יסודות ביולוגיים של ההתנהגות

13 בספטמבר 1848: תאונת המוט של פיניאס גייג'. למרות שהמוט חדר דרך הגולגולת מתחת לעינו ויצא מהחלק הקדמי של הקרקפת, הוא המשיך לתפקד כרגיל, אלא שחלו בו שינויים אישיותיים מרחיקי לכת. התנהגותו החברתית הפכה לבלתי-הולמת, לא היה ניתן לסמוך עליו, הוא איבד את תחושת המטרה, והחל לפעול בצורה בלתי מוסרית עד שנאלצו לפטרו מהעבודה. הוא המשיך לחיות עוד כ-30 שנה, אך כאדם אחר. זוהי דוגמא לקשר בין אזור מסוים במוח, האזור הקדמי, לבין החלקים הקשורים לאישיות, מה שהופך אדם לאדם ספציפי.

זה פתח פתח מחקרי להבנת הקשר בין האזורים המרכיבים את המוח לבין ההתנהגות. אזורים שונים של המח אחראים לחלקים שונים באישיות.

שמות שונים שאפשר לתת לתחום שבו אנו עוסקים:

Physiological Psychology

Biological Psychology

Biopsychology

Psychobiology

Behavioral Neuroscience

ההשערה היא שההתנהגות משקפת תהליכים פיזיים המתרחשים במוח, האיבר המייצר את ההתנהגות. פעילות מוחית עומדת בבסיס של כל ההתנהגות שלנו החל מהפעולות הפשוטות ביותר – המוטוריות – וכלה בהתנהגויות המורכבות כמו התפיסות, התחושות, הרגשות, המחשבות, כולם ביטויים של הפעילות המוחית שלנו, והפרעות בפעילות המוח הן הבסיס של כל ההפרעות שאנו קוראים להן הפרעות נפש.

המח האנושי הוא כנראה האיבר המורכב ביותר הקיים. אחת הסיבות למורכבות הוא המספר הענקי של נוירונים (תאי עצָב) קיימים כאלף מיליארדים של יחידות כאלה, כשההסתעפויות יכולות להתחבר עם נוירונים נוספים, עם בין עשרות לעשרות אלפים של נוירונים אחרים, ומכאן שמספר החיבורים האפשריים ורמת המורכבות היא כמעט אינסופית, יותר מורכבת מכל מערכת אחרת.

כדי להבין את מבנה המערכת הזאת, יש צורך במורכבות של מושגים, של ידע, וזה נושא הקורס.

ישנה בעיה פילוסופית מאחורי מחקר המוח והקשר שלו להתנהגות, בעיה עתיקת יומין שהפילוסופים עסקו בה משחר התרבות: מהו הקשר בין הגוף הפיזי לנפש. עד היום אין תשובה לשאלה הזאת ולבעיות העולות ממנה. לגבי השאלה האם יש נפש שאינה קשורה לגוף, עדיין איננו יכולים להשיב על כך. האם ניתן להסביר את כל ההתנהגות, הרגש והמחשבה האנושית במונחים פיזיקליים-כימיים בלבד? אם נעלה מחשב לדרגת המורכבות של המוח האנושי – האם תיווצר לו נפש?

דואליזם: פילוסופים מוקדמים הציעו את הסכמה לפיה ניתן לדבר על מציאות המחולקת לשני חלקים: החומרית, בה מתפקד הגוף, ומבחינת המוח: תאי העצב, פוטנציאל הפעולה, נוירוטרנסמיטורים, קליפת המוח.

ומציאות רוחנית: שם מתפקדת הנפש, היא האחרית למראות, הקולות, תחושות, כוונות ומחשבות, רצון חופשי. פילוסופים מוקדמים מציעים איזושהי דיכוטומיה בין שני העולמות, ולפיכך בין הגוף והנפש.

היה זרם של דואליזם שדיבר על יחסי גומלין בין שני החלקים האלה: אינטראקציוניזם. בהקשר שלנו, דואליזם בין ה-Brain  לבין ה-Mind. הזרם הזה נוסח באופן פורמלי ראשוני על ידי דקארט, שאף תיאר מנגנונים שבאמצעותם מגיעים הגוף והנפש לאינטראקציה. הוא טען שהנפש מקבלת אינפורמציה מהמוח הפיזי, האינפורמציה מועברת אל מרכז המח (היום נקראת בלוטת האצטרובל), שם יושבת הנפש, המקבלת את המידע ומכוונת את הגוף דרך המוח איך להתנהג. היום ידוע שהשדרים זורמים דרך זרמים חשמליים ולא דרך נוזלים כפי שחשב דקארט. הוא טען שאצל חיות כל ההתנהגות היא רפלקסיבית, שאין שם נשמה כמו אצל האדם.

גישה אחרת היא הגישה המוניסטית, הטוענת שהמציאות היא אחת, כך שהמוח והנפש הם ישות אחת, וההתנהגות ושאר הפעילויות החשיבתיות והרצוניות של האדם או של חיות אחרות הן בעצם השתקפות אחת של השנייה, כאשר המוח ופעילותו משתקפים בפעילות שאנו רואים. לא ניתן לשלול את קיום הנפש, אבל ניתן להביא מספר דוגמאות לקשר בין חלקי המוח לתפיסה ולאישיות.

א. ישנה נקודה אחת במוח שמאפשרת תפיסה בצבע. מי שנפגע בנקודה זו יראה בשחור לבן ויתקשה לזכור או לדמיין צבעים. דוגמא טובה אחרת היא כמובן זו של פיניאס גייג'.

ב. הפעלה חיצונית של אזורים מסוימים במח גורמת לשינויים התנהגותיים פסיכולוגיים. המח פועל באופן חשמלי, וניתן להפעיל גריה חשמלית כדי לשנות את ההתנהגות. לקחו ארבעה קופים בכלוב, שני זכרים ושתי נקבות. קופים יוצרים קשרים מורכבים למדי מבחינה חברתית. בכלוב הזה אחד הקופים הציק לאחת הנקבות, לקחו אותו והכניסו לו אלקטרודה לאזור השולט על התנהגות תוקפנית. שמו בכלוב דוושה שנותנת לקוף פולס חשמלי קצר, ומעלימה את ההתנהגות האלימה שלו. תוך כמה דקות למדה הקופה להשתמש בדוושה, וכשהיה מתקרב אליה הקוף היא הייתה לוחצת על הדוושה והקוף היה עוזב אותה.

אפילפסיה – התאים במח מתחילים לפעול בצורה לא מבוקרת. באפילפסיה מתחילים תאים מסוימים במוח לפעול באופן חזק ולא נשלט, הפעילות הזו מתפשטת, זה מתבטא בעוויתות שונות וכו'. בד"כ רוב החולים מטופלים באופן תרופתי היטב, אך במצבים נדירים התרופות אינן עוזרות ויש צורך להוציא את המוקד האפילפטי, אותה קבוצת תאים הפועלת בצורה לא נורמלית. בכל מקרה שצריך להוציא חלק מהמוח, בעיקר חלק האחראי על תפקוד קריטי של המוח, רצוי לדעת מהו גבול האזור אותו רוצים להוציא, וזה לא תמיד פשוט. לכן המנתח רוצה לגרות את האזור כדי שהחולה לא יאבד יכולות אחרות חשובות (הבעיה היא שהמוח עצמו אינו רגיש לכאב, אין שם חישני כאב). המנתח יגרה חלקים שונים במח באמצעות אלקטרודה ויבחן מתי נוצרת התגובה האפילפטית. כל גירוי יביא לתגובה אצל הפציינט – הנעת איברים, העלאת זכרונות ותחושות.

ג. ניתוק שתי ההמיספרות של המח – החלק הימני והשמאלי. כדי למנוע מהפעילות בצד אחד להתפשט לצד השני (במקרה של אפילפסיה חמורה בלבד; כיום לא עושים זאת יותר), מחלקים את המח (split brain syndrome). הצדדים מחוברים זה לזה במערכת של "כבלים" (קורפוס קלוסום). את המערכת הזו חוסמים. הדבר לא מביא לתוצאות מוזרות לרוב, אבל לפעמים... מי שקורא ספר עלול פתאום להרים את היד ולזרוק אותו. ההמיספרה השמאלית שמבינה שפה עוסקת בספר, אבל החלק הימני לא יודע את זה, "משתעמם" ומנסה להפעיל פעילות מוטורית ולזרוק את הספר (ביד שמאל, כי המח הימני שולט ביד השמאלי ולהיפך). מי שמריח פרח, יענה, לשאלה בנושא, שאינו מריח. התשובה מגיעה מצד ימין, והריח מגיע מצד שמאל. כמובן שהרציונאל יוביל אותו לזהות מיד מה מייצר את הריח. החלוקה מייצרת שתי מודעויות.

ד. הסתכלות על התהליכים הפסיכולוגיים דרך הדמית מחשב – CT, MRI ודומיו מאפשרים לראות, בעזרת מחשב, את הפעילויות האנטומיות של המח – לדוגמא: זיהוי גידול, זיהוי החלקים במוח שפעילים בכל פעילות ותחושה, סוג של "קריאת מחשבות".

ה. פענוח "קוד ההפעלה" של תאי המח וחיבור "מח-מכונה" – אם נבין איך המח מפעיל את הגוף, נוכל ליצור מצב שהמח יפעיל גם מכונות חיצוניות (או יד מלאכותית).

ו. גנים ספציפיים גורמים להבדלים בין אישיים בתכונות פסיכולוגיות כמו אינטליגנציה, הרפתקנות וחיפוש ריגושים, הומוסקסואליות, אישיות נוירוטית חרדתית וסוגים שונים של פסיכופתולוגיה – הגנים לא קובעים באופן בלעדי את התכונות הפסיכולוגיות, אלא בשילוב עם חינוך והתפתחות. בינתיים זוהו חלק קטן בלבד מהגנים.

במהלך הסמסטר ננסה להסביר את הבסיס של ההתנהגות, וניתן לעשות זאת בכמה רמות.

הרמה הראשונה היא הרמה הפיזיולוגית, מהם התהליכים הפיזיקליים, התהליכים הכימיים, כיצד מועברת האינפורמציה בתוך המוח.

יש רמה ביולוגית נוספת הנותנת הסבר כלשהו לגבי תהליכים התנהגותיים: הרמה האבולוציונית. כיצד היכולות הקוגניטיביות שאנו רואים בחיות ובבני אדם התפתחו במהלך האבולוציה. כיצד הגנים תורמים ליכולות הפסיכולוגיות שאנו רואים. התורשתיות של תכונות שונות והקשר שלהן להתנהגות.

התיאוריה המכוונת עד היום את המחקר והדיון האבולוציוני היא התיאוריה שהחל בה דרווין, תיאורית הברירה הטבעית.

אחת התופעות שהוא הבחין בה הוא גידול יתר (excess progeny) שאוכלוסיות של בעלי חיים בד"כ נוטות להגדיל את מספר הצאצאים שלהם בכל דור, אולם יש גידול מתון בלבד באוכלוסיה. אם למשל כל הפילים, המתרבים בקצב האיטי ביותר, היו נשארים בחיים ומולידים אף הם, היה תוך 1,500 שנה מכוסה כדור הארץ בפילים – כתף אל כתף. בסך הכל אוכלוסיית הפילים נשארת קבועה למדי ולא כל הפרטים מגיעים לנקודה בה הם מתרבים.

שונות טבעית (variability) – יש שונות בין הפרטים באוכלוסייה, בדרך כלל הפרטים מאוד שונים זה מזה, וההבדל בין הפרטים נובעים מהגנטיקה של החיות האלה, מהעובדה שישנם הבדלים תורשתיים בין החיות, התורשתיות היא מושג שאומר שתכונות שונות עוברות בתורשה (Heritability), פרטים שונים יעבירו תכונות שונות וכו'. מנגנונים שונים מבטיחים את השונות הגנטית בין הפרטים, קודם כל ע"י רבייה מינית, וכמו כן מוטציות גורמות לכך שתהיה שונות באוכלוסייה.

מכל אלה יכול דרווין להסיק שהפרטים שונים, חלק לא שורדים, אלה ששורדים מורישים את תכונותיהם לצאצאיהם, הוא קרא לזה רבייה דיפרנציאלית (differential breeding), לא כולם מגיעים לרבייה ולהשארת צאצאים. רק מי שמתאים יותר לסביבה שורד ומביא צאצאים, והוא זה שמשפיע על מאגר הגנים של האוכלוסייה. Survival of the fittest. מי שמשיג לעצמו הכי הרבה מזון ומשאבים הוא שיוכל לשרוד, ולהביא צאצאים שיוכלו לשרוד ולהגיע לגיל רבייה. וזהו התהליך האבולוציוני שבו מינים משתנים בתכונותיהם המגיעות למה שהן בהווה.

ניתן לומר שבדור מסוים אוכלוסיית הראמים, מבחינת אורך הקרניים, על גרף של אורך הקרניים לעומת מספר הפרטים, תהיה ההתפלגות נורמלית בסך הכל. רוב הפרטים בסביבות הממוצע. אם קרניים ארוכות זה חיובי, הופך אותה למותאמת יותר לסביבה, משום שזה מאפשר לזכר ללחום באחרים בצורה טובה יותר. אם הוא מנצח או זוכה להשאיר צאצאים עם הנקבות. בדור הבא יהיו הקרניים ארוכות יותר, משום שאלה שהביאו צאצאים היו בעלי הקרניים הארוכות, ולכן בדור הבא תהיה התפלגות אורכי הקרניים שונה, ולרוב הראמים יהיו קרניים ארוכות יותר מאשר בדור הקודם להם. אם יש תכונה ההופכת את הפרט למותאם יותר לסביבה, מכל מיני בחינות, הרי שהיא תועבר בשכיחות גבוהה יותר לדורות הבאים. מכאן שיהיו תכונות שתהפוכנה את המין ליותר ויותר אופטימלי. בסופו של דבר ישנו שיווי משקל מסוים (למשל – ראמים עם קרניים באורך גדול מדי, מקשות על ההתנהלות ולכן יתקיים איזון מסוים). סביר להניח שגם תכונות התנהגותיות עוברות אבולוציה באותה הדרך. אם יש תכונות התנהגותיות, המתפלגות גם הן מבחינה נורמלית, ואם גם הן הופכות את הפרט למותאם יותר לסביבה, סביר להניח שגם בדור הבא תהיה התפלגות שונה שתייצג את הגנים שגורמים להתאמה הטובה יותר הזו. אם גם רמת התוקפנות אצל הקופים הופכת אותם למותאמים יותר, הרי שעם הדורות נמצא קופים יותר ויותר תוקפנים. עד לדרגה שבה גם תכונה זו עולה בנזקה על התועלת שבה. הדבר מעלה כמובן תהיות על האבולוציה של האדם, בעיקר בתקופה המודרנית, כאשר הרבה מהתכונות שאנו מחשיבים אותן לאדפטיביות, מותאמות לסביבה, כמו אינטליגנציה, בריאות ועוד, דווקא גורמות לכך שהאדם ישאיר פחות צאצאים.

דיברנו על המוח כמקבל אינפורמציה – הן עבור התפיסה והפעולה המתחייבת ממנה באותו רגע, והן לאגירתה עבור פעולות עתידיות. המוח מבצע את כל אלה בעזרת הנוירונים. התאים המרכיבים את מערכת העצבים.

הרבה מאפיינים של תא העצב מאפיינים את כל התאים בגוף. מהם המאפיינים הכלליים האלה של תאים, ומהם הייחודיים של תאי-העצב, המאפשרים להם לעשות את פעולותיהם המיוחדות?

יש גם סוגים שונים של תאי-עצב, אפשר לדבר על עד 10,000 סוגים שונים. כלומר גם כאן תיעשה הכללה.