מחלונם של מנדל ופרויד

כאשר אני מסתכלת על גופי ידע, או תיאוריות אני מוצאת זוגות זוגות הזורמים בשני נהרות נפרדים זה למול זה עד לפגישתם הבלתי נמנעת. 

Pastor Robert Flohrs, Tibilisi, Georgia   

תורת האבולוציה של דארווין  ותורת התורשה של מנדל

אל מול הביולוגיה מולקולארית – דנ"א ↔ רנ"א ↔ חלבון

גנטיקה מולקולארית ואפיגנטיקה

הפסיכואנליזה של פרויד ותיאורית ההתפתחות של פיאז'ה

אל מול מדעי המוח ובעיקר ההתפתחות של אזורי מוח וקשרים עצביים ביניהם במהלך החיים.

פסיכולוגיה קוגניטיבית ומדעי העצב הקוגניטיביים (cognitive neuroscience)

בעקבות תחושת אי נוחות לגבי תורת התורשה של מנדל שנוסחה עוד לפני שידעו על קיומם של גנים ודנ"א,

שאלתי מהו הבסיס המולקולרי לפי הידוע כיום למושגים שנטבעו במאה ה-19 כמו תכונה דומיננטית ותכונה רצסיבית. 

מעט רקע: אנחנו מקבלים שתי גרסאות לכל "תכונה", אחת מאבא ושנייה מאימא. תכונה רצסיבית (חבויה) תתבטא רק אם קיבלנו אותה משני הורינו. אם קיבלנו תכונה רצסיבית רק מהורה אחד, היא "תתחבא" עד למצב בו אחד מהצאצאים שלנו יקבל שתי גרסאות זהות המביאות לביטויה. תכונה דומיננטית, לעומת זאת תתבטא בכל מקרה – בין אם קיבלנו אותה באחת או בשתי הגרסאות.  רק כשהסתכלתי על המושגים הללו ממבטו של מי שאינו מכיר גנים או רשתות חלבונים, גיליתי כי תכונה היא רצסיבית לא משום שהיא מושתקת על ידי מתילציה או באמצעים מולקולרים אחידים וברורים הידועים כיום, אלא כל תכונה היא רצסיבית או דומיננטית מסיבה שונה – כל תכונה וסיבותיה. לדוגמה, התכונה ללבקנות: 

לבקנות מופיעה רק אם אצל האינדיבידואל חסר לגמרי אנזים בשם טירוזינאז המעורב בייצור מלנין, הצבען (פיגמנט) הנמצא בעור. זו תכונה שתהיה תמיד רצסיבית משום שאם יש אפילו מעט יכולת לייצר מלנין עורו ושערו של האדם לא יהיו לבנים. ולהפך, 

מוטציות הגורמות לסרטן השד ומופיעות בגן בשם BRCA1. היא קבוצה של רצפי דנ"א המופיעים אצל הנשים הנושאות אותם בגן חשוב מאד המתבטא בתאי רקמת השד. זהו גן המכיל את ההוראות ליצירת חלבון הקשור לתיקון דנ"א. כאשר קיימים רצפי הדנ"א הללו בגן זה, החלבון שנוצר אינו תקין ובתאים בהם הוא נמצא נוצר דנ"א לא תקין ובו טעויות רבות (מוטציות) – חלק מהמוטציות עלול לגרום לתא להפוך לתא סרטני. במקרה של גן זה, מספיק שמעט מיכולות תיקון הדנ"א בתא נפגם והסיכון ללקות בסרטן עולה. כלומר, מספיק לקבל רק גרסה אחת של הגן הפגום, כדי שהנטייה לסרטן תעלה. לכן זו תכונה דומיננטית ולא רצסיבית.

היום אנו יודעים ומכירים מנגנונים מולקולרים רבים בגנטיקה. אם נבין לעומק שמנדל לא שמע על גנים, על רפרסיה של גנים, על ויסות גנים, או על אפיגנטיקה ונביט על תורת התורשה שפיתח מנקודת המבט שלו ומהידע שהיה לו נראה את התורשה המנדלית על מגבלותיה אך גם על יופייה וגאוניותה. כיום אנו יודעים שכמעט כל תפקוד של החיים או כל "תכונה"  קשורים לרשתות שלמות של חלבונים, חומצות גרעין (רנ"א ודנ"א) וחומרים נוספים בגוף המשפיעים זה על זה באופן מאד מורכב כמו במכונות של רוּב גולדברג. בכל זאת, עדיין אנחנו משתמשים בחוקים ובמונחים שטבע מנדל והם מתאימים לניתוח גנטי במקרים מסוימים – בעיקר בתכונות, מחלות או מצבים שבהם קיים גן בודד משמעותי במיוחד ברשת התפקודית אשר שינוי בו משפיע על כולה. 

מכונה לסחיטת תפוזים/  רוּב  גולדברג

ידועים כיום למעלה מ- 12,000   גנים העוברים בתורשה מנדלית באדם – ניתן למצוא מידע לגבי כל אחד מהם במאגר המידע של ארגון הבריאות האמריקאי הנקרא OMIM - Online Mendelian Inheritance in Man

ונעשה שימוש רב ועדכני בחוקי התורשה שמנדל פיתח בשנת 1866 במחקר וייעוץ גנטי.

יחס דומה בין שני גופי ידע קיים לדעתי גם בין הפסיכולוגיה לבין מדעי המוח:

אני מתרשמת כי מחקר בתחום הפסיכולוגיה הקוגניטיבית, מתנהל פעמים רבות כך: החוקרים מציעים מבנה לתפיסה, לזיכרון, או לחשיבה ← בודקים את התיאוריה שהציעו באמצעות ניסויים עם נסיינים (בדרך כלל אלו הם סטודנטים לפסיכולוגיה בהרווארד...) – החוקרים בוחרים אחת מהאפשרויות כדי להסביר את התוצאות ומתבססים עליה לצורך פיתוח תיאוריה והמשך המחקר. כאשר למדתי או קראתי על המחקר בתחום הפסיכולוגיה חשתי כמדענית מתחום מדעי הטבע, אי נוחות רבה כאשר נוכחתי כי חלק מהתיאוריות הפסיכולוגיות מבוססות על מבחנים בעלי תקפות מפוקפקת. אולם עכשיו אני שואלת את עצמי, האם האינטואיציה והתיאוריות, בלתי מבוססות ככל שיהיו, של הוגים וחוקרי פסיכולוגיה, ניתנות לביטול גמור? 

היתכן שבין תורת האישיות של פרויד ותורת ההתפתחות של פיאז'ה ולבין הביולוגיה ההתפתחותית של המוח קיים יחס דומה לזה הקיים בין חוקי מנדל לגנטיקה מולקולרית?  הגותו של פרויד התבססה על נסיונו עם מטופלים ותורת ההתפתחות של פיאז'ה פותחה כתוצאה מתצפיות בשלושת ילדיו - אלו מחקרים שאינם תקפים או מהימנים, האם יש לבטלם?

 סטודנטים בחוג לפסיכולוגיה באוניברסיטה העברית מחו כי החוג הפסיק ללמד את תורת האישיות של פרויד ואף יש השוקלים להעביר את החוג לגבעת רם – כנראה כדי להפוך את העיסוק במחקר בפסיכולוגיה ליותר מדעי. מי יאכל את כובעו כאשר יימצאו עדויות המצביעות על בסיס מולקולרי לחלקים בתיאוריות של פרויד או פיאז'ה? כמו בדוגמה שמביא ג'ונה לרר, כותב ספרי מדע פופולרי בתחום מדעי העצב. לרר מציין כי אמנם איננו דואגים יותר בקשר לקנאת הפין או תסביך אדיפוס, אבל התת מודע הוא כוח משמעותי בחיי הנפש שלנו. ה"איד" של פרויד מתברר כרשת של אזורי מוח הקשורים לרגש כמו האמיגדלה וה- nucleus accumbens. הוא גם צדק במידה מסוימת לגבי החלומות, אשר מריצים מחדש חלקים מהחוויות אותן אנו מעבירים לזיכרון לטווח ארוך. וצדק בראייתו את הנפש כמערכת של דחפים מנוגדים, כך שההיגיון מתחרה בדחפים ותשוקות. אכן אנחנו מוציאים הרבה אנרגיה עצבית בויסות וריסון עצמי. מעניין לקרוא את הרשומה של פרופסור דוד אופנהיים מאוניברסיטת חיפה ב-"פסיכובלוגיה". אופנהיים כותב על ממצאיה האמפירים של קרלין ליונס-רות מהרווארד בקשר לגורמים להתפתחות הפרעת אישיות גבולית. החוקרת התמקדה בשלושה גורמים עיקריים: חומרת התעללות בילדות, פגיעות גנטית לסטרס (האלל הקצר של הנשא לסרוטונין) ואיכות היחסים בין הילד להורה בינקות, בילדות ובהתבגרות. היא מצאה כי נסיגה אמהית בעת מצוקת התינוק נמצאת במתאם עם אישיות גבולית כ-20 שנה לאחר מכן. הניבוי חזק במיוחד כאשר התינוק בעל נטייה גבוהה לחפש קרבה בזמן מצוקה, וכאשר הוא נושא את השונות הגנטית הקשורה לרגישות גבוהה לסטרס. גם אוריינטציה "דואגת" או מצד שני "מענישה", תורמת להפרעות בעתיד. זוהו אף דפוסי אינטראקציה בעייתיים במיוחד בגיל ההתבגרות שאף להם תרומה. אמנם, במדע תקף אין לראות יחסי סיבתיות כאשר קיים רק מתאם (קורלציה) אבל בכפוף לסייג זה הממצאים מעניינים. הזדמן לי להתייחס לנושא במאמר בפרמה-ליין, כאשר כתבתי על ביטוי של גנים דרך סביבה במחלת הדיכאון ("גנים דרך סביבה – טיפול בדיכאון" עמוד 32, למאמרים נוספים שלי בנושא פרמקוגנטיקה).

כל עוד אנו זוכרים כי החלון בעדו אנו מסתכלים לא מאפשר לנו לראות את כל הנוף, אנו יכולים למצוא בו הסברים ופרשנויות לעולם הסובב אותנו ולנו. או מזווית אחרת, אנו יכולים לבוא אל היער ולהסתכל באחד העלים שם בעזרת המיקרוסקופ וללמוד אמיתות לא מעטות, אולם הן אינן סותרות אלא משתלבות עם האמיתות שנלמד אם נסתכל על היער השלם.  

היכן אתה יודע את אשר אתה יודע?

היכן אתה יודע את אשר אתה יודע? הייצוג של ידע מושגי במוח האנושי.

המאמר עוסק בייצוג העצבי של ידע סמנטי. ידע סמנטי, או מושגי הוא הזיכרון הקשור לידע כללי על עצמים, משמעויות מילים, עובדות ואנשים, ללא קשר לזמן או מקום מסוים. זהו ידע אותו חולקים בין פרטים בתרבות מסוימת (יכול להיות גם התרבות של הדיסציפלינה) בתלות בניסיון של הפרט. (לעומתו, ידע אפיזודי הוא הזיכרון של ה'מתי' ו'איפה'. זהו ידע ספציפי למקומות וזמנים, וייחודי לפרט).

הייצוג העצבי של כיצד עצמים נראים, נשמעים, זזים, הפעולות הקשורות אליהן וכו' מצוי כנראה ברשת עצבית המפוזרת לרוחב המוח באזורי תפיסה modality) ) ופעולה, למשל אזורים תחושתיים ותנועתיים שונים ואזורי שפה. הרשת העצבית כוללת את הקשרים שבין האזורים וכל אחד מהאזורים קשור ברשת לבסיס עיבוד ושליטה אחד (א-מודלי), צומת מרכזית ( hub). 

תיאוריה זו קרויה 'מפוזר עם בסיס-בית' (distributed plus hub).

הרעיון שהוביל לניסוח התיאוריה הוא שקיומו של בסיס משותף מאפשר לעשות הכללות מסדר גבוה למשל הכללה לגבי מושגים שיש ביניהם חפיפה.

העדויות שתומכות בתיאוריה נובעות מהמחקר בהפרעות עצביות הגורמות לפגיעה בידע קונספטואלי והדמיית מוח תפקודית:

בסינדרום שטיון סמנטי  (semantic dementia, SD) יש פגיעה סלקטיבית ביכולות סמנטיות (אנומיה – חוסר יכולת לתת שם לדברים, מושגים ואנשים). זו תוצאה של נזק נקודתי (focal lesion) וניוון באונות הרקתיות-קדמיות (ATL) שבשתי ההמיספרות. ממצא זה התגלה בניתוחים post mortem של חולי SD ובהדמיות PET עם גלוקוז מסומן.

במחלת אלצהיימר (AD) הפגיעה הקוגניטיבית העיקרית היא בזיכרון האפיזודי (אוטוביוגרפי, של רצף אירועים) ובעיקר ביכולת ללמוד מידע חדש. הניוון אינו ב- ATL אלא ממוקד בהיפוקמפוס (שבאזורים medial temporal), בתלמוס, ב- posterior cingulated gyrus ובאזורים אחרים של המערכת הלימבית אשר מרכיבים רשת החשובה ליצירת זיכרונות חדשים.

ב- herpes simplex virus encephalitis (HSVE) חלה שכחה (amnesia) של  תקופות מוקדמות בחיים וקושי לזכור מידע חדש. ההשפעה על זיכרון אפיזודי מיוחסת לפגיעה במבנים medial-temporal כולל ההיפוקמפוס.

עדויות אלו תומכות בתפיסת ה-'מפוזר עם בסיס-בית ' ומציעות כי 'בסיס-הבית' של הרשת הסמנטית ממוקם ב- ATL שמשני צידי המוח.

האונות הרקתיות הקדמיות  (ATL ,Anterior temporal lobes)

קיימות עדויות התומכות בכך שאזורי ה- ATL משמשים בתפקיד זה:

1. בפרימאטים, אזורים תחושתיים ותנועתיים רבים יחד עם החלקים הקשורים אליהם בקליפת המוח, מקושרים ל- ATL.

2. ה-ATL ממוקם בסמוך לאמיגדלה ולמבנים לימבים אחרים, כמו גם לקורטקס ה-  orbito-frontal, אזורים חשובים לעיבוד רגש ו- reward. מאחר שבכל דבר שאנו 'תופסים' (perceive), עושים ויודעים, מעורבת תגובה רגשית במידה מסוימת, אזורי ATL מתאימים לחשב קשרים בין תגובה רגשית לבין היבטים תחושתיים, תנועתיים ושפתיים של ידע סמנטי שהם ניטראליים מבחינת ערך רגשי.

3. אזורי ATL נמצאים בסמיכות לאזורים בהם מתרחשת למידה מהירה של מידע אפיזודי חדש (anterior medial temporal) מאחר שאפיזודות תורמות בהכרח לרכישה הדרגתית של ידע קונספטואלי חדש, זה אך הגיוני שהמערכות האפיזודות והסמנטיות תהיינה ממוקמות בקרבה אנטומית.

4. שיטות הדמייה כמו PET ו- MEG תומכות במעורבות ה-ATL בידע סמנטי. בשיטת MEG ( magnetoencephalography התגובה הראשונית של הנבדקים למילים כתובות או נאמרות הופיעה באזורים התחושתיים בהתאם לכל סוג תפיסה (modality). אולם, כ- 400ms לאחר הצגת הגירוי, תגובות ה- MEG לשני סוגי התפיסה (חזותי ושמע) התכנסו ב- ATL. fMRI, לעומת זאת לא הראה תגובה מיוחדת ב- ATL כנראה בשל הקרבה של האזור לסינוסים המלאים אוויר (susceptibility artifact).

נתונים נוירו פסיכולוגים והדמייה תפקודית מעידים על כך שאזורי ה-ATL משתתפים בזיהוי ספציפי או מיון של גירוי ('עורב', 'ציפור', 'חיה') ומקנים רגישות לספציפיות. שכן חולי SD יזהו עורב כחיה אך לא כעורב או אף כציפור. כל שלושת רמות השייום (מתן שם) הפעילו את ה- posterior fusiform gyrus בשני הצדדים  ואת הקורטקס ה- occipito-temporal, אבל הרמה הספציפית ביותר ('עורב') הפעילה את שני ה- ATL באזורים שהראו את האטרופיה הגדולה ביותר ב-SD. כנראה שה-ATL ה- inferior תומך ברשת פולי מודלית או א-מודלית של ייצוגים סמנטים אשר מגוייסת כאשר נדרש מידע מושגי ספציפי.

מודל ה-"פיזור פלוס בסיס" מציע כי אזורי ATL מקודדים ליחסי דימיון בין מושגים שונים, כך שמושגים הקשורים זה לזה מבחינה סמנטית (למשל ציפורים שונות) יקודדו בתבניות דומות דרך נוירוני ה- ATL. וכך, כדי לשיים ציפור מסוימת כעורב , ה- ATL מייצג את העורב באופן מדויק, בעוד שלצורך שיום אותו עצם כ'ציפור', התבנית מיוצגת באופן פחות מדויק, ייצוג שהוא מספיק 'דמוי ציפור' כדי להפעיל את השם. ולכן עיוותים של ייצוג 'עורב' הנובעים אולי מאטרופיה ב- ATL ימנעו מלשלוף את השם הספציפי של העורב ותכונות המבחינות אותו מציפורים אחרות בלי להפריע את השליפה של תכונות שמשותפות לכל הציפורים.

מדוע נחוץ hub לרשת סמנטית?

מדוע אין פשוט קשרים ישירים בין אזורים בעלי ייחודיות המודלית, מדוע יש צורך ב'בסיס-בית'?  נזק ב- ATL אצל הלוקים ב- SD מפריע לידע על השימוש האופייני בעצמים כמו למשל מברשת שיניים ומברשת שיער. או ייחוס הצבע האפור לפיל והצבע הכתום לגזר.

כיצד המערכת הסמנטית רוכזת ייצוגים הכוללים יחסי דמיון קונספטואליים? למשל בקלות אפשר למנות רשימה של פירות למרות שהם שונים בצבע, צורה, מרקם, גדילה, אכילה וכו'. (הלוקים בSD לא מסוגלים לעשות זאת). הידע על דמיון קונספטואלי מאפשר לעצמים הללו להיות מקובצים כפירות, למרות שיש להם תכונות תחושתיות/תנועתיות מעטות במשותף.

כנראה שאזור אחד פעיל באסוציאציה בין מאפיינים שונים.

ייצוג הקשרים בין המאפיינים השונים של מושג מופיע ב- 'בסיס-הבית' ומאפשר לתפוס את מבנה 'עמוק' של קונספטים ולאפשר הכללה בין מושגים הקשורים זה לזה מבחינה קונספטואלית, גם אם אין להם את אותה צורה או צבע או פעולה שקשורה אליהם. אלו הם ייצוגים א-מודליים בכך שהם יכולים להיווצר בכל אחד מסוגי התפיסה ולשמש כדי ליצור התנהגות ביטוי  בכל אחת בסוגי התפיסה. הם סמנטים בכך שהם מבטאים יחסי דמיון קונספטואליים בין מושגים החשובים להכללה הסמנטית למרות שבעצם הם חסרי תוכן הניתן לשליפה. לדוגמה בניסויים של ציור כדי לשיים – זו שיטה שאינה מילולית המאפשרת לבחון את הידע של הנבדק לגבי שם של מושג (למשל 'גמל') ולצייר את הדבר.

מקורות:

Where do you know what you know: the representation of semantic knowledge in the human brain. Patterson et al., Nature Neuroscience Reviews 2007. pdf file

תמונה 1 לקוחה מהמאמר לעיל.

תמונה 2:  לקוחה מרשומה מאת Dalma Borus בבלוג  interaxon. הרשומה בנושא:
Stimulating the anterior temporal lobe can open creative pathways

כיצד חוקרים את המוח? ישנן דרכים רבות לחקור את המוח ורמות שונות להביט בו.

1. גנים וחלבונים המשתתפים בתפקוד של תאי עצב. למשל, נוירוטרנסמיטורים, קולטנים, תעלות ונשאים. בדיקת הרשת התפקודית של חלבונים ומולקולות אחרות - ביוכימיה של התא.

3. תאים וההעברה העצבית דרכם - ביולוגיה של התא ואלקטרופיזיולוגיה
4. רשתות תאים בעזרת מודלים ממוחשבים, תרביות תאים והדמייה ברזולוציה גבוהה.

5. אזורי מוח והקשרים ביניהם - בעזרת הדמיות כמו fMRI ו- PET

היבטים מבניים כלליים של המוח (חומר אפור, חומר לבן, אונות והמיספרות)

7. חשיבה, התנהגות ורגשות - פסיכולוגיה.

8. חשיבה על חשיבה ולמידה - פילוסופיה. נרצה לברר את האינטואיציה של אנשים חושבים במהלך ההיסטוריה האנושית - פילוסופים ואמנים, מה הם חשבו על המחשבה וההבנה?

השאיפה היא להגיע לתמונה כללית המשלבת בין רמות המבט השונות, כך שמסקנות מרמת מבט אחת יתבטאו במודל ברמת מבט אחרת. 
עוד על המוח שחוקר את עצמו בקישור.