ברוח תקופת המבחנים, החלטתי להתמקד הפעם בלמידה: מה גורם לנו לרצות ללמוד? איך למידה יכולה להשפיע לטובה על המוח? מהו תהליך ה-LTP, ואיך הוא תורם ללמידה? למה כשאנחנו לא ישנים כמו שצריך, זה משפיע על יכולות הלמידה שלנו? ואיך כל זה קשור לנהגי מוניות, למוזיקאים ולאנשים שיודעים יותר משפה אחת? בואו נתחיל – Class in session!
כל מה שאנחנו לומדים וחווים במהלך היום, בין אם מדובר בעובדה מפתיעה, אירוע רגשי, או פעולה מוטורית חדשה, מתחיל כגירוי שעובר עיבוד בזיכרון לטווח קצר. כשאנחנו ישנים, המוח מעבד את הזיכרונות מהיום העובר והופך את חלקם מזיכרונות לטווח קצר לזיכרון לטווח ארוך. נראה שהיכולת להיזכר כראוי בדברים שקרו לנו ביום מסוים או במידע שנלמד במהלכו קשורה באופן הדוק לכמות השינה שהייתה לנו באותו יום, אבל למה?
מחקר שבוצע בשנת 2013 הראה שתאים ספציפיים בהיפוקמפוס ירו כשהעכבר הנבדק ישן לאחר שלמד פעילות חדשה, אך הם לא ירו פוטנציאלי פעולה באופן רגיל¹. פוטנציאלי הפעולה נורו מאמצע האקסון, ונעו חזרה לכיוון גוף התא, כלומר התאים ירו הפוך את פוטנציאלי הפעולה. נראה שירי בצורה זו, שנעשה על-ידי הנוירונים שהיו מעורבים בלמידה, מאיץ את הלמידה שנחוותה – לאחר השינה החוקרים גירו באופן חשמלי אזור הסמוך לגוף התא של כל נוירון שהיה פעיל, והם ירו פוטנציאלי פעולה בעוצמה חזקה יותר מכפי שירו בעבר. כלומר במהלך השינה, נוירונים שמעורבים בתהליכי למידה מאמנים את עצמם, וכך יורים פוטנציאלי פעולה באופן יעיל יותר. עובדה זו מסבירה את הבעיה בלמידה על חשבון זמן השינה: הלמידה תהיה פחות אפקטיבית לאחר חסך שינה, כי הנוירונים בעצמם יהיו פחות אפקטיביים, פשוט וקל. אם כן, הנוירונים מחזקים את עצמם לנוכח תהליכי למידה, אבל זה לא הכל – נמצא שהנוירונים מחזקים גם את הקשרים הקיימים ביניהם. לנוכח מידע חדש, לא רק אנחנו לומדים - גם הנוירונים במוח לומדים איך להעביר ביניהם מידע באופן מהיר יותר ויעיל יותר. כשאנחנו לומדים משהו חדש, הנוירונים הרלוונטיים למשימה הופכים חשובים יותר. בזכות תהליך ה-LTP, הגברה סינפטית ארוכת-טווח (Long Term Potentiation), החיבורים הסינפטיים בין הנוירונים מתחזקים. הנוירונים פועלים ביעילות רבה יותר ביחד ולאורך זמן, הם צריכים להשקיע פחות אנרגיה כדי להעביר מידע האחד לשני². בקצרה, במהלך התהליך נוירון א' הופך מעורר בעקבות גירוי כלשהו, מעביר מסר לנוירון ב', ונוצרת תוצאה חיובית (מצאת את התשובה הנכונה לשאלה במבחן, או הצלחת לעשות עמידת ידיים, you name it). במידה והגירוי המעורר מוביל לתוצאה חיובית מספיק פעמים, יווצרו שינויים ארוכי-טווח בסינפסה בין הנוירונים. נוירון ב' יגביר את רגישותו למסרים העוברים מנוירון א' (על-ידי הגדלת כמות הרצפטורים בו) כך שהוא יוכל להסתפק בפחות מידע ממנו כדי להתחיל לפעול בעצמו. מדובר למעשה על למידה מבוססת חיזוקים, גירוי מוביל לתוצאה חיובית ולכן יש חיזוק של תבניות הירי הגורמות לכך.³
לא רק בנוירונים עסקינן
נראה ששינויים מבניים אינם שמורים לנוירונים בלבד: גם תאי גליה הופכים להיות פעילים במהלך למידה.¹ כשאנחנו לומדים משהו חדש, תאי הגליה גדלים וגם כמות המיאלין שהם שולחים, המבודדת את האקסון, עולה. מעבר לכך, קיימות השערות לפיהן ייתכן שבעקבות למידה, תאי גליה מתחילים להקיף אקסונים חדשים, בפרט אם הם מעוטי או חסרי מיאלין. טענות אלו הן משמעותיות מאוד, משום שנמצא ששכבת מיאלין עבה עוזרת לא רק לתהליכי למידה אלא למספר רב של תהליכים קוגניטיביים, ביניהם קריאה, יצירת זיכרונות, ואפילו יכולת קבלת החלטות. פעילות תאי הגליה יכולה לשפר את מהירות ההעברה הנוירונלית אפילו מעבר לשינויים הקורים בין הנוירונים, וכך להוביל ללמידה טובה יותר. בדומה לנוירונים, גם תאי הגליה משתנים במיוחד במהלך השינה.
כל השינויים שהוזכרו מהווים את הסיבה לכך שעדיף לפזר למידה למשך כמה ימים, במקום ללמוד כמה שיותר מידע בבת אחת: בלמידה לאורך זמן, הקשרים בין הנוירונים יכולים באופן הדרגתי ויציב להתחזק ביניהם ובינם לבין עצמם, ותאי הגליה גם הם יכולים להמשיך ולבודד אקסונים באופן מיטבי. אפילו רגע של 'אאוריקה', כשמשהו מסובך פתאום נעשה ברור, לא קורה באופן פתאומי, אלא כתוצאה מצבירה ממושכת של ידע. ככל שנלמד יותר ויותר מידע חדש תחת אותו נושא, יווצרו עוד ועוד זיכרונות המקושרים למה שלמדנו (בין אם מדובר בפיתוח חשיבה מתמטית או בניסיון להבין את הפילוסופיה של מדעי הקוגניציה). כשהנוירונים שמקושרים לזיכרון מתעוררים (כלומר, כשאנחנו חוזרים על תהליך הלמידה), הם יכולים לחזק חיבורים קיימים עם נוירונים אחרים שמעורבים גם הם בלמידה. עם הזמן, מידת הידע גוברת עד למצב שבו קיימים מספיק חיבורים נוירונליים רלוונטיים וחזקים לשם חיבור כל קצוות המידע לכדי הבנה שלמה ומקיפה – זהו, בעצם, רגע האאוריקה.¹
איזהו חכם? הלומד.
כבר מספר שנים מדובר על המוח הגמיש, והמושג פלסטיות (plasticity) הפך להיות שגור בהקשר זה. נפריד בין גמישות פונקציונלית, שהיא היכולת של המוח לנצל אזורים שאינם פגועים כדי לפצות על חוסר התפקוד של אזור פגוע; וגמישות מבנית, יכולת המוח לשנות את מבנהו כתוצאה מלמידה⁴. הנה כמה דוגמאות של גמישות מבנית, שממחישות את השינויים שהמוח חווה בתהליך הלמידה מעבר לרמת התא הבודד:
נמצא שההיפוקמפוס אצל נהגי מוניות בלונדון, שנדרשו ללמוד בעל-פה את רחובות העיר, היה גדול מהממוצע וכן ביחס לנהגי אוטובוס שלא נדרשו לשנן את מפת העיר⁵; אצל אנשים הדוברים לפחות שפה אחת, נמצא שהקורטקס הפריאטלי הנמוך (Left inferior parietal cortex) גדול יותר ביחס לאנשים המדברים שפה אחת בלבד. קורטקס זה הוא אזור מרכזי במוח, צומת המפגש בין הקורטקס האודיטורי, הקורטקס הוויזואלי והקורטקס הסומטו-סנסורי. נוירונים באזור זה יכולים לעבד גירויים ממספר סוגים, ויכולת זו גורמת לאזור להתמחות בכל הקשור למילים, בשל היכולת לעבד את צליל המילה הדבורה, מראה המילה הכתובה, תפקיד המילה בשפה ועוד⁶; אצל מוזיקאים מקצועיים שהתאמנו לפחות שעה ביום, נמצא שהחומר האפור היה גדול יותר (ביחס למוזיקאים חובבים או לא מוזיקאים). בנוסף, אזורים מסוימים שמעורבים בפעולות מוטוריות הושפעו גם הם.⁷
נראה שכל סוג של למידה, בין אם מדובר בלמידה מרחבית, למידה שפתית, שינון, או למידה מוטורית, משנה את איזור המוח הרלוונטי. בהיבט הזה, אפשר לחשוב על אזורי המוח השונים כמו שרירים שמתחזקים בהדרגה ככל שנעבוד עליהם.
אפשר לומר בביטחון שלמידה היא תהליך שמכיל רק יתרונות: למידה ממושכת של דברים חדשים תגרום לנו ללמוד דברים מהר יותר לאורך זמן, כתוצאה מהשינויים הרבים שעוברים הנוירונים – חיזוק הקשרים שהם מקיימים ביניהם, הגברת מהירות העברת פוטנציאלי פעולה – ועוזרת לשמור על המוח חד. בנוסף, למידה יכולה להיות מרגשת, וההתרגשות שיש בלמידת מידע חדש גורמת לפרץ דופמין בזמן הלמידה, שגורם לנו לרצות לחזור על התהליך.⁸ המוטיבציה להתחיל ללמוד אף פעם לא הייתה גבוהה יותר...
מקורות:
Perace Stevens A. (2014). Learning rewires the brain. https://www.sciencenewsforstudents.org/article/learning-rewires-brain
Wingeier B. (2018). What Processes Are Taking Place in Our Brains When We Learn New Things? Quora. https://www.forbes.com/sites/quora/2018/01/26/what-processes-are-taking-place-in-our-brains-when-we-learn-new-things/#70133c051f94
Long-term potentiation. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Long-term_potentiation#:~:text=In%20neuroscience%2C%20long%2Dterm%20potentiation,signal%20transmission%20between%20two%20neurons.
Cherry K. (2019). How Experience Changes Brain Plasticity. https://www.verywellmind.com/what-is-brain-plasticity-2794886#:~:text=Functional%20plasticity%3A%20The%20brain's%20ability,as%20a%20result%20of%20learning.
Jaber F. (2011). Cache Cab: Taxi Drivers’ Brains Grow to Navigate London’s Streets. https://www.scientificamerican.com/article/london-taxi-memory/#:~:text=The%20hippocampus%20is%20a%20seahorse,larger%2Dthan%2Daverage%20hippocampi.&text=In%20other%20words%2C%20taxi%20drivers,memory%20centers%20than%20their%20peers.
Researchers Explain What Happens to Your Brain When You Learn Something New. https://www.powerofpositivity.com/researchers-explain-learn-something-new/
Gaser. C, Schlaug. G. (2003). Brain Structures Differ Between Musicians and Non-Musicians. Journal of Neuroscience. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.23-27-09240.2003
Sterling C. (2017). What Happens to Your Brain When You Learn a New Skill? https://ccsuconed.wordpress.com/2017/07/25/what-happens-to-your-brain-when-you-learn-a-new-skill/#:~:text=Each%20and%20every%20time%20we,neural%20pathways%20stronger%20or%20weaker.&text=Your%20brain%20will%20continue%20changing,%E2%80%9Cplastic%E2%80%9D%20it%20will%20be.
שירי בן ארצי היא סטודנטית לתואר ראשון במדעי הקוגניציה והמוח, באוניברסיטת בן גוריון.