ניל ברג'ס: איך המוח שלכם אומר לכם היכן אתם נמצאים

כשאנחנו חונים בחניון גדול, איך אנחנו זוכרים היכן חנינו? הנה הבעיה שעומדת לפני הומר. ואנחנו עומדים לנסות להבין מה קורה בתוך מוחו.

אז נתחיל עם ההיפוקמפוס, שנראה בצהוב, שזה האבר של הזיכרון. אם יש לכם נזק שם, כמו באלצהיימר, אתם לא יכולים לזכור דברים כולל היכן החניתם את המכונית. שמו בא מהמילה הלטינית ל"סוס-ים," שלו הוא דומה. וכמו שאר המוח, הוא עשוי מנוירונים.

אז במוח האנושי יש בערך מאה מיליארד נוירונים. והנוירונים מתקשרים זה עם זה על ידי שליחת פעימות או קפיצות קטנות של חשמל דרך החיבורים שביניהם. ההיפוקמפוס בנוי משתי שכבות של תאים, המחוברות זו לזו בצפיפות. והמדענים החלו להבין איך עובד הזכרון המרחבי על ידי הקלטות מנוירונים בודדים בחולדות או בעכברים כשהם מלקטים מזון או חוקרים את סביבתם בחיפוש אחר מזון.

הבה נדמיין לעצמנו שאנחנו מקליטים נוירון יחיד בהיפוקמפוס של החולדה הזו. וכשהוא יורה זרם קטן של חשמל, תופיע נקודה אדומה ויישמע קליק. אז מה שאנחנו רואים זה שהנוירון הזה יודע מתי החולדה נכנסת למקום מסוים בסביבתה. והוא מאותת לשאר המוח על ידי שיגור קפיצת זרם חשמלי. אנחנו יכולים להראות את קצב הירי של הנוירון כפונקציה של מיקום החיה. ואם נקליט הרבה נוירונים שונים, נראה ירי מנוירונים שונים כשהחיה הולכת לאזורים שונים בסביבתה, כמו בתיבה המרובעת שנראית כאן. וביחד הם יוצרים מפה עבור שאר המוח, שמדווחת למוח ברציפות, "איפה אני עכשיו בסביבה שלי?"

תאי המיקום מוקלטים גם אצל אנשים. חולים במחלת הנפילה זקוקים לפעמים לניטור של הפעילות החשמלית במוחם. וחלק מהחולים האלה שיחקו במשחק וידאו שבו הם נוהגים בעיר קטנה. ותאי המיקום בהיפוקמפוס נדלקים ונעשים פעילים, ומתחילים לשלוח פעימות חשמל בכל פעם שעברו באזור מסוים באותה עיר.

אז איך תא מיקום יודע איפה נמצאים החולדה או האדם בסביבה שלהם? ובכן, שני התאים האלה מראים לנו שהגבולות של הסביבה חשובים במיוחד. התא העליון אוהב לירות בערך באמצע הדרך בין הדפנות של הקופסה בה נמצאת החולדה שלו. וכשמרחיבים את התיבה, מתרחב אזור הירי. התא התחתון אוהב לירות בכל פעם שיש דופן דרומית קרובה. ואם מציבים דופן נוספת בקופסה, התא יורה בשני המקומות בכל מקום שיש דופן דרומית כשהחיה חוקרת את הסביבה בתיבה שלה. אז זה חוזה את חישת המרחקים והכיוונים של הגבולות מסביב-- בניינים מוארכים וכו' -- שחשובה במיוחד להיפוקמפוס. ובאמת, בכניסות הקלט של ההיפוקמפוס, נמצאים תאים שמקרינים לתוך ההיפוקמפוס, שאכן מגיב בדיוק לגילוי של גבולות או שוליים במרחקים וכיוונים מסויימים מהחולדה או העכבר כשהם חוקרים את הסביבה.

והתא מימין, כפי שאתם רואים, יורה בכל פעם שהחיה מתקרבת לדופן או לגבול במזרח, אם זה הקצה או הדופן של תיבה מרובעת או הדופן המעוגלת של תיבה עגולה או אפילו המדרגה בקצה השולחן, שהחיות רצות עליה. והתא שם מימין יורה בכל פעם שיש גבול בדרום, אם זו המדרגה בקצה השולחן או אם זו דופן או אפילו רווח בין שני שולחנות שהורחקו זה מזה. אז זו דרך אחת בה אנחנו חושבים שתאי המיקום קובעים היכן החיה כשהיא בודקת את הסביבה.

אנחנו גם יכולים לבדוק היכן לדעתנו חפצים נמצאים, כמו דגל-מטרה זה, בסביבות פשוטות -- או באמת איפה יכולה להימצא המכונית. אז אנחנו יכולים לאפשר לאנשים לחקור את סביבתם ולראות את המיקום שהם צריכים לזכור. ואז, אם נחזיר אותם לאותה סביבה, הם בד"כ מצליחים לא רע להניח סמן היכן שחשבו שנמצאים דגל המטרה או המכונית שלהם. אבל בכמה ניסויים, יכולנו לשנות את צורת וגודל הסביבה כמו שעשינו עם תא המיקום.

במקרה ההוא, אנחנו יכולים לראות איך משתנה לדעתם מיקום הדגל כפונקציה של שינוי צורת וגודל הסביבה. ומה שאתם רואים, לדוגמה, זה שהדגל הוא היכן שהצלב היה בסביבה קטנה וריבועית, אך אם תשאלו אנשים היכן הוא היה, אבל הגדלתם את הסביבה, המקום בו הם חושבים שהדגל היה מתרחק בדיוק באותה דרך שמתרחק תא המיקום שיורה. זה כאילו אתם זוכרים איפה הדגל היה ע"י שמירת תבנית הירי של כל תאי המיקום שלכם של אותה סביבה, ואז אפשר לחזור למיקום ההוא על ידי תזוזה באזור וכך מתאמים את תבנית הירי הנוכחית של תאי המיקום עם התבנית השמורה. זה מנחה בחזרה למיקום שרוצים לזכור.

אבל אנחנו גם יודעים את המיקום שלנו באמצעות תנועה. כך שאם נבחר נתיב כלשהו שמוביל החוצה-- למשל אם חונים ותועים בטיול שלנו-- אנחנו יודעים הודות לתנועה שלנו, שאותה אנו יכולים לשלב בנתיב הזה בערך מהו הכיוון בחזרה. ותאי מיקום מקבלים גם סוג כזה של מידע נתיבים משולב מסוג של תא שנקרא "תא מערך".

וגם תאי המערך נמצאים בכניסות הקלט להיפוקמפוס, והם קצת כמו תאי מיקום. אבל עכשיו, כשהחולדה חוקרת את הסביבה, כל תא ותא יורים במערך שלם של מיקומים שונים שנפרשים במקביל לסביבה במערך טריאנגולציה רגיל להפליא. ואם מקליטים מכמה תאי מערך -- שנראים פה בצבעים שונים -- לכל אחד יש תבנית ירי בצורת מערך מול הסביבה, וכל מערך ירי של תא מוזח קלות יחסית לשאר התאים. אז האדום יורה במערך הזה והירוק בזה והכחול בזה.

אז יחד זה כאילו שהחולדה יכולה להציב מערך וירטואלי של מיקומי ירי מול הסביבה שלה-- קצת כמו קווי האורך והרוחב במפה, אבל בעזרת משולשים. וכשהיא זזה, הפעילות החשמלית יכולה לעבור מאחד התאים האלה אל התא הסמוך כדי לעקוב אחרי המיקום שלה, כך שהיא יכולה להשתמש בתנועות שלה עצמה כדי לדעת איפה היא נמצאת בסביבה.

האם לאנשים יש תאי מערך? ובכן, בגלל שלכל תבניות הירי בצורת מערך יש אותם צירי סימטריה, אותם כיוונים של המערך, שנראים כאן בכתום, אומרים שהפעילות נטו של כל תאי המערך בחלק מסוים של המוח אמורה להשתנות אם אנחנו רצים לאורך ששת הצירים האלה או רצים לאורך אחד מששת הצירים שביניהם. אז אנחנו יכולים להכניס אנשים לסורק דימות מגנטי ולתת להם לשחק במשחק וידאו קטן כמו זה שהראיתי לכם ואז לחפש את האות הזה. ובאמת רואים את זה בקליפה האנטורינית של מוח האדם, שהיא אותו חלק במוח בו רואים תאי מערך בחולדות.

וכעת נחזור להומר. הוא כנראה נזכר איפה מכוניתו במונחים של מרחק וכיוון אל בניינים מוארכים וגבולות מסביב למקום בו הוא חנה. וזה יהיה מיוצג על ידי הירי של תאים מאתרי-קצוות. הוא גם זוכר את הדרך בה יצא מהחניון, שמיוצגת בירי של תאי מערך. ושני סוגי התאים יכולים לגרום לתאי המיקום לירות. והוא יכול לחזור למיקום בו חנה על ידי תזוזה שמטרתה למצוא את המיקום בדרך המתאימה ביותר לתבנית הירי של תאי המיקום במוחו כרגע עם התבנית השמורה של המקום בו החנה את המכונית. וזה מנחה אותו חזרה לאותו מיקום בלי קשר לרמזים חזותיים כמו היכן המכונית באמת נמצאת. אולי היא נגררה אבל הוא יודע איפה היא היתה, לכן הוא יודע מאין להביא אותה.

אז מעבר לזיכרון המרחבי, אם נחפש את תבנית הירי דמויית המערך בכל המוח, נראה אותה בסדרה שלמה של מיקומים שתמיד פעילים כשאנחנו מבצעים כל מיני משימות זיכרון אוטוביוגרפיות, כמו להיזכר בפעם האחרונה שהלכנו לחתונה, לדוגמה. אז ייתכן שהמנגנונים העיצביים שקשורים לייצוג המרחב שסביבנו משמשים גם ליצירת דימויים חזותיים כדי שנוכל לפחות לשחזר את התמונה המרחבית, של הארועים שקרו לנו כשאנחנו רוצים לדמיין אותם.

אז אם זה היה קורה, זכרונותיכם יכולים להתחיל בתאי מיקום שמפעילים זה את זה דרך הקישוריות הצפופה ואז מפעילים מחדש תאי-גבול כדי ליצור את המבנה המרחבי של הסצנה שמסביב לנקודת הראיה שלכם. ותאי המערך יזיזו את נקודת המבט במרחב. סוג נוסף של תא, תאי כיוון הראש, שלא הזכרתי עדיין, יורים כמו מצפן לפי הכיוון אליו הפנים מופנות. הם יכולים להגדיר את כיוון הראיה ממנו אתם רוצים ליצור תמונה עבור הדימוי החזותי שלכם, ואז תוכלו לדמיין מה קרה כשהייתם באותה חתונה, לדוגמה.

אז זו רק דוגמה אחת לעידן חדש באמת במחקר הקוגניטיבי של מדעי המוח שבו אנחנו מתחילים להבין תהליכים פסיכולוגיים כמו איך זוכרים או מדמיינים או אפילו חושבים במונחים של הפעולות של מיליארדי נוירונים שונים שיוצרים את המוח שלנו.

תודה רבה לכם.

(מחיאות כפיים)