זכרון: מבט ממדעי המוח

ג'וש גולדברג, אירוע הקהל (תשפ"ג)

ההיפוקמפוס משנן את מה שנלמד ע״י זה שהוא מנגן לקורטקס את הזכרון הזה שוב ושוב והשינון הזה שמשודר לקליפת המח מאפשר לקורטס לאחסן את המידע לטווח ארוך. זאת אומרת, כמו בציווי של ושננת לבניך, כך גם המוח שלנו עובד.

במעמד הקהל בסוכות שלאחר שנת שמיטה אנו מצווים לקרוא בתורה. אפשר לשער שאחת המטרות היא לחזק את הזכרון של חוקי התורה וסיפוריה.

באופן דומה, קריאת התורה כל שני וחמישי ובשבתות, שנה אחר שנה מקבעת אצלנו את הזכרון בעל פה של מילות התורה.

לתהליך הזה של שמירת דבר שנלמד עתה כזכרון קוראים קונסולידציה של זכרון. הפיכתו מזכרון קצר טוח לזכרון ארוך טווח.

כיצד במח מיוצגים זכרונות וכיצד הם נשמרים?

המח בנוי ממאות מליארדי תאי עצב, נוירונים. הזכרון חייב להתבטא בפעילות החשמלית של הנוירונים.

אבל כמה נוירונים צריך עבור כל זכרון?

מבחינה היפותטית, בקצה אחד ישנה האפשרות שכל זכרון מוטבע בתא אחד המכונה בז׳רגון של מדעי המח grandmother cell. כאשר אני רואה או נזכר בסבתא שלי - התא הזה מופעל.

כמה שהמושג התיאורטי הזה נראה פנטסטי, כנראה שיש כאלה.

בניסוי בחולי אפילפסיה לפני ניתוח (ע״י הנוירוכירורג הישראלי יצחק פריד) מיפו לחולים את מוקד הפעילות החשמלית האפליפטית הפגומה באזור של המח שקוראים לו היפוקמפוס (בלטינית סוס ים, כי האזור הזה במוח נראה כך) כדי להסירו כירורגית. בזמן המיפוי רושמים את הפעילות החשמלית של תאים בודדים בהיפוקמפוס באמצעות אלקטרודות. במהלך הניסוי הזה הציגו לחולים מאות תמונות רנדומליות של בניינים, סלבז, חיות, מילים כתובות וכו׳. אצל חולה אחד מצאו תא שמגיב לתמונות של ג׳ניפר אניסטון (לא משנה מאיזו זווית או אפילו צללית) כנ״ל הלי בארי (כאשר במקרה שלה התא גם הגיה לתמונות של catwoman דמות שהיא שיחקה בסרטי באטמן, וכן את שמה כתוב כטקסט באנגלית. לא הכל תמונות של שחקניות, יש גם תאים שהגיבו למבנים ידועים כמו בית האופרה של סינדי או מקדשים בהאיים.

אבל תאורית ה grandmother cell מציבה לנו כמה בעיות ביניהן בעיה של שרידות. אם ילך התא הזה - יעלם הזכרון.בולכן תא הסבתא הוא ככל הנראה היוצא מן הכלל וייחודי לאיזורים מעטים במוח, בעוד שהכלל הוא שזכרונות מבוזרים במח (על פי רוב בקליפת המח, הקורטקס), ומיוצגים על ידי תבנית פעילות של תאים רבים.

לקידוד של זכרון ע״י פעילות משותפת של נוירונים קוראים ״אנגרמה״. האנגרמה מופעלת בזמן זיכרון, והיום יש ניסויים בבע״ח שמראים שאם מפעילים את תאי האנגרמה מעוררים את הזכרון. לדוגמא - הצליחו לזהות לסמן את התאים בהיפוקמפוס, שפעילOת בזמן העכבר למד לזהות אזור מסוים בכלוב שלו עם גירוי אברזיבי (לא נעים). ואז בזמן שהעכבר היה בכלוב אחר כאשר הפעילו רק את קבוצת התאים הזאת (יש כיום שיטות מדויקות כאלה) העכבר הגיב על ידי קפיאה במקום, כאילו הוא חווה את הזכרון.

אגב כמו בתמונה אותו תא יכול להשתתף באנגרמות שונות, כלומר יש יכולת של אחסון של כמה זכרונות שונים באותה קבוצת נוירונים. ואז עוסקים בשאלה במדעי מוח: מה מספר הזכרונות שרשת של N נוירונים יכולה לשמר, מה שנקרא הקיבול של הרשת.

כעת נחזור לקונסולודציה. כיצד היא מתבצעת?

התיאוריה המובילה היא שההיפוקמפוס הוא המקום שבו זכרונות חדשים מוחזקים כמו זכרון RAM של מחשב ומשם הם מועברים לאחסון ארוך טווח בקליפת המח.

אבל כיצד עושה זאת ההיפוקמפוס?

התשובה היא סוג של ״שינון״! מסתבר שאחרי שקבוצה של תאים בהיפוקמפוס פעילים בלמידה באופן סדרתי (לדוגמא בזמן שהעכבר נע לאורך מסילה), רואים את תבניות הפעילות הללו מתנגנות מאליהן חוזרות לאחר הלמידה כאשר העכבר זמן מנוחה או שינה.

כלומר, ככה״נ ההיפוקמפוס משנן את מה שנלמד ע״י זה שהוא מנגן לקורטקס את הזכרון הזה שוב ושוב והשינון הזה שמשודר לקליפת המח מאפשר לקורטס לאחסן את המידע לטווח ארוך.

ז״א כמו בציווי של ושננת לבניך, כך גם המוח שלנו עובד. הוא משנן את מה שנלמד וע״י כך יוצר זכרון ארוך טווח.

וגם כאן המקום לציין ששינה היא מאוד חשובה ללמידה.

חג שמח!

“Grandmother” neurons (

Distributed network coding

(from “Models of the Mind” by Grace Lindsay)

nature neuroscience VOLUME 14 | NUMBER 2 | FEBRUARY 2011

Hippocampus