משמעות התאים

ברגעים אלה ממש, כאשר אתם קוראים את המילים האלה, המוח שלכם מחבר בין אוסף שרירותי של קווים – האותיות – למילים, דהיינו, מושגים בעלי תוכן ומשמעות. בדומה לכך, בעת שיחה מתרגם המוח אוסף של צלילים לאותן מילים ממש. היכולות האלה – ליצור שפה, להבין אותה ואף ללמוד אותה ללא מאמץ מודע (ברוב המקרים) – מאפשרות לנו, בני האדם, לתקשר אלה עם אלה, לחלוק ידע, לשתף פעולה ולבסס קשרים חברתיים. וכבר נטען לא אחת שהתפתחות השפה הקנתה לנו יתרון הישרדותי מרכזי. המסורת הוותיקה של חקר שפה עיוני זינקה קדימה בעשרות השנים האחרונות, עם פיתוח כלים ניסויים לבחינת יחסי הגומלין בין השפה לבין המוח. במחקר חדש, שפורסם בכתב העת Nature, זיהו חוקרים לראשונה תאי מוח שרגישים למשמעויות ספציפיות, ופועלים באופן שונה בתגובה למילים שונות. 

המוח שלנו מחבר אוסף של קווים - האותיות - למילים בעלות תוכן ומשמעות. מוח וסביבו קוביות משחק עם אותיות | Kittyfly, Shutterstock

הכירו: ברוקה וורניקה

אזורי המוח המעורבים בשימוש בשפה – אזור ברוקה ואזור ורניקה – מוכרים כבר שנים רבות. אצל רוב בני האדם הם נמצאים בהמיספרה השמאלית של המוח, ושניהם התגלו הודות למטופלים שמוחם ניזוק. לפני למעלה מ-150 שנה קיבל הרופא הצרפתי פול פייר ברוקה לטיפולו אדם שהתקשה להפיק שפה, והצליח להגות הברה אחת בלבד. למרות זאת, יכולתו להבין שפה נותרה ללא פגע, וכך גם האינטליגנציה והתפקוד שלו. לאחר מות המטופל גילה ברוקה בנתיחה שלאחר המוות נזק באזור מסוים במוחו, בתחתית קליפת המוח הקדם-מצחית – שקיבל לאור זאת את השם אזור ברוקה. 

כמעט שני עשורים מאוחר יותר התגלה אזור ורניקה באופן דומה, לאחר שהנוירולוג הגרמני קרל ורניקה תיאר מטופלים שדווקא דיברו בשטף ובהתאם לכללי התחביר, אך באופן מבולבל, חסר הקשר ונטול משמעות. הם לא הבינו את זולתם, וחלקם אף לא היו מודעים לכך שדיבורם אינו מובן. ורניקה מצא שנזק מהסוג הזה מאפיין חבלה בחלקה החיצוני של האונה הרקתית, וזכה גם הוא שהאזור שגילה ייקרא על שמו.

מחקרים רבים מאז איששו את חשיבותם של שני האזורים הללו, ואף מצאו קישוריות ענֵפה ביניהם, אך לא מדובר בכל התמונה – יש אזורי מוח נוספים שקשורים לעיבוד שפה, שביניהם אזורי עיבוד ראשוני של צלילים (בשפה דבורה) באונה הרקתית, אזורי עיבוד ראשוני של צורות (בשפה כתובה) באונה העורפית, ואזורים מצחיים שקשורים לתנועה בהקשר של יצירת שפה. עם זאת, מחקר ברמת התאים הבודדים החל רק לאחרונה, לאחר שנמצאו דפוסים דומים של תאים בודדים שמגיבים למושג ואחרים שמגיבים למיקום מסוימים.

אזורים במוח הקשורים להפקת שפה והבנתה. מימין אזור ורניקה, משמאל אזור ברוקה | Lightspring, Shutterstock

איך זה שתא אחד לבד מעז

במחקר החדש מיפו החוקרים יכולת שפתית ברמת התא הבודד, ומצאו לראשונה תאים המייצגים משמעות של מילים ספציפיות. הם גייסו משתתפים שעמדו לעבור ניתוחי מוח שמצריכים ניטור של הפעילות המוחית בעת שהמנותחים נשארים בהכרה. לשם כך הושתלו במוחם מערכים של אלקטרודות זעירות, שאִפשרו לתעד את פעילות תאי העצב שלהם בזמן אמת. יכולותיהם השפתיות והקוגניטיביות של כל המשתתפים נמצאו תקינות.

בניסוי תועדה פעילות של מאות תאים באזורי עיבוד שפה – קליפת המוח באונה המצחית ובאונה הרקתית – בעת שהנבדקים שמעו מילים ומשפטים. הושמעו להם מאות מילים כחלק ממשפטים יומיומיים בעלי משמעות מגוונת ובסדר משתנה. בנוסף הוצגו להם סיפורים המתארים מצבים יומיומיים קצרים, רשימת מילים כתובות, ורשימת לא-מילים – כלומר, צירופי הברות ללא משמעות שבנויים כך שיישמעו כמו מילים (למשל "טוֹצֵף" או "לִמְגָּש"). 

התברר שתאי עצב מסוימים הופעלו בתגובה למילים ששייכות לאותו טווח משמעות – למשל, למילה "גשם" ולמילה "עננים" – אך לא הופעלו בתגובה למילים שמשמעותן זרה לחלוטין לטווח הזה, כמו "לטאה" או "גזר". כאשר הנבדקים שמעו מילה מסוימת נרשמה תגובה ממספר מצומצם של תאי עצב, והסיכוי לפעילות חוזרת של אותם תאים בתגובה לשתי מילים שונות עלה ככל שמשמעותן הייתה דומה – למשל "עכבר" ו"חולדה". לעומת זאת, תאי העצב הללו לא הגיבו באותו האופן בתגובה לשתי מילים שנשמעות דומה אך משמעותן שונה, כמו "פצע" ו"פתע". 

לאחר שמיפו את הקטגוריות שמפיקות פעילות דומה מתאי העצב, כמו מאכלים, מצבים ואובייקטים, התברר לחוקרים שכל קבוצת תאים מגיבה למילים סביב נושא מסוים: תאים מסוימים הגיבו יותר בעת שמיעת מילים שעניינן מאכלים, בעוד שאחרים הגיבו יותר כשהושמעו מילים שמצביעות על חפצים או על מצבים. היות שהתופעה חזרה על עצמה במוחות של מספר נבדקים, שיערו החוקרים כי תאי עצב פועלים באופן מובחן בתגובה למילים שמשמעותן קשורה לתחום מסוים.

מילים מאותה קטגוריה, כמו דודה, ילד, אח ואבא, קובצו יחד. כלומר, תא העצב הגיב למילים המסוימות הללו, ולא למילים מקטגוריות אחרות כמו ציפור או רגשות. חלוקת המילים לפי תגובת תאי העצב | מתוך Jamali et al

ההבחנה בין מילים ללא-מילים

אם אכן מדובר בתאים רגישים למשמעות, ניחוש מושכל יהיה שיש להם יכולת להבחין בין מילים (נושאות משמעות) ללא-מילים (נעדרות משמעות). לשם כך, שזרו החוקרים בין המילים המוקלטות שהושמעו למשתתפים גם כמה לא-מילים, ומדדו את פעילות התאים בתגובה להן. בדרך כלל הגיבו התאים למילה, ולא הגיבו ללא-מילה. נמצא שגם סדר המילים חשוב: תגובת תאי העצב למילה נתונה הייתה אחת כשזו הייתה חלק ממשפט בעל משמעות, ואחרת כשהמילה הופיעה ברשימת מילים, נטולת הקשר ומשמעות. תאי העצב הגיבו למילים באופן פחות בררני כשהן היו חלק מרשימת מילים. החוקרים הסיקו שההבדל בתגובת התאים קשור ליכולת לִצפות את המילים בהמשך המשפט. ואכן, ככל שהופעת המילה הייתה צפויה יותר, כך הגיב תא העצב פעמים רבות יותר ובעוצמה חזקה יותר, בהשוואה למקרים שבהם הופעת המילה במשפט לא הייתה צפויה.

למרות התוצאות המרשימות, ראוי להזכיר את מגבלות המחקר. ראשית, השתתפו בו עשרה נבדקים בלבד. שנית, המחקר נערך בשפה האנגלית, שהייתה שפת האם של המשתתפים. מחקרי המשך, שיכללו למשל משתתפים דו-לשוניים, עשויים לענות על שאלות נוספות: האם הקטגוריות משתנות משפה לשפה? האם תא עצב שמגיב לטווח משמעויות מסוים באנגלית, יגיב באותה צורה גם בשפה שהמבנה שלה שונה מאוד, כגון מנדרינית? כך או אחרת, המחקר הנוכחי מוסיף נדבך נוסף בפענוח היכולת המופלאה של המוח להשתמש בשפה.