Transcript סרוקה רפס : תפסונ תורפס

:‫ספר הקורס‬
Larry Squire
:‫ספרות נוספת‬
Eric Kandel
The Nobel Prize in
Physiology or Medicine 2000
Mechanisms of memory / David Sweatt
The cognitive Neuroscience of Memory /
Howard Eichenbaum
‫ביולוגיה של זיכרונות \ ידין דודאי‬
‫מחקר הלמידה והזיכרון‬
‫השאלות כיצד מופיעה למידה וכיצד נשמר הזיכרון היו והינן מרכזיות ל‪3-‬‬
‫דיסיפלינות אינטלקטואליות‪:‬‬
‫במאה התשע עשרה המחקר היה שמור לפילוסופים‪.‬‬
‫במהלך המאה העשרים הפוקוס עבר למחקרים ניסויים יותר‪ ,‬בתחילה‬
‫מחקרים פסיכולוגיים ומאוחר יותר למחקרים ביולוגיים‪.‬‬
‫כיום המחקרים הפסיכולוגיים והביולוגיים שלובים אחד בשני ומפרים אחד‬
‫את השני‪.‬‬
‫שאלות בפרספקטיבה פסיכולוגית‬
‫שאלות בפרספקטיבה ביולוגית‬
‫כיצד הזיכרון עובד ?‬
‫היכן במוח אנחנו לומדים ?‬
‫האם יש סוגי זיכרונות שונים ? היכן אנו אוגרים את הזיכרון שנלמד ?‬
‫האם ניתן להבין את אגירת הזיכרון‬
‫ברמת תא עצב בודד ?‬
‫אם כך הדבר אז מהו המנגנון ?‬
‫אמצע המאה ה‪ 19-‬ניסויים מדעיים פותרים בעיות בכימיה ופיזיקה‬
‫עולה הרעיון שאולי גם בהתנהגות כדאי לנסות לבצע ניסויי ם במעבדה‬
‫‪-1880‬הפסיכולוג הגרמני ‪ Ebbinghaus‬היה‬
‫החלוץ אשר הכניס את מחקר הזיכרון למעבדה‪.‬‬
‫לקח ‪ 2300‬צירופים של הברות חסרות משמעות ושינן‬
‫בקפדנות‪ .‬לאחר השינון בחן את עצמו בפרקי זמן‬
‫שונים‪ .‬בנוסף מדד כמה חזרות נדרשו ואת הזמן‬
‫הנדרש ללמידת רשימת מילים‪.‬‬
‫‪Herman Ebbinghaus‬‬
‫‪1850-1909‬‬
‫בגיל ‪ 17‬נכנס לאוניברסיטה בבון‪.‬‬
‫ב‪1885-‬פרסם את ממצאיו פורצי‬
‫הדרך ‪Über das Gedchtnis‬‬
‫שתורגמו מאוחר יותר לאנגלית‬
‫"‪."on memory‬‬
‫זו הייתה ההוכחה המדעית הראשונה לתהליך‬
‫הדעיכה‪.‬‬
‫לאחר ‪ 9‬שעות‪ 60% -‬מההברות נשכחו‬
‫לאחר חודש‪ 75% -‬מההברות נשכחו‬
‫מגבלות ניסוייו של ‪ * -Ebbinghaus‬תנאי מעבדה סטריליים במנותק מחיי‬
‫היום יום‪.‬‬
‫* התאמץ לזכור הברות חסרות משמעות ולא חוויות אישיות עשירות ומגוונות‪.‬‬
‫* בחן רק את עצמו‪.‬‬
‫‪ 2‬עקרונות חשובים שנלמדו מניסוייו‪ )1 :‬לזיכרונות יש חיי מדף שונים ‪)2‬‬
‫חזרות גורמות לזיכרון להיות ארוך יותר‪.‬‬
‫כמה שנים אח"כ הפסיכולוגים הגרמנים ‪ Georg Muller‬ו‪Alfons -‬‬
‫‪ Pilzecker‬היציעו שהזיכרון אשר נשמר ימים נאגר עם הזמן‪ .‬הזיכרון‬
‫שנאגר עמיד בפני שינויים‪.‬‬
‫פסיכולוג חלוץ והפילוסוף ‪ Wiliam James‬פיתח את הרעיונות הללו‬
‫ויצר אבחנה חדה ואיכותית בין זיכרון לטווח קצר וזיכרון לטווח ארוך‪:‬‬
‫זיכרון לטווח קצר – נשאר שניות עד דקות‬
‫זיכרון לטווח ארוך – נשאר שבועות‪ ,‬חודשים ואפילו לכל החיים‬
‫‪Wiliam James‬‬
‫‪1842-1910‬‬
‫המהפכה הבהויוריסטית‬
‫באמצע המאה ה‪ )1859( 19-‬פרסם ‪ Charles Darwin‬את סיפרו המפורסם מוצא המינים‬
‫והביא למהפיכה בביולוגיה‪ .‬לפני דרווין ההתעניינות בהתנהגות בעלי חיים הייתה מצומצמת‬
‫למדי‪ .‬בספריו הבאים התמקד דרווין בהתנהגות בע"ח והשתמש בטיעונים אבולוציוניים להבנתה‪.‬‬
‫דרווין טען שתכונות מנטליות יש להן רצף ממין למין בדומה לתכונות מורפולוגיות‪.‬‬
‫לדוג' ביונקים רבים ישנה אותה תגובתיות לפחד‪ :‬אישונים מתרחבים‪ ,‬שיער סומר‪ ,‬פעימות לב‬
‫מהירות‪ .‬ההקבלה בתגובתיות מעידה על כך שמינים שונים התפתחו מאותו אב קדמון שהיה לו‬
‫את התכונות הללו‪ .‬מכיוון שהתנהגות משקפת את הפעילות של מערכת העצבים‪ ,‬ניתן להסיק‬
‫שפעילות המוח שעומדת בבסיס התנהגות הפחד דומה אם לא זהה בין המינים‪.‬‬
‫הרעיון שמע' העצבים של מינים שונים התפתחו מאב קדמון משותף ויש להם מנגנון משותף הוא‬
‫הרציונל העומד מאחורי השלכות של תוצאות ניסויים בחיות על בני אדם‪.‬‬
‫בעקבות רעיונותיו של דרווין הפסיכולוגיה הניסויית של הלמידה פרצה אז את דרכה‪.‬‬
‫רעיונותיו של ‪Darwin‬‬
‫הצלחתו של ‪Ebbinghaus‬‬
‫הפיזיולוג הרוסי ‪Ivan Pavlov‬‬
‫הפסיכולוג האמריקאי ‪Edward Thorndike‬‬
‫הפיזיולוג הרוסי ‪Ivan‬‬
‫‪Pavlov‬‬
‫גירוי חסר חשיבות כשלעצמו‬
‫רוכש מעמד של גירוי חשוב‬
‫כתוצאה מאסוציאציה של שני‬
‫גירויים‪.‬‬
‫למידה הקשרית (‪)associative learning‬‬
‫‪ )1‬התניה קלאסית ( ‪classical‬‬
‫‪)conditioning‬‬
‫הפרשת ריר‬
‫תגובה‬
‫בלתי‬
‫מותנת‬
‫גירוי‬
‫בלתי‬
‫מותנה‬
‫התניה קלאסית (‪)classical conditioning‬‬
‫הפרשת ריר‬
‫תגובה‬
‫בלתי‬
‫מותנת‬
‫גירוי‬
‫בלתי‬
‫מותנה‬
‫גירוי‬
‫מותנה‬
‫הפרשת ריר‬
‫תגובה‬
‫מותנת‬
‫גירוי‬
‫מותנה‬
‫‪ )2‬התניה תפעולית (‪)operant conditioning‬‬
‫תורנדייק התעניין כיצד בע"ח פותרים בעיות‪.‬‬
‫החיה לומדת לצמד בין ההתנהגות שלה לתוצאה‬
‫שקרתה בעקבות ההתנהגות‪.‬‬
‫מנוף‬
‫‪Edward‬‬
‫‪Thorndike‬‬
‫תיבת תורנדייק‬
‫(‪)Thorndike‬‬
‫סקנר המשיך מחקרים עם אסטרטגיה דומה כדי‬
‫לאמן חולדות‪ .‬חיזוק חיובי וחיזוק שלילי‪.‬‬
‫דוושה‬
‫האסכולה הבהביוריסטית טענה שבבסיס התנהגות קיימת רק למידה‬
‫קופסא שחורה‬
‫פלט‬
‫קלט‬
‫ניתן להתייחס אל הייצור החי או אל מוחו כאל קופסה שחורה שהמצוי בתוכה נעלם‪ .‬הגישה‬
‫גורסת‪ ,‬כי מעצם לימוד היחסים המפורטים שבין הקלט לפלט אפשר להסיק על מבנהו של‬
‫המנגנון המצוי בתוך הקופסה ומעבד את המידע‪ ,‬מבלי לפתוח את הקופסא כלל‪.‬‬
‫הבהויוריזם ברצונו להיות מדע טבעי ולחקור רק גירויים ותגובות‬
‫שניתן לראותם‪ ,‬איבד בדרך שאלות חשובות בתהליכים מנטליים‪.‬‬
‫הבהויוריסטים לא התחשבו בתהליכים קוגניטיביים המתרחשים כשאנו‬
‫לומדים וזוכרים‪ ,‬כגון מוטיבציה‪ ,‬חשיבה ‪ ,‬תכנון ועוד‪.‬‬
‫המהפכה הקוגניטיבית‬
‫במסורת המחקר של למידה וזיכרון הגישה הבהויוריסטית הייתה דומיננטית בתחילת המאה‬
‫העשרים‪ ,‬בעיקר בארה"ב‪.‬‬
‫אחד החלוצים לגישה יותר קוגניטיבית ופחות בהביוריסטית בהקשר ללמידה‬
‫וזיכרון היה הפסיכולוג הבריטי ‪Frederic Bartlett‬‬
‫במחקרו הוא הושיב אנשים ללמוד סיפורים ותמונות‪ .‬מניסויים אלו הוא הסיק‬
‫שהזיכרון הוא שברירי ורגיש לעוותים‪.‬‬
‫‪ Bartlett‬היציע ששליפת הזיכרון הינה מדוייקת לעיתים רחוקות‪.‬‬
‫שליפה אינה חזרה מילולית פשוטה של מידע שנאגר ומחכה לצאת החוצה‪,‬‬
‫אלא במהותו הינו תהליך שיחזור יצירתי‪( .‬קטע מדברי ‪.)Bartlett‬‬
‫‪Frederic Bartlett‬‬
‫‪1886-1969‬‬
‫ב‪ 1960-‬פסיכולוגים רבים הבינו את הבעייתיות שבבהויוריזם‪ .‬והרצון להבין‬
‫את הקופסה השחורה של הלומד והזוכר הולידה את התחום של‬
‫הפסיכולוגיה הקוגניטיבית‪.‬‬
‫לפסיכולוגיה הקוגניטיבית היו בעיות רבות ובעיקר שלתהליכים מנטליים קשה לגשת בצורה ניסויית‪.‬‬
‫כדי שהפסיכולוגיה הקוגניטיבית תפרח היה צורך בעזרה ביולוגית‪.‬‬
‫המהפכה הביולוגית‬
‫מרכיב תאי ומולקולרי‬
‫הבנת הקופסה השחורה‪:‬‬
‫ברמה של תאים וכיצד הם‬
‫מתקשרים אחד עם השני‪.‬‬
‫ברמה של מולקולות בתוך התא‬
‫עצמו‪ -‬דנ"א‪ ,‬רנ"א‪ ,‬חלבונים ועוד‪.‬‬
‫מרכיב מערכתי‬
‫מיפוי אלמנטים של פעילויות‬
‫קוגניטיביות באזורים ספציפיים‬
‫במוח‪.‬‬
‫מרכיב מערכתי‬
‫אחד החוקרים החשובים שהביא להכרה שיש מיקומים ספציפיים במוח לפעילויות‬
‫ספציפיות היה ‪.Paul Broca‬‬
‫האונה הפרונטלית בהמיספרה השמאלית בצרברום אחראית באופן‬
‫ספציפי על הדיבור‪.‬‬
‫איזור ברוקה‬
‫ברוקה עורר תחום מחקר שלם‬
‫של חיפוש אחר אתרים‬
‫קורטיקליים הקשורים‬
‫להתנהגויות ספציפיות נוספות‬
‫‪Paul Broca‬‬
‫נוירולוג צרפתי‬
‫רעיונות אלו של ברוקה גרמו לחוקרים לחשוב האם כל תהליכי‬
‫הזיכרון ממוקמים באזור אחד או האם הם מפוזרים בכל המוח?‬
‫פסיכולוגים רבים הטילו ספק שזיכרון יכול להיות פעילות נפרדת ‪,‬‬
‫אחת הסיבות לכך הייתה שאגירת זיכרון תלויה ומעורבת באזורים‬
‫רבים במוח‪.‬‬
‫‪ Lashley -1920‬פרו"פ לפסיכולוגיה בהרווארד מנסה למקם זיכרונות‬
‫במוח‪.‬‬
‫אימן חולדות במבוך פשוט‬
‫לאחר ‪ 20‬יום‬
‫הסיר אזורים שונים בקורטקס‬
‫בחן שוב את החולדות במבוך‬
‫הקורטקס עובד כמכלול‬
‫הייתה קורלציה בין חומרת הפגיעה‬
‫בזיכרון במבוך לבין הגודל של‬
‫האיזור הקורטיקלי שהוסר אך לא‬
‫הייתה חשיבות לאיזור שהוסר‪.‬‬
‫בסוף הקריירה שלו כותב לשלי‬
‫שהוא נכשל במציאת מקום לזיכרון‪.‬‬
‫חשיבות מחקרו של ‪:Lashley‬‬
‫אין מרכז יחיד במוח שבו כל הזיכרונות נשמרים‪ .‬לחלקים רבים של המוח יש‬
‫תפקיד‪.‬‬
‫חסרונות במחקריו של ‪:Lashley‬‬
‫מטלת הלמידה לא התאימה למחקר על מיקום הזיכרון כיוון שהיא הייתה תלויה‬
‫בהרבה יכולות מוטוריות וסנסוריות‪( .‬הסרת חלק מהקורטקס שקשור בחוש‬
‫המישוש גרמה לכך שהחיה השתמשה בהרחה וראיה כדי לזכור)‪.‬‬
‫הסרת חלקי המוח הייתה רק מהקורטקס הצרברלי כלומר החלק החיצוני של‬
‫המוח‪ ,‬לא הייתה הסרה של חלקים עמוקים יותר‪.‬‬
‫‪ - Hebb‬פסיכולוג קנדי ניסה להסביר את ניסיונותיו של‬
‫‪:Lashley‬‬
‫אגירת הזיכרון מפוזרת בכל הקורטקס והאזורים מציגים‬
‫יחד את האינפורמציה (על הסרת אזור מסוים החלקים‬
‫הנותרים יפצו)‪.‬‬
‫רעיון זה הוכיח את עצמו בניסויים מאוחרים יותר‪.‬‬
‫‪Hebb Donald‬‬
‫)‪(1904-1985‬‬
‫האבחנה המודרנית היא שזיכרון‬
‫מפוזר במידה רבה‪ ,‬אך אזורים‬
‫שונים אוגרים אספקטים שונים‬
‫מהשלם‪.‬‬
‫ישנה מעט חפיפה בין האזורים‬
‫לאזורי מוח ספציפיים ישנן משימות‬
‫מיוחדות וכל אזור תורם בצורה‬
‫אחרת לאגירת הזיכרון השלם‪.‬‬
‫‪ – Penfield‬נוירוכירורג ממונטריאול החל עם‬
‫הרעיון הראשוני שאספקטים מסויימים של זיכרון‬
‫יכולים להיות קשורים לאונה הטמפורלית‪.‬‬
‫‪ Penfield‬הסיר חלקים מהמוח של אנשים שעברו‬
‫התקפים אפילפטיים אשר היו מוגבלים לאזורים‬
‫מסויימים בקורטקס‪.‬‬
‫תוך כדי הניתוח נתן‬
‫גירויים חשמליים‬
‫לאזורים מסוימים‬
‫בקורטקס‪.‬‬
‫‪Wilder Penfield‬‬
‫חסרונות ניסוייו‪:‬‬
‫אחוז נמוך של החולים סיפר על הרגשות‬
‫מסוימות‪.‬‬
‫כל החולים היו עם מוח שעובר התקפים‬
‫אפילפטיים‪.‬‬
‫החולים סיפרו שאת הדברים שראו או שמעו‬
‫הם חווים גם בהתקף‪.‬‬
‫הסיפורים היו פנטזיות שדמו לחלומות ולא‬
‫לזיכרונות‬
‫ואז‪...‬‬
‫ב‪ 1957-‬היגיע החולה ‪ H.M.‬לניתוח‪.‬‬
‫בניתוח הסירו לו את ה‪medial temporal lobe-‬‬
‫הכוללת את ההיפוקמפוס והאמיגדלה‪.‬‬
‫אחרי הניתוח ההתקפים פחתו אך הסרת האונה‬
‫גרמה לבעיות זיכרון קשות‪.‬‬
‫• זיכרון לטווח קצר היה נורמלי‬
‫• זיכרון לטווח ארוך לאירועים שקרו לפני הניתוח‬
‫היה נורמלי‬
‫• איבד את היכולת להעביר זיכרונות קצרי טווח‬
‫חדשים לזיכרונות ארוכי טווח‬
‫• בעיה של התמצאות במרחב‬
‫‪( Milner‬קולגה של ‪ – )Penfield‬חקרה את החולה‪.‬‬
‫‪Brenda Milner‬‬
‫‪ Milner‬בתחילה חשבה שהסרת האונה הטמפורלית משפיעה על כל סוגי‬
‫הזיכרון‪.‬‬
‫‪ H.M.‬בדומה לאנשים נורמליים‪:‬‬
‫• מטלות מוטוריות חדשות‬
‫• למידות לא אסוציטיביות‬
‫• למידות אסוציטיביות‪ -‬התניה קלאסית ואופרנטית‪.‬‬
‫מסקנותיה של ‪ Milner‬היו‪:‬‬
‫• הרעיון של ‪ Lashley‬על המוח כיחידה אחת אינו נכון‪.‬‬
‫• ‪ medial temporal lobe‬קשורה בהפרדה של זיכרונות מידיים לזיכרונות ארוכי‬
‫טווח‪.‬‬
‫• אונה זו אינה קשורה בלמידה לטווח קצר ואינה שומרת זיכרונות ארוכי טווח‬
‫שכבר נאגרו‪.‬‬
‫• זו הייתה ההוכחה הניסויית הראשונה שיש יותר מסוג אחד של זיכרון‪.‬‬
‫המרכיב התאי והמולקולרי‬
‫הנוירון‪ -‬היחידה הפונקציונלית הבסיסית של המוח‬
‫בתחילת ‪ 1800‬הומצא המיקרוסקופ‪.‬‬
‫‪ -1839‬תאודור שוואן היציע את תאוריית התא‪ :‬כל רקמה מורכבת מיחידות מיקרוסקופיות הנקראות תאים‪.‬‬
‫תאודור שוואן‬
‫זואולוג גרמני‬
‫עד המצאת המיקרוסקופ רקמת העצבים‬
‫נחשבה כמו בלוטה המפרישה חומרים לגוף‪.‬‬
‫המיקרוסקופ חשף את המבנה הנכון של‬
‫רקמת תאי מערכת העצבים‪.‬‬
‫רקמה עצבית הפכה לנושא מדעי נפרד במאה ה‪ 19-‬בזכות ‪ Camillo Golgi‬ו‪-‬‬
‫‪ Santiago Ramon Cajal‬אשר תארו בפירוט את תאי העצב‪.‬‬
‫גולג'י המציא שיטת צביעה שחשפה את המבנה של הנוירון מתחת למיקרוסקופ ורמון‬
‫כחל המשיך את אותה צביעה‪.‬‬
‫מערכת העצבים‬
‫מורכבת מתאים‬
‫בודדים‪.‬‬
‫דוקטרינת‬
‫הנוירון‪.‬‬
‫המוח הוא יוצא מן הכלל‬
‫מתאוריית התא‪ .‬הנוירונים‬
‫מתאחים ליצור רשת‪.‬‬
‫צביעתו של גולג'י‬
‫‪Santiago Ramon Cajal‬‬
‫‪Camillo Golgi‬‬
‫היסטולוג איטלקי‬
‫כבר בסוף המאה התשע עשרה הבינו שרב תאי העצב הבוגרים אינם‬
‫יכולים להתחלק‪.‬‬
‫עובדה זו גרמה לנוירואנטומיסט האיטלקי ‪Cajal‬‬
‫להציע היפותיזה‪:‬‬
‫החוזק של קשרים סינפטיים אינו קבוע וניתן לשנותו‪.‬‬
‫השינויים נגרמים כתוצאה מפעילות עצבית‪.‬‬
‫למידה קשורה לשינויים הסינפטיים הללו וגורמת‬
‫לשינויים מתמשכים בחוזק של הקשרים הגורמים‬
‫לשינויים אנטומיים‪ .‬ההמשכיות של השינויים‬
‫האנטומיים הללו משמשים כמנגנון לזיכרון‪. .‬‬
‫‪Santiago Ramon Cajal‬‬
‫השילוב בין שתי הדיסיפלינות ביולוגיה ופסיכולוגיה הוביל לשאלות משותפות‪:‬‬
‫‪ )1‬כיצד צורות הזיכרון השונות מאורגנות במוח ?‬
‫‪ )2‬כיצד מושגת אגירת זיכרון ?‬
‫לאחר השילוב בין הביולוגיה והפסיכולוגיה אנו יודעים כיום‬
‫ישנן צורות רבות של זיכרון‪.‬‬
‫אזורים שונים במוח מבצעים פעילויות ספציפיות‪.‬‬
‫הזיכרון מקודד בתא עצב ותלוי בחוזק הקשרים בין הנוירונים‪.‬‬
‫אנו יודעים כיצד מולקולות בתאי העצב משנות את חוזק הקשרים בין תאי העצב‪.‬‬
‫ועוד יש רבות לפענח ולחקור‬
‫הבנת הזיכרון מאפשרת ליצור גשר מרמת המולקולה עד לרמת‬
‫הדעת(‪)mind‬‬
‫מולקולות‬
‫תאים‬
‫מערכת מוחית‬
‫התנהגות‬