מהם ״תאי ג׳ניפר אניסטון״
במוח?

בסוף שנות ה-60 של המאה הקודמת, מרצה למדעי המוח באוניברסיטת MIT בארצות הברית בידר את הסטודנטים שלו בסיפור בדיוני שהמציא: נוירולוג עזר למטופל לשכוח את כל הזיכרונות הקשורים לאימו, בפרוצדורה שהרסה את תאי העָצָב האחראים לזיכרונות אלה בלבד. המרצה לעג לרעיון שתאי עצב ספציפיים ומזוהים יכולים לאצור מושג מורכב כמו "אימא". המרצה קינח בבדיחה והוסיף שלאחר הניתוח המוצלח, אותו נוירולוג המשיך לחקר ״תאי סבתא״. אך המונח ״תאי סבתא״ היה מאז לרעיון תיאורטי מקובל והבדיחה הפכה למחקר העוסק בשאלה: האם תא עצב יחיד יכול להגיב לרעיון מורכב כגון אדם מסוים?

הרבה מאוד תאים צריכים לפעול כדי לבצע עיבוד בסיסי של כל המידע הנקלט במוחנו על העולם. תמונת דימות MRI של המסלולים העצביים מן העיניים ועד לקליפת הראייה במוח | מקור: Mark And Mary Stevens Neuroimaging And Informatics Institute / Science Photo Library

דרושים תאים מתמחים

זה שנים רבות, מעסיקה את תחום מדעי המוח הסוגיה: כיצד תאי עצב מופעלים ומתחברים זה לזה כדי לעבד את המידע הנקלט ולפענח על פיו את העולם הסובב אותנו? תהליך זה, שבו תאי העצב פועלים זה עם זה כדי לייצר ייצוג פנימי לעולם החיצון, לעבד את המידע ולייצר תגובה, נקרא קידוד. למשל, חקר של אזור המוח האחראי לעיבוד הראייה, הממוקם בקליפת המוח האחורית, העלה כי תאי עצב מסוגים שונים מקודדים מאפיינים שונים וספציפיים של הגירויים. אחד המאפיינים האלה, לדוגמה, הוא אוריינטציה: חוקרים מצאו כי תאי עצב שונים רגישים לגירויים חזותיים בזוויות שונות וספציפיות, ולכל תא יש ״אוריינטציית התמחות״ משלו. לפי ממצא זה, כדי לפענח תמונה מסוימת נדרשים תאים רבים שכל אחד מהם מתמחה בזיהוי ובעיבוד של מאפיינים אחרים, שהשילוב ביניהם יוצר במוחנו את התמונה השלמה. אם נביא בחשבון שהמידע מן הסביבה אינו כולל רק גירויים חזותיים, אלא גם גירויי קול ומגע, נבין שהרבה מאוד תאים צריכים לפעול כדי לבצע עיבוד בסיסי של כל המידע הנקלט במוחנו על העולם.

המודל הזה אינו חסכוני, כלומר דרושים תאי מוח רבים כדי לעבד גירויים מורכבים, מן הסוג שאנו נתקלים בו בלי הרף. נוסף על כך, דרושה יכולת הבחנה מופשטת כדי להיות מסוגלים לזהות אובייקטים שונים מאותה הקטגוריה כאשר המאפיינים הפיזיקליים שלהם שונים. חִשבו, למשל, על שולחן. כמה סוגי שולחנות יש? כדי לומר שמשהו הוא שולחן, בין שהוא עגול וקטן ובין שהוא גדול ומרובע, צריך תאי עצב שיקודדו משהו שהוא מעבר למאפיינים הפיזיקליים של האובייקט. בהתאם לכך, ישנה תיאוריה שלפיה זיהוי ושיוך של עצמים לקטגוריות ספציפיות כרוך בתאי עצב בעלי התמחות ספציפית יותר. ומה אם מדובר, כפי שתיאר המרצה מ-MIT, בזיהוי של אדם מסוים אחד? למשל, ג׳ניפר אניסטון?

האם כדי לזהות אותה אנו תלויים בתא עצב בעל התמחות ספציפית? ג'ניפר אניסטון | Featureflash Photo Agency, Shutterstock

תאים בעקבות רייצ'ל

"תאי ג׳ניפר אניסטון" הם תאי עצב במוח שחוקרים סברו כי הם מסוגלים לזהות מושג או דמות ספציפיים. ומדוע הם נקראים דווקא "תאי ג׳ניפר אניסטון"? משום שחוקרים מצאו אותם לראשונה כאשר גילו תא שהופעל בתגובה לדמותה של ג׳ניפר אניסטון, ולא הגיב על שום דבר אחר.

בניסוי מפורסם זה, מדענים נעזרו בחולי אפילפסיה שעמדו ממילא לעבור ניתוח הקשור למחלתם, והכניסו אלקטרודות לעומק המוח של המטופלים כדי לחקור שאלות נוספות. האלקטרודות הקליטו את פעילות תאי העצב באזור האונה הרקתית האמצעית, הקשור לזיכרון מפורש, כלומר זיכרון שניתן להביע במילים. החוקרים הציגו בפני המטופלים מגוון גירויים חזותיים, ובפרט תמונות וסרטונים של דמויות ויצירות מוכרות כמו ״משפחת סימפסון״, ״סיינפלד״ וכמובן ג׳ניפר אניסטון, הלא היא רייצ'ל מ"חברים". החוקרים מצאו שהתגובה של תאי העצב הייתה בררנית מאוד. הם הגיבו למושג מורכב ומופשט, אבל רק למושג זה ולא לאחרים. בדוגמה המפורסמת, תא עצב יחיד הגיב למגוון תמונות של ג׳ניפר אניסטון, לא משנה מה לבשה, מה היה הרקע של התמונה או מה הייתה תנוחת הגוף שלה. אותו התא פעל בתדירות נמוכה יותר כאשר בתמונה הופיע גם בן זוגה לשעבר של אניסטון, בראד פיט. לעומת זאת, תא זה לא הגיב כאשר הוצגו לנבדק תמונות של שחקנים ושחקניות אחרים, אישים ידועים אחרים, חיות או מקומות. בניסויי ההמשך התגלו תאים המגיבים באופן ספציפי למושגים מסוימים אחרים, בין היתר השחקן והבמאי סטיב קארל, וופי גולדברג ומגדלי התאומים.

אילו תאי עצב היו מילים אז המילים שהיו "מגיבות" למראה אבוקדו היו ירוק, עגול, פרי וכולי. קערת אבוקדו | Lyudmila Mikhailovskaya, Shutterstock

מבצע סבתא

ממצא זה עורר התרגשות רבה בקרב מדעני מוח, שכן מדובר בתגלית יוצאת דופן. האם אכן מדובר ב"תאי הסבתא" האגדיים? תאים המתמחים בזיהוי קטגוריות ספציפיות של אובייקטים, כמו פנים או ידיים, הוסברו לאחרונה במונחים של קידוד מפוזר (sparse coding), כלומר תגובה חסכנית של אוסף קטן של תאי עצב. כדי לתאר ביתר קלות את הרעיון הזה, נדמיין לעצמנו שתאי עצב הם מילים. אילו המוח היה אוסף של כל המילים המופיעות במילון, והיינו רואים אבוקדו, אזי המילים שהיו ״מגיבות״ הן: ירוק, עגול, מאכל וכו׳. האוסף הספציפי של המילים, או אם נחזור מהדימוי למציאות – תאי העצב, מסביר ומגדיר בעבורנו את החוויה שעברנו בעולם. 

בניגוד למודל של "תאי סבתא", שלפיו תאים ספציפיים יחידים מתמחים בזיהוי של אדם מסוים, תהליך הקידוד המפוזר הוא דפוס פעילות שאפשר למדוד אותו במדדים של זמן, מרחב ועוצמת התגובה. בקידוד מפוזר אין תא המוקדש כולו ספציפית לאבוקדו, אלא אסופה של תאים שכאשר הם פועלים בו־זמנית, הם יוצרים חוויה של משהו בעל כמה מאפיינים – גדול או קטן, רחוק או קרוב, בשל או רקוב. זהו "קידוד מפוזר". 

לפי מודל הקידוד המפוזר, ובניגוד למודל של "תאי סבתא", אין במוחנו תאי עצב שמתמחים באופן בלעדי בתגובה למושג מסוים. תא עצב אולי עשוי להגיב באופן בררני לגירוי ספציפי מאוד, כמו תמונות של ג'ניפר אניסטון, אבל זה אינו הגירוי היחיד שהוא מגיב עליו. את הרעיון הזה מחזקים ממצאים רבים שהתקבלו ממדידות של תאי מיקום (place cells). תאי מיקום הם תאים הנמצאים בהיפוקמפוס, אזור במוח הנמצא בעומק האונה הרקתית – שהיא האזור במוח שבו נמצאו תאי ג׳ניפר אניסטון – ופועלים בתגובה למיקום מסוים בעולם. למשל, ישנם תאי מיקום המגיבים כשאנחנו נכנסים לחדר השינה שלנו, לעומת תאים שמגיבים כאשר אנו עוברים לסלון או למטבח. עד כה, התאים נשמעים דומים ל"תאי ג׳ניפר אניסטון", מלבד זאת שהם מגיבים למיקום מסוים בִּמְקום לאדם מסוים. החוקרים הראו כי אוסף מסוים של תאים אומנם מגיב למיקום אחד ויחיד בעולם הפיזי, אך כאשר ישנם שני מקומות דומים או קרובים – יש תאי עצב משותפים המקודדים לשניהם. למשל, אם נטייל ברחוב הדומה במאפייניו לרחוב שאנו מתגוררים בו, יופעל אוסף תאי עצב החופף באופן חלקי לאוסף המופעל בזמן שהות ברחוב שלנו. הממצאים מראים כי ככל שהמאפיינים המרחביים של שני המקומות דומים, כך יש חפיפה רבה יותר בין קבוצות תאי העצב המגיבים עליהם. 

אם כך, תאים המשתתפים בקידוד מפוזר אינם מקודדים ישות נפרדת או בדידה אחת ויחידה, אלא הגירוי מתקיים בתוך יחס לגירויים אחרים, למשל שני גירויים דומים – כדוגמת הרחוב שאנו מתגוררים בו ורחוב דומה לו. המוח יוצר אם כך רשת של אסוציאציות בין פריטים מוכרים. החוקרים הראו, למשל, כי תא שהגיב לתמונות של דמות מסוימת מסרטי "מלחמת הכוכבים" הגיב גם לשמה הכתוב של הדמות – וגם לתמונה של דמות אחרת מאותה סדרת סרטים מפורסמת. אז אולי כך פועלים בעצם "תאי קונספט" – המונח שטבע בהמשך החוקר שזיהה לראשונה את תאי ג'ניפר אניסטון.

תרומתה של ג'ניפר אניסטון לעולם חרגה אם כך מעבר למסך הטלוויזיה שלנו. אין אנשים רבים שהעניקו את שמם לתיאוריה מדעית ולסוג של תאים, גם אם בסופו של דבר התברר שתהליך הזיהוי של מושגים מורכבים במוח מתרחש בצורה שונה מכפי שחשבו בתחילה. בכל אופן, אין ספק שהמונח "תאי ג'ניפר אניסטון" נשמע מלהיב יותר מאשר "תאי קונספט", שהוא המונח המקובל כיום.