המוח שבתוך המוח: למה תא עצב אחד מתוחכם יותר מכל מחשב?

אנחנו יודעים שהמוח האנושי הוא היצירה המשוכללת והמתוחכמת ביקום. הפעם נדבר על תא אחד במוח. במשך שנים היה מקובל לחשוב שעיקר פלאו של המוח הוא במספר העצום של התאים שבו ובקשרים הרבים ביניהם. אולם בשנים האחרונות מתברר שהפלא אינו נמצא רק במערכת הגדולה; הוא מתחיל כבר בתא הבודד.

תא עצב, או נוירון, תואר במשך זמן רב כיחידה בסיסית של קליטה והעברה. הוא מקבל אותות מתאי עצב אחרים, מסכם אותם, ואם האות חזק דיו – הוא משגר דחף חשמלי הלאה. לפי תיאור זה, התא הבודד דומה לצומת בתוך רשת גדולה. משהו דומה ל"בייט" של מחשב, מתג שיכול להיות חיובי או שלילי. בינארי.

אבל המחקר המודרני הולך ומראה שתיאור כזה פשוט מדי. נוירון יחיד איננו רק מתג ביולוגי. הוא תא חי, מסועף, בעל חלקים פנימיים רבים, וכל חלק בו עשוי להשתתף בעיבוד המידע.

החידוש הגדול קשור בעיקר למה שמכונה "דנדריטים". הדנדריטים הם השלוחות המסועפות היוצאות מגוף תא העצב, ובהן מתקבלים רוב האותות המגיעים מתאי עצב אחרים. התא נראה כמו ראש, והדנדריטים נראים כמו שיער פרוע וארוך...

בעבר תיארו אותם לפעמים כמעין חוטי הולכה: ענפים שמביאים את המסר אל גוף התא. כיום ידוע שהם אינם רק כבלים המעבירים מידע. הדנדריטים עצמם מסוגלים לבצע עיבוד מקומי, להגיב באופן שונה לאותות שונים, ואף לייצר אותות חשמליים משלהם, ובהם מה שמכונה "קפיצות" או "דחפים" דנדריטיים, אות חשמלי שנשלח דרך תעלות סידן הנמצאות בתוך הדנדריטים. מחקרים בתחום הדנדריטים מתארים כיצד מה שנחשב בעבר להולכה פסיבית, נעשה כיום תחום שלם של חישוב עצבי מקומי.

כלומר, הדנדריטים אינם מוליכים אותות אל התא, אלא שחלק מהסיכום, המיון והתגובה יכולים להתרחש כבר בדנדריטים עצמם. ענף אחד עשוי להיות רגיש יותר לדפוס מסוים של קלטים, וענף אחר – לדפוס אחר. התא היחיד נעשה, אפוא, דומה למערכת קטנה של עיבוד מידע, שבתוכה קיימים אזורים שונים, תפקידים שונים ודרגות שונות של תגובה.

כיום מכנים אנשי מדע את הנוירונים הבודדים במוח "המוח שבתוך המוח". כל נוירון בודד מסוגל לבצע פעולות חישוביות מורכבות יותר ממה שסברו בעבר. עם זאת, שום תא אינו חושב "לבד", כולם חלק ממערכת חישוב כללית של המוח כולו. זה פשוט מאוד מסובך... בתוך תא אחד יש אלפי קשרים אפשריים, שלוחות מסועפות, תעלות יונים, תנועת סידן, שינויים בסינפסות וחלוקה פנימית של פעילות. זהו עולם שלם וזעיר של חישוב ופעולה.

לשם מה אנחנו צריכים שהחוטים, המוליכים, "יחשבו"? מדוע לא מספיק שהתא יחשוב? שאלה מצוינת. אחד הכיוונים המחקריים החדשים מציע כי הדנדריטים מפרידים סוגים של חוויות.

תחשבו על זה. אנחנו הולכים ברחוב, אנחנו שומעים, לא צליל אחד אלא הרבה, מדברים בטלפון, שומעים את המכוניות החולפות. נשמע גם אם מישהו יפנה אלינו וישאל משהו. אנחנו רואים המון דברים, שחלק מהם ממש חיוניים לנו, החל מהתנועה, האנשים מולנו, המקום שאנחנו מחפשים וכו'. אנחנו ממששים את הכביש עם הרגליים, את הטלפון עם היד, לפעמים את הארנק עם היד השנייה. אנחנו מריחים מאפייה, או לרוע המזל פח זבל. אנחנו שמים לב למי שהולך איתנו, מאות רבות של פריטים עוברים במוח בכל רגע. מי דואג למיין ולהפריד?

התיאוריה הזו טוענת שזו העבודה של החוטים. הם מכירים ומזהים דפוסים במציאות, ומעבירים את האינפורמציה למוח כשהיא ממוינת. דברים דחופים (רכב מתקרב, אזעקה, בור בכביש) עוברים במסלול חירום מיוחד, דברים זניחים (עלה שלכת נופל, פרסומת מהבהבת) נקלטים איכשהו.

רק אחרי ההפרדה הזו, המוח יכול ליצור תמונה שלמה ומרובדת, שבה אנחנו רואים ושמים לב לדברים החשובים, וברקע נמצאים הדברים החשובים פחות, ועדיין רואים, חשים ומרגישים את הכל.

אנחנו, בתודעה שלנו, מקבלים את הכל מן המוכן, אנחנו מסתכלים על הדף ורואים את המשפט, אנחנו לא מודעים לעבודה הקשה של המוח לזהות את האות, לחבר את האותיות למילה, להיזכר מה המשמעות של המילה. כל זה קורה בשברירי שניות. אנחנו פוגשים ברחוב אדם מוכר, ושואלים אותו מה שלום אחיו. זה לוקח פחות משנייה, אבל המוח עבד קשה בשביל זה. הוא ראה פרצוף, עיבד את תווי הפנים לתמונה, ושאל במאגרי הזיכרון של מי הפרצוף הזה. אחרי שהמוח נזכר בדמות, הוא נזכר בשם שלה, הוא נזכר איך מתאים לפנות אליה, ובמה מתאים להתעניין.

הדנדריטים אינם קווים חלקים. קוצים דנדריטיים, שהם בליטות זעירות על פני הדנדריטים, משמשים במקרים רבים כאתר קבלת הקלט הסינפטי, והם קשורים לשינויים בעוצמת הקשר בין תאים. בספרות המדעית מתואר כי קוצים אלה יכולים לשמש מקום אחסון לשינוי בעוצמת הסינפסה, וכך להיות חלק מהתשתית הביולוגית של למידה וזיכרון.

וכאן ההבדל המופלא בין מוח לבין מחשב. במחשב רגיל יש הפרדה ברורה בין יחידות עיבוד, זיכרון, הולכה ואחסון. במוח, לעומת זאת, אותם מבנים ביולוגיים משתתפים בכמה תפקידים יחד. תא עצב קולט, מחשב, משנה את עצמו, מגיב לעוצמת הקלט, מושפע מהיסטוריית הפעילות שלו ומתקשר עם תאים אחרים. לכן גם כאשר משווים את המוח לבינה מלאכותית או למחשב, ההשוואה מוגבלת מאוד. כל יחידה במוח היא מערכת ביולוגית דינמית.