מדעי המוח: דרך להבין איך המוח פועל

מטרת מדעי המוח הייתה באופן מסורתי להבין כיצד פועלת מערכת העצבים. הן מבחינה תפקודית והן מבחינה מבנית, דיסציפלינה זו רוצה לדעת כיצד המוח מאורגן. לאחרונה, הוא הרחיק לכת, מתוך רצון לא רק ללמוד כיצד המוח פועל, אלא גם כיצד הוא משפיע על ההתנהגויות, המחשבות והרגשות שלנו.

הקשר בין המוח הפיזי למוח הרעיוני הוא מה שעושה מדעי המוח הקוגניטיביים. זוהי תערובת של מדעי המוח ופסיכולוגיה קוגניטיבית. האחרון עוסק בידע של פונקציות גבוהות יותר כמו זיכרון, שפה וקשב. אז המטרה העיקרית של מדעי המוח הקוגניטיביים היא לקשר את תפקוד המוח ליכולות והתנהגויות הקוגניטיביות שלנו.

טכניקות שפותחו לאחרונה אפשרו מחקר חדש בתחום זה. מחקרי הדמיית עצבים הקלו על המשימה של קשר בין מבני בטון עם פונקציות שונות. כלי אחד שימושי במיוחד כאן: הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית, fMRI. כלים כמו גירוי מגנטי טרנסגולגולתי לא פולשני פותחו גם לטיפול במצבים פתולוגיים שונים.

ראשיתו של מדעי המוח

אי אפשר לדבר על ראשית מדעי המוח מבלי להזכיר את סנטיאגו רמון אי קג'אל, יוצר תורת הנוירון. תרומתו לבעיות של התפתחות, ניוון והתחדשות של מערכת העצבים חשובה גם היום ומדענים מוסיפים כל הזמן לעבודתו. אם אתה צריך לקבוע תאריך על תחילת מדעי המוח, זו תהיה המאה התשע-עשרה.

הדיסציפלינה התפתחה יחד עם פיתוח המיקרוסקופ. טכניקות ניסוי, כמו צביעת רקמות, ומחקר על המבנה והתפקוד של מערכת העצבים עזרו גם הם.

עם זאת, מדעי המוח וההבנה שלנו לגבי אופן פעולת המוח צמחו מתחומי ידע רבים ושונים. אפשר לומר שתגליות רבות במדעי המוח הן רב-תחומיות.

האנטומיה, האחראית על איתור כל החלקים הפנימיים המורכבים של הגוף, תרמה משמעותית. הפיזיולוגיה התמקדה באופן שבו הגוף פועל. הפרמקולוגיה, בתורה, התמקדה בחומרים חיצוניים ובהשלכות שלהם בגוף ובביוכימיה שלנו, תוך שימוש בחומרים המופרשים מהגוף עצמו, כמו נוירוטרנסמיטורים.

הפסיכולוגיה תרמה גם תרומה חשובה למדעי המוח באמצעות תיאוריות על התנהגות וחשיבה. עם השנים, הפסיכולוגיה התרחקה מנקודת מבט כזו של לוקליזציה. פרספקטיבה זו האמינה שלכל אזור במוח יש תפקיד ספציפי. כעת, החוקרים לוקחים פרספקטיבה פונקציונלית יותר במטרה להבין את התפקוד הכולל של המוח.

מדעי המוח הקוגניטיביים

מדעי המוח הוא תחום מחקר מדעי רחב. הוא כולל הכל, ממחקר יסודי ועד מחקר יישומי שעובד עם ההשלכות של מנגנוני התנהגות בסיסיים. בתוך מדעי המוח, מדעי המוח הקוגניטיביים מבקשים להבין כיצד פועלות תפקודים גבוהים כמו שפה, זיכרון וקבלת החלטות.

מדעי המוח הקוגניטיביים מתמקדים במצעים הנוירונים של תהליכים נפשיים. במילים אחרות, איזו השפעה יש להתנהגות ולמחשבות שלנו על המוח שלנו? זיהינו אזורים ספציפיים במוח האחראים על תפקודים תחושתיים ומוטוריים, אך אזורים אלה מייצגים רק רבע מכלל הקורטקס.

לתחומי ההתאגדות אין תפקיד ספציפי. במקום זאת, הם אחראים על פירוש, שילוב ותיאום פונקציות חושיות ומוטוריות. זה הופך אותם לאחראים לתפקודים נפשיים מעולים. קשה הרבה יותר לאתר את אזורי המוח השולטים בתפקודים כמו זיכרון, חשיבה, רגשות, תודעה ואישיות.

לזיכרון יש קישור להיפוקמפוס, אותו תמצאו במרכז המוח. בכל הנוגע לרגשות, אנו יודעים שהמערכת הלימבית שולטת בצמא וברעב (היפותלמוס), בתוקפנות (אמיגדלה) וברגשות באופן כללי. וזו הקורטקס שבו המוח משלב יכולות קוגניטיביות. זה המקום שבו נוצרת היכולת שלנו למודעות, המקום שבו אנו יוצרים מערכות יחסים ועושים חשיבה מורכבת.

המוח והרגשות

תחום אחד שמדעי המוח הקוגניטיביים עזרו לנו להבין הוא זה של רגשות. רגשות הם מכריעים בחייו של אדם. כולנו חווים אותם. אנו מבטאים את כל הרגשות באמצעות שינויים מוטוריים קרביים ותגובות סומטיות ומוטוריות סטריאוטיפיות, במיוחד תנועות של שרירי הפנים.

באופן מסורתי, מחקר ייחס רגשות למערכת הלימבית. זה עדיין נחשב נכון, אבל גילינו שגם אזורים אחרים במוח מעורבים.

אזורים אחרים אלה כוללים את האמיגדלה ואת ההיבטים האורביטאליים והמדיאליים של האונה הקדמית. אזורים אלה פועלים יחד כדי ליצור מערכת מוטורית רגשית. אותם מבנים המעבדים אותות רגשיים משתתפים במשימות אחרות, כמו קבלת החלטות רציונלית ואפילו שיפוט מוסרי.

הגרעינים המוטוריים הקרביים והנוירונים המוטוריים הסומטיים מתאמים את האופן שבו אנו מבטאים רגשות. רגשות והפעלת מערכת העצבים האוטונומית קשורים קשר הדוק.

להרגיש כל סוג של רגש, כמו פחד או הפתעה, יהיה בלתי אפשרי בלי לחוות קצב לב מוגבר, הזעה, צמרמורת... זה חלק ממה שהופך את הרגשות האלה לעשירים כל כך.

רגשות הם כלי הסתגלותי שמודיע לאחרים על מצב הנפש שלנו. מאפיינים משותפים הוכחו באופן שבו בני אדם מבטאים שמחה, עצב, כעס וכו'. למעשה, מחקר ראה קווי דמיון בין תרבויות שונות. זו אחת הדרכים שאנו צריכים לתקשר ולהזדהות עם אחרים.

זיכרון, האחסון של המוח

תחום אחד שמדעי המוח הקוגניטיביים עוסקים בו הוא הזיכרון. זיכרון הוא תהליך פסיכולוגי בסיסי הכולל קודיפיקציה, אחסון ושליפה של מידע נלמד. חשיבות הזיכרון בחיי היומיום שלנו הניעה מחקר מקיף בנושא. בנוסף, שכחה היא נושא מרכזי במחקרים רבים, שכן בעיות פתולוגיות רבות מגיעות עם אמנזיה, אשר מפריעה קשות בחיי היומיום של אנשים.

הסיבה שהזיכרון שלנו הוא נושא כל כך חשוב היא שהוא מהווה חלק גדול מהזהות שלנו. מצד שני, למרות ששכחה במובן הפתולוגי מדאיגה, האמת היא שהמוח שלנו צריך להשליך מידע חסר תועלת כדי לפנות מקום למידע חדש. אפשר לקרוא למוח מומחה למיחזור.

קשרים עצביים משתנים בהתאם לשימוש של אדם או אי שימוש בזיכרון. כאשר אנו שומרים מידע אך לאחר מכן לא משתמשים בו, הקשרים העצביים המעורבים נחלשים עד שהם נעלמים. כמו כן, כאשר אנו לומדים משהו חדש אנו יוצרים קשרים חדשים. כל מה שנלמד ויכולים לקשר עם זיכרונות קיימים יהיה קל יותר לזכור.

ההבנה שלנו לגבי אופן פעולת הזיכרון התרחבה מאוד בעקבות מחקר על אנשים עם סוג מאוד מסוים של אמנזיה. במיוחד, זה עזר לנו להבין טוב יותר את הזיכרון לטווח הקצר ואת הגיבוש של הזיכרון ההצהרתי.

המקרה המפורסם ביותר הוא זה של HM. הוא הדגיש את חשיבות ההיפוקמפוס ביצירת זיכרונות חדשים. אבל המוח הקטן, הקורטקס המוטורי הראשוני והגרעיני הבסיסי שולטים בזיכרון המוטורי.

שפה ודיבור

למדעי המוח הקוגניטיביים יש גם הרבה מה לומר על שפה. שפה היא מיומנות שמבדילה אותנו מבעלי חיים אחרים. היכולת לתקשר את המחשבות והרגשות שלנו בדיוק רב כל כך וכל כך הרבה ניואנסים הופכת את השפה לכלי התקשורת העשיר והשימושי ביותר שלנו. מאפיין זה, הייחודי למין שלנו, העניק השראה למחקרים רבים בנושא.

ההישגים של התרבות האנושית מבוססים, בחלקם, על שפה. הסיבה לכך היא שהוא מאפשר תקשורת מדויקת. היכולת הלשונית תלויה באינטגרציה של מספר אזורים מיוחדים בקליפת האסוציאציה באונה הטמפורלית והמצחית. אצל רוב האנשים, הפונקציות העיקריות של השפה נמצאות בהמיספרה השמאלית.

ההמיספרה הימנית דואגת לתוכן הרגשי של השפה. נזק ספציפי לאזורים אלה במוח עלול לפגוע בתפקודי שפה חיוניים. אפזיה עלולה להיגרם. אפזיה נראית שונה בהתאם לאדם. למשל, זה עשוי להיות כרוך בקשיים בניסוח, כמו גם בקושי בייצור והבנת שפה.

לא שפה ולא מחשבה נתמכות רק על ידי אזור אחד בודד במוח. במקום זאת, זה נובע מאסוציאציות בין מבנים שונים. המוח שלנו עובד בצורה כל כך מאורגנת ומורכבת שכאשר אנו חושבים או מדברים, הוא יוצר אסוציאציות בין אזורים. הידע הקודם שלנו משפיע על ידע חדש במערכת משוב.

תגליות גדולות במדעי המוח הקוגניטיביים

תיאור כל המחקרים הנוירולוגיים החשובים אינו בגדר מאמר זה. אבל התגליות הבאות הן מהחשובות ביותר מכיוון שהן שינו לחלוטין את מה שחשבנו על אופן פעולת המוח שלנו ופתחו אפיקים חדשים של חקירה. להלן מבחר מחקרים ניסיוניים חשובים במדעי המוח הקוגניטיביים ובמדעי המוח בכלל.

• נוירוגנזה (Eriksson, 1998). עד 1998, חשבנו שהנוירוגנזה התרחשה רק במהלך התפתחות מערכת העצבים. חשבנו שאחרי תקופה זו, נוירונים מתו ולא נוצרו חדשים. עם זאת, לאחר הממצאים של אריקסון, מדענים גילו כי נוירוגנזה מתרחשת אפילו בגיל מבוגר. המוח יותר פלסטי וניתן לגיבוש ממה שחשבו בעבר.
• קשר בחינוך, והתפתחות קוגניטיבית ורגשית (Lupien, 2000). במחקר זה, מדענים גילו את החשיבות של מגע פיזי עבור תינוקות במהלך גידולם. ילדים שהיה להם מעט מגע פיזי היו פגיעים יותר לליקויים בתפקודים קוגניטיביים. דיכאון ומצבי מתח גבוה השפיעו על הקשב והזיכרון שלהם יותר מאשר אצל ילדים אחרים.
• גילוי של נוירוני מראה (Rizzolatti, 2004). היכולת של יילודים לחקות מחוות הובילה לתחילתו של מחקר זה. נוירוני מראה, סוג של נוירון שמופעל כאשר אנו רואים אדם אחר מבצע משימה, התגלו. נוירונים אלה מקלים לא רק על חיקוי, אלא גם על אמפתיה, ולכן, על יחסים חברתיים.
• רזרבה קוגניטיבית (פטרסן, 2009). גילוי הרזרבה הקוגניטיבית היה גילוי חשוב ביותר. הוא מניח שלמוח יש את היכולת לפצות על פציעות בעצמו. גורמים שונים כמו שנות לימוד, עבודה שנעשתה, הרגלי קריאה ורשתות חברתיות כולם משפיעים על יכולת זו. למעשה, רזרבה קוגניטיבית גבוהה יכולה לפצות על נזקים במחלות כמו אלצהיימר.

העתיד של מדעי המוח הקוגניטיביים: "פרויקט המוח האנושי"

פרויקט המוח האנושי הוא פרויקט הממומן על ידי האיחוד האירופי. המטרה היא לבנות תשתית המבוססת על טכנולוגיות מידע ותקשורת (ICT). תשתית זו תספק למדענים ברחבי העולם מסד נתונים לתחום מדעי המוח. המטרה היא לפתח 6 פלטפורמות המבוססות על ITC:

• נוירואינפורמטיקה תספק נתונים ממחקרים נוירו-מדעיים מכל רחבי העולם.
• הדמיית מוח תשלב את המידע במודלים ממוחשבים מאוחדים לביצוע בדיקות שלא ניתן לבצע עם אנשים.
• מחשוב בעל ביצועים גבוהים יספק את טכנולוגיית מחשוב העל האינטראקטיבית לה זקוקים מדעני מוח למידול נתונים וסימולציה.
• מחשוב נוירואינפורמטיקה יהפוך מודלים מוחיים לסוג חדש של התקני חומרה הבודקים את היישומים שלהם.
• נוירו-רובוטיקה תאפשר לחוקרים במדעי המוח ובתעשייה להתנסות ברובוטים וירטואליים הנשלטים על ידי מודלים מוחיים שפותחו בפרויקט.

הפרויקט החל באוקטובר 2013 וההערכות הנוכחיות הן כי ייקח 10 שנים להשלמתו. הנתונים שנאספו במסד הנתונים העצום הזה עשויים להקל על העבודה במחקר עתידי. התקדמות בטכנולוגיות חדשות מאפשרת למדענים להבין יותר לעומק את המוח, אם כי למחקר הבסיסי יש עוד דרך ארוכה לעבור בתחום המרגש הזה.

ביבליוגרפיה

Cavada, C. Sociedad Española de Neurociencia: Historia de la neurociencia. Recuperado de http://www.senc.es/es/antecedentes

Eriksson, PS, Perfilieva E., Bjork-Eriksson T., Alborn AM, Nordborg C., Peterson DA, Gage FH (1998). נוירוגנזה בהיפוקמפוס האנושי הבוגר. רפואת טבע. 4(11), 1313-1317.

Kandell ER, Schwartz JH y Jessell TM(2001) Principios de Neurociencia. מדריד: מקגרו-היל/אינטראירופה.

Lupien SJ, King S., Meaney MJ, McEwen BS(2000). רמות הורמוני הלחץ של הילד עומדות בהתאמה למצבה הסוציו-אקונומי של האם ולמצבה הדיכאוני. פסיכיאטריה ביולוגית. 48, 976-980.

Purves, Augustine, Fitzpatrick, Hall, Lamantia, McNamara y Williams. (2007). Neurociencia( Tercera edición). בואנוס איירס: עריכה מדיקה פנורופאנה.

Rizzolatti G., Craighero L. (2004). מערכת המראה-נוירונים. סקירה שנתית של מדעי המוח. 27, 169-192.

שטרן, י' (2009). רזרבה קוגניטיבית. נוירופסיכולוגיה, 47(10), 2015-2028. doi:10,1016/j.neuropsychologia.2009,03.004