפץ אחד). “אין אנחנו טוענים שאלו תאי סבתא, אבל לגבי דברים מוכרים, כמו בני משפחה או ידוענים, דברים שרואים לעתים קרובות, הנוירונים מחווטים ומגיבים באופן ספציפי מאוד, הרבה יותר ספציפיממה שסברו קודם לכן,” מסביר קוך.
הממצאים, שפורסמו בכתב העת Nature, יכולים להשפיע על חקר מחלות כמו שיטיון (דמנציה), אבל קיאן קירוגה מזהה יישום יותר תכליתי, להשתיל מכשירי תקשורת תותבים, או מה שמכונה קוראי מוח. “נוכל אולי לעזור למטופלים לתקשר עם העולם החיצון, כשמחשבותיהם יפוענחו על ידי מחשב,” הוא חוזה.
