מדענים זיהו לראשונה סוג חדש של תאי עצב במוח האנושי, שמתמחים בתיעוד הזמן החולף

זוכרים את הפעם האחרונה שבה ישבתם במסעדה? זה היה בוודאי מזמן! מה הייתה המנה הראשונה שהזמנתם, ומה ביקשתם לקינוח? סביר להניח שאתם זוכרים לפחות חלק מהפרטים.

זיכרון מהסוג הזה מכונה זיכרון אפיזודי (אירועי), והוא חלק מהזיכרון האנושי לטווח ארוך. זיכרונות אפיזודיים משקפים חוויה אישית וכוללים שני סוגים עיקריים של מידע – זמן ומיקום, כלומר ה"איפה" וה"מתי". אחד המקומות המרכזיים שבו הזיכרון האפיזודי נשמר הוא באזור במוח שנקרא היפוקמפוס. בתוך המבנה המוחי הזה קיימת מעין מפה פנימית, שמיוצגת בו על ידי קבוצה של תאי עצב שכל אחד מהם מופעל בתגובה למקום אחר במפה המרחבית של המציאות שלנו. קיומה של מפה מנטלית כזאת הודגם כבר לפני כעשרים שנה במחקר שנעשה על נהגי מונית, ומגליה זכו על כך בפרס נובל בשנת 2014.

לעומת זאת, עד כה ידענו מעט מאוד על האופן שבו ממד הזמן נשמר בזיכרון. הקושי בזיהויו נובע בין השאר מכך שאין במוח שעון מרכזי אחד או קצב סטנדרטי כזה או אחר שמכתיב את שמירת הזיכרון. עם זאת, כבר בתחילת העשור הקודם זוהו בהיפוקמפוס של חולדות תאים שמסוגלים לתעד את מרכיב הזמן בזיכרון. ה"זמן" הזה אינו מדד קבוע למושגי השעה ביום או התאריך, אלא מדובר בתיעוד של סדר האירועים לאורך הזמן, כלומר מה קרה לפני מה. המחקרים האלו ייצגו התקדמות משמעותית, אך יש גבול למה שאפשר ללמוד על הנושא מחיות מעבדה, שכן זיכרון אפיזודי הוא תופעה מורכבת מאוד.

תא עצב בהיפוקמפוס | Robert Mcneil, Baylor College of Medicine, Science Photo Library
אחד המקומות המרכזיים שבו הזיכרון האפיזודי נשמר הוא באזור במוח שנקרא היפוקמפוס. תא עצב בהיפוקמפוס | Robert Mcneil, Baylor College of Medicine, Science Photo Library

ללמוד מהמוח האפילפטי

מאמר של קבוצת חוקרים מארצות הברית, שפורסם לאחרונה בכתב העת PNAS, חשף לראשונה את קיומם של תאים האמונים על תיעוד ממד הזמן במוח האנושי. הם בחנו לשם כך את האותות החשמליים באונה הרקתית, שבה נמצא גם ההיפוקמפוס, במוחם של 27 נבדקים שתרגלו שמירת זיכרונות ושליפתם. המידע על הפעילות החשמלית של תאי העצב התאפשר הודות למערכי אלקטרודות שהושתלו במוחם של חולי אפילפסיה של האונה הרקתית. ההשתלה עצמה נעשתה כהכנה לניתוח וללא קשר למחקר - החוקרים פשוט "ניצלו את ההזדמנות" וביקשו מהמטופלים לענות על שאלות.

כך מצאו החוקרים שני סוגים חדשים של תאי עצב שלא היו מוכרים עד כה במוח האנושי. הסוג הראשון הוא תאי זמן, שנכנסים לפעילות רק כשאנחנו ממלאים משימה זו או אחרת. בזמן פעולתם הם שולחים דחפים בקצב קבוע ויוצרים כך "שדה זמן" ספציפי למשימה. כשאנחנו שולפים את הזיכרון של האירוע, תאי הזמן מסוגלים לירות דחפים באותו קצב, וליצור כך ייצוג מנטלי של מעבר הזמן. מאחר שקצב הדחפים של תאי הזמן משתנה מאירוע אחד למשנהו, לא מדובר בשעון, אלא יותר בנקודת התייחסות. 

הסוג השני של תאי העצב החדשים שנמצאו שנמצא הוא תאי תיחום (ramping cells). התאים הללו פועלים במרוכז בתחילת אירוע ובסופו, וכך תוחמים את קידוד הזיכרון לאירועים ספציפיים. בנוסף, התאים הללו מסוגלים לקצוב את "תקופות הזיכרון" לתחומי זמן של שניות, דקות, שעות או ימים שלמים, בהתאם להפרשים בין פרקי הפעילות שלהם.

החוקרים מצאו שני סוגים חדשים של תאי עצב שלא היו מוכרים עד כה במוח האנושי: תאי זמן ותאי תיחום. אילוסטרציה של פעילות התאים האלו בהיפוקמפוס | Illustration by Melissa Logies
החוקרים מצאו שני סוגים חדשים של תאי עצב שלא היו מוכרים עד כה במוח האנושי: תאי זמן ותאי תיחום. אילוסטרציה של פעילות התאים האלו בהיפוקמפוס | Illustration by Melissa Logies

בניסוי חשפו החוקרים את הנבדקים לסדרות של מילים וביקשו מהם לשנן אותן. החוקרים מצאו כי עם תחילת השינון הופעלו יחד תאי התיחום ותאי הזמן, והמשיכו לפעול לכל אורך השינון. בסוף השינון תאי התיחום "כבו", ובעקבותיהם גם תאי הזמן. החוקרים מצאו שיכולתם של הנבדקים לשחזר במדויק את המילים הייתה תלויה בפעילות תאי הזמן ותאי התיחום במוחם: ככל שפעילותם במהלך השליפה דמתה לפעילותם במהלך הקידוד, כך השתפרה יכולתם של הנבדקים לזכור את המילים ואת הסדר שבו הופיעו. 

זיהויים של תאי הזמן ותאי התיחום מוסיף נדבך נוסף לידע שלנו על הזיכרון האנושי. הדרך שבה המוח מסוגל לשמור לא רק את מיקום האירועים אלא גם את סדר ההתרחשות שלהם נשענת על קיומו של "שדה זמן" מנטלי. עם זאת, מדובר עדיין בממצא ראשוני בלבד, שכן החוקרים בחנו רק את הפעילות החשמלית של תאי העצב ולא את סביבתם, את ההרכב הכימי שלהם או את השינויים שהם עוברים. נותרה אם כן עוד דרך ארוכה להבנת הזיכרון האנושי.

 

6 תגובות

  • אנונימי

    שאלה

    היי מאמר מעולה! ממש אדיר לקרוא את זה יש לי רק שאלה לגבי תאי התיחום שתוארו במאמר היה כתוב שם שהם מסוגלים לקצוב את "תקופות הזיכרון" לתחומי זמן של שניות, דקות, שעות או ימים שלמים, בהתאם להפרשים בין פרקי הפעילות שלהם. אבל כל אלה הם רק מונחי זמן מומצאים שבני האנוש המצאנו זאת אומרת הדרך שבה אנחנו בחרנו למדוד את הזמן תינוקות למשל לא יודעים את זה אז בהנחה ולמוח אין שום הכרה עם השיטה האנושית של מדידת זמן התאים עדיין יוכלו להקציב אותו?

  • ספיר חבושה-לאופר

    הגדרות אנושיות

    היי,
    תודה רבה על תגובתך!
    זו שאלה מצויינת, ואני מקווה שאוכל לענות עליה באופן מלא.
    כמו שאמרת, ההגדרות לשניות, דקות, ושעות הן בסופו של דבר מומצאות. עם זאת, הן גם מושרשות בשפה שלנו בתור התיאור לתחומי הזמן הנ"ל. תאי התיחום (ramping cells) מסוגלים לתחום זיכרון לקשת רחבה של תחומי זמן, ואלו הם פשוט סדרי הגודל בהם מדובר.
    חקר תפיסת הזמן אצל ילדים מפותח למדי, ואפשר למצוא מחקרים עליו כבר משנות ה-70. מרבית הספרות בנושא מתמקדת בהבנת צלילים, שהיא השלב הראשון בדרך לדיבור; כמו גם הבסיס לתקשורת חברתית והתמצאות מרחבית. הודות לכך, אנו יודעים שלתינוקות, אפילו כאלו שרק נולדו, קיימת תפיסת זמן בסיסית:
    https://www.jneurosci.org/content/29/47/14726.short
    https://www.jstor.org/stable/1128532?seq=1
    תפיסת הזמן לא תהיה "לדעת מה השעה", שכן זה מושג נלמד, אלא להבין את חשיבות סדר המילים במשפט, או "מה קרה לפני מה". ההבנה הראשונית של סדר כרונולוגי של ההתרחשויות מתחילה בשלבים המוקדמים ביותר לאחר הלידה, והולכת ומתפתחת לאחריה.
    יום מצויין!
    ספיר.

  • joseph arodi

    תאי הזמן במוח

    מעניין ביותר

  • מריה

    אחלה כתבה אבל לא הכי מובנת

    לא ברור לי מתוך הכתבה איך לאחר זיהוי הפעילות החשמלית של תאים מסויימים החוקרים הגיעו למסקנה שאלה תאי תיחום וזמן.

  • ספיר חבושה-לאופר

    חשיבות הקורלציה

    היי מריה,
    תודה רבה על תגובתך!
    הדרך בה החוקרים אפיינו את התאים כ"תאי זמן" או כ"תאי הבדלה" היא באמצעות הקורלציה שלהם לזיכרון הזמן.
    במקרה זה, טיב הזיכרון הושפע ישירות מיכולתם של התאים הנ"ל לשחזר את דפוס הירי ש"הוקלט" במהלך שמירת הזיכרון. ככל שדפוס הירי בשחזור דמה לדפוס הירי של הנוירונים במהלך שמירת הזיכרון, כך השתפרה יכולתם של הנבדקים לזכור את סדר המאורעות הנכון.
    ראוי לציין כאן שבמחקרים מסוג זה, המבוססים על אלקטרודות, עיקר האתגר הוא הפרדת אות מרעש, ואת זאת החוקרים ביצעו באופן יוצא מן הכלל במאמר הנוכחי, שכן הם הצליחו לבודד את דפוסי הירי של נוירונים בודדים.

  • אורון

    מאמר מאלף, תודה רבה