גלגוליו של המוח

גיזום, ארגון מחדש, קישוריות וגם ניוון – איך המוח שלנו משתנה לאורך החיים, ואיך זה משפיע על תפקודנו?

המוח האנושי עובר שינויים רבים מיום היוולדנו ועד מותנו. חלקם קטנים ויומיומיים, למשל אלה שנוצרים כשאנו רוכשים מיומנויות חדשות או יוצרים זיכרונות. שינויים אחרים הם גדולים ומשמעותיים וניכרים היטב במבנה המוח ובתפקודו – ולכן גם באופיינו ובהתנהגותנו.

המוח האנושי הוא מקבץ גדול של תאי עצב, שביניהם ולצידם נמצאים כמה סוגים של תאי תמך שנקראים תאי גלִיָה. תאי העצב מתמחים בין השאר בקליטה ובעיבוד של מידע שמתקבל בחושים שלנו, ובהעברה מהירה שלו לתאי עצב אחרים ולאיברים כמו השרירים והבלוטות, כדי לחולל פעולה.

במוחו של אדם בוגר יש כ-86 מיליארד תאי עצב שמתקשרים אלה עם אלה דרך נקודות מפגש בין-תאיות שנקראות סינפסות. בצד אחד של נקודת המפגש נמצא הקצה של תא עצב שהעביר מידע, ומעבר לה נמצא תא אחר שמקבל את המידע ומצרף אותו לאותות דומים שקיבל מתאי עצב אחרים. תהליך הסיכום הזה יקבע אם התא יופעל ויעביר את האות העצבי הלאה.

כשתא עצב מופעל, בתגובה ישירה לגירוי חושי או בהשפעת אותות שקיבל מתאי עצב אחרים, משתנה המתח החשמלי שלו. המתח הזה יוצר אות חשמלי, שעובר לכל אורך זנבו של התא, הקרוי אקסון, ומגיע עד הטרמינל שבקצה שלו. מהטרמינל משתחררות מולקולות של מוליך עצבי – קבוצה של חומרים שמשמשים לתקשורת בין תאי העצב – שחוצות את הסינפסה ומגיעות לקולטנים של התא המקבל. בהתאם לעוצמת ההפעלה ולסוג הקשר בין שני התאים, ייקבע אם המסר יעבור הלאה.

מהלידה עד לבגרות:
השינויים הגדולים

ביסודו של דבר המוחות של כולנו דומים, במיוחד בראשית חיינו. בדרך כלל גם יש תפקידים קבועים לכל אחד מאזורי המוח. כלומר יש מאפיינים של חיבוריות בין חלקי המוח שטבועים בנו מלידה. תאי העצב הראשונים שנוצרים בעובר במהלך ההיריון מגששים את דרכם למפגש עם תאי העצב שאליהם הם מיועדים להתחבר, בהנחיית אותות כימיים שמראים להם את הדרך.

כל זה נכון להתפתחות הבסיסית של רקמת המוח. אבל השינויים שעוברים על המוח לאחר מכן, ובמיוחד אחרי הלידה, הם אישיים כמו טביעת אצבע. הם כוללים הבדלים במספר תאי העצב, ביעילות פעילותם, במספר הקשרים שביניהם ובחוזקם של הקשרים הללו. למשל לפעוטות יש הרבה יותר תאי עצב מאשר לאנשים בוגרים, ויש להם גם מספר עצום של סינפסות.

השפע העצבי הזה מאפשר לפעוטות לספוג כמויות אדירות של מידע וללמוד כל שפה ואת כל שאר הקודים התרבותיים שאליהם הם נחשפים. על כן הלמידה המוקדמת, בראשית החיים, חשובה במיוחד. זהו שלב של איסוף מידע, אך בה בעת יכולת עיבוד המידע שלנו בשלב הזה עדיין מוגבלת. כדי שיוכלו לעבד מידע בצורה מעמיקה, הפעוטות צריכים להיפרד מתאי העצב העודפים שלהם, וללמוד להשתמש בנותרים ביעילות רבה יותר, באמצעות שיפורים במבנה הסינפסות שמקשרות בין תאי העצב.

שינוי נוסף שמתחיל בשנות החיים הראשונות ונמשך עד לבגרות הוא תהליך המיאליניזציה, שמוביל לשיפור ניכר בהעברת האותות העצביים. בתהליך הזה, התאים עוברים שינוי הדרגתי שמייעל את תפקודם, בשעה שתאי התמך יוצרים שכבת בידוד סביב זנבו הארוך של תא העצבי, האקסון. הבידוד מסייע להולכת האות החשמלי, שצריך לעיתים לעבור מרחק רב לאורך האקסון. בתהליך הזה, שכבה של חומר שומני לבן בשם מיאלין עוטפת את ה"זנב" הזה ומאפשרת העברה מהירה יותר של מידע.

מספר התאים והיקף הקשרים ביניהם אינם מעידים בהכרח על יעילות התהליכים במוח. אדרבה – הגברת היעילות קשורה במידה רבה דווקא לצמצום מספר התאים והקשרים ביניהם. בסביבות גיל שנתיים, ובשנות הילדות הבאות, מתפתח במוח תהליך של "גיזום סינפטי", שיוצר שינוי ניכר במבנה המוח ובתפקודו. במהלכו, הקשרים והתאים העודפים שאיתם נולדנו מתכנסים ומתייעלים, כמותם פוחתת ונוצר המבנה היציב של מוחנו הבוגר.

התהליך הזה כולל מוות תאי מתוכנן והרס יזום של סינפסות, שמצמצמים את מספר תאי המוח שלנו בכ-15 אחוז ומפחיתים בשיעור דומה גם את הקשרים בין תאי העצב, וכך מאפשרים למוח להבשיל. במהלך ילדותנו מתנהלת במוחנו תחרות בין התאים על משאבים, והתאים שהצליחו ליצור קשרים משמעותיים מתוגמלים בהתאם ושורדים. כלומר הקשרים הפעילים הם אלה שנשארים.

הגיזום הסינפטי מתרחש בשלבים. תחילה רואים אותו באזורי מוח הקשורים לעיבוד חושי, בשעה שהילד קולט עוד ועוד מידע מסביבתו וחושיו מתעדנים ומשתכללים. לעומת זאת, האזורים המוחיים הקשורים לחשיבה מורכבת וקבלת החלטות מבשילים רק לקראת סוף גיל ההתבגרות. בגיל הזה רואים עיצוב מחדש של קליפת המוח הקדם-מצחית, שאחראית בין השאר על ויסות הרגש. הקליפה הקדם-מצחית היא חלק ממערכת התגמול במוח, שקשורה לרדיפה אחרי סיפוקים. לכן הגיזום הסינפטי בקליפה הקדם- מצחית, שבמהלכו יש ירידה של כ-50 אחוז בכמות הסינפסות, עשוי להסביר חלק משינויי ההתנהגות המזוהים עם גיל ההתבגרות, כגון חיפוש ריגושים ונטייה מוגברת לקחת סיכונים.

במחקר שנעשה בסוף שנות ה-70 מדדו החוקרים את כמות הסינפסות במוחותיהם של 21 אנשים שמתו בטווח רחב של גילים – החל בתינוקות שמתו בלידתם וכלה באנשים בני 90. בחינה של קליפת המוח הקדמית של כולם הראתה שהצפיפות הסינפטית במוח מייד אחרי הלידה הייתה דומה מאוד לזאת שרואים אצל אנשים בוגרים, אך הסינפסות נראו אחרת. בתחילת החיים הן היו קטנות ודקיקות, והחוקרים הגדירו אותן "לא בשלות". עוד נמצא שכמות הסינפסות עלתה במהירות אחרי הלידה והגיעה לשיאה במהלך השנה השנייה לחיים. לאחר מכן נצפתה ירידה במספרן, במיוחד בגיל ההתבגרות. במהלך החיים הבוגרים כמות הסינפסות נשארה פחות או יותר יציבה, ורק בגילים מתקדמים חלה שוב ירידה קלה במספרן. חשוב לציין שאין בכך כדי לקבוע שהמוח הבוגר לא משתנה, אלא שהשינויים מעודנים והדרגתיים יותר.

החיים הבוגרים:
שינויים קטנים

בכל גיל, הקשרים בין תאי העצב משפיעים על האופן שבו אנחנו חושבים. חלקם מייצגים זיכרונות ספציפיים, מושגים ופרטי מידע. בעקבות כל למידה, בכל שלבי חיינו, נוצרים קשרים חדשים בין תאי עצב. הקשרים הללו הם גמישים וניתנים לשינוי תמיד. החיבור בין שני תאי עצב יכול להתחזק או להיחלש בהתאם לנסיבות, והגמישות התפקודית הזאת מכונה גם פלסטיות מוחית.

התחזקות או היחלשות של החיבור בין שני תאי עצב – סינפסה – תבוא לידי ביטוי בשינויים במאפייניו. למשל ייתכן שהתא שמעביר את האות העצבי יפלוט כמות גדולה יותר או מעטה יותר של מוליכים עצביים, או שכמות הקולטנים בתא המקבל תעלה או תרד. כשסינפסה מתחזקת ייפלטו לתוכה יותר מוליכים עצביים, שייקשרו ליותר קולטנים בצד המקבל, וכך יגבר הסיכוי ליצירת אות חשמלי שיוביל את המסר העצבי הלאה.

שינויים במאפייני הסינפסה משפיעים עלינו מאוד. למשל בזיכרון, סינפסות שנחלשו או התרופפו שקולים לשכחה. בכל פעם שאנחנו חוזרים על פעולה, אנחנו מחזקים את הקשרים בין תאי העצב המעורבים בה, ולכן גם זוכרים אותה טוב יותר. כך אנחנו יכולים לשלוט במה שקורה בתוך המוח שלנו, ולבחור אילו קשרים נרצה לחזק. למשל, כדי להתמחות בתחום כלשהו עלינו להתאמן בו שוב ושוב, וכך לרכוש את המיומנות ולחזק את הקשרים בין תאי העצב המעורבים בו.

זיכרונות יכולים גם להשתנות, דרך תהליך של התגבשות מחדש (re-consolidation). כשאנחנו שולפים זיכרון, הוא נפתח במידה מסוימת לשינויים. כך זיכרונות מתעדכנים ונוספים להם הקשרים חדשים, ולפעמים הם עשויים אפילו לעבור שכתוב שמשנה את תוכנם. מחקרים על חולדות אכן הראו שאם מפריעים לתהליך ההתגבשות מחדש במהלך שליפה של זיכרון אפשר להחליש זיכרונות.

ליכולת הזאת יש שימושים חשובים בתחום ההתמודדות עם טראומות, כיוון שהיא מאפשרת לעבד מחדש את הזיכרון הטראומטי. מעבר למניפולציות שמתאפשרות באמצעות ההתגבשות מחדש, כמו שתילה או החלשה של זיכרון, יש לה גם משמעות יומיומית שמאפשרת גמישות ושינוי בכל פעם שאנחנו שולפים פריט מידע. למשל, אם למדנו שצבע השוקולד הוא חום או לבן, ואז מופיע בשוק סוג חדש של שוקולד שצבעו ורוד, נדע כעת שיש שלושה צבעים של שוקולד.

מעבר לשינויים בכמות הקשרים המוחיים ובמבנה שלהם, כיום אנו יודעים שבמוח גם נוצרים תאי עצב חדשים לאורך החיים. יצירת תאי עצב חדשים, שנקראת גם נוירוגנזה, מתרחשת באופן מוגבל ומקומי בלבד, אך ידוע שתהליך כזה מתרחש בהיפוקמפוס – אזור שממלא תפקיד מרכזי ביצירה ושליפה של זיכרונות ובלמידה. איננו יודעים מה חשיבותה של הנוירוגנזה ללמידה אצל בני אדם, אבל מחקרים הראו שבלעדיה חולדות מתקשות ללמוד דברים חדשים.

אם כך, בחיים הבוגרים שלנו, הגורם שאחראי על השינויים במוח הוא הלמידה. באמצעותה מתרחשים תהליכי שינוי בלתי פוסקים המתבטאים במספר הסינפסות, במאפייניהן, וביצירה של תאים חדשים.

זקנה:
סכנת ניוון

מה קורה למוחנו כשאנו מזדקנים? כאמור, בשנות ה-70 נמצא שהחל מגיל 74 בערך מתחילים לראות ירידה בכמות הקשרים במוח. עם זאת, יש גם ממצאים חדשים יותר שמציירים תמונה אחרת. לדוגמה, מחקר מהשנים האחרונות מדד את צפיפות הקשרים בין תאי העצב באמצעות טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET) – שיטת דימות לא פולשנית שמאפשר לצפות בתהליכים מהירים בגוף, למשל אלה שמתרחשים במהלך חילוף החומרים בתאים. החוקרים לא מצאו כל שינוי בכמות הסינפסות בין גיל 18 ל-85.

ובכל זאת, הזדקנות היא גורם הסיכון הראשון במעלה לרוב המחלות הניווניות של המוח. ההנחה המקובלת היא שמאחורי ההתפתחות של מחלות כאלה, ותהליכים אחרים של פגיעה בזיכרון ובחשיבה, נמצאים שינויים מקדימים שמתרחשים במבנה המוח ופוגעים באופן ישיר או עקיף בתפקודו. עם זאת, עדיין לא ברור לגמרי מהם השינויים הללו ומהם מנגנוני הפעילות שלהם. ממצאים מצטברים מצביעים על כך שהשינויים האלה מתחילים בתאי התמך, ובייחוד תאי מיקרוגלִיה שמעורבים בפעילות מערכת החיסון הפנימית של המוח.

נמצא קשר בין למידה – קריאה, פתרון חידות, שיעורי העשרה ועוד – לבין העמידות של מוחנו מפני מחלות ניווניות או דעיכה. מכאן עולה ההשערה שהשינויים המביאים לדעיכה נובעים מירידה בפעילות של תאי העצב. ממצאים מתרביות תאים תומכים בהשערה.

בהתאם לזאת פותחה בשנים האחרונות גישה טיפולית בשם "מסע בזיכרון", שבמסגרתה חושפים אנשים זקנים לתכנים ישנים שצפויים לעורר בהם זיכרונות ילדות, בתקווה להעיר מחדש קשרים ישנים בין תאי עצב. בהתאם לגישה הזאת יש כיום בתי אבות שמעוצבים בסגנון שנות ה-50, ושמשמיעים בהם לדיירים מוזיקה מימי נעוריהם, במטרה לעודד אותם לשלוף מידע מהזיכרון. מחקר משנת 2022 העריך את ממצאיהם של כמה מחקרים קטנים והסיק כי זקנים שנחשפים לטיפולי מסע בזיכרון נהנים משיפור בתפקודי החשיבה והזיכרון שלהם, מדווחים על איכות חיים גבוהה יותר, וסובלים פחות מדיכאון ומהפרעות נפשיות אחרות.

מאת:רותם מיקה

לכתבה>>

באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/