Frontiers for Young Minds

Frontiers for Young Minds
תפריט
תגלית חדשה פורסם: 31 בינואר, 2019

הגודל לא קובע – מה יכול כתב היד ללמד אותנו על המוח?

תַקצִיר

כאשר אתם כותבים על הלוח אתם מבצעים תנועות גדולות יותר מאשר התנועות שמבצעים בעת כתיבה במחברת. למרות זאת האותיות הגדולות שנכתבות על הלוח ייראו דומות מאוד לאותיות הקטנות שכתובות במחברת. איך המוח שלכם יוצר את תנועות הכתיבה השונות האלה? האם המוח עושה שימוש בסדרת פקודות אחת הן עבור הלוח הן עבור המחברת, או שמדובר בפקודות שונות? במאמר זה נציג ניסוי שבו מדדנו את הפעילות המוחית של אנשים בזמן שכתבו אותיות בגדלים שונים, ונדון בְּמָה שלמדנו מניסוי זה על פקודות המוח אשר יוצרות את התנועות האלה.

לבני האדם יש טווח תנועות נרחב. אנו הולכים, רוקדים, כותבים, מקלידים, מדבְּרים ועוסקים בסוגי ספורט שונים בלי לחשוב יותר מדי על איך אנחנו נעים. אנו גם יכולים לבצע את אותן פעולות תוך שימוש בתנועות גדולות או קטנות, למשל צעד רחב או קטן, או בתנועות איטיות או מהירוֹת, למשל הקלדת הודעת טקסט כשאתם ממהרים. אבל, איך המוח שולט על תנועות מגוונות אלה?

מציאת קשר בין התנועות ובין פעילות המוח

אפילו תנועה פשוטה כגון נפנוף יד לשלום, מעורבת בשרשרת של תגובות שעוברות דרך אזורים רבים בגוף כולל המוח, השרירים, העצמות והמִּפְרָקִים (שהם אזורים שבהם שתי עצמות נפגשות). כדי ליצור תנועה המוח שולח אותות לשרירים דרך עצבים במערכת העצבים. השרירים מתכווצים ופועלים יחד עם המפרקים כדי להזיז את העצמות. לבסוף, תנועת העצמות גורמת לשינוי בעמדת הגוף. איור 1 מראֶה תנועה של הָאַמָּה, יחד עם ארבעה סוגים שונים של מדידות שניתן לבצע כדי ללמוד על התנועות: (1) פעילות הַתָּאִים במוח, (2) פעילות השרירים של הזרוע העליונה הגורמת לאַמָּה לנוע, (3) הזווית במִפְרק המרפק המחבר את עצמות הזרוע העליונה ואת האמה ו־(4) מיקום קצה היד במהלך התנועה. בחינת כל אחד מהמדדים האלה ואופן השינוי בהם במהלך התנועה יכולה לעזור לנו להבין כיצד המוח שולט על פעולותינו.

איור 1 - כאשר נוצרת תנועה מועברת שרשרת של תגובות מהמוח שלנו לחלקי גוף מרובים.
  • איור 1 - כאשר נוצרת תנועה מועברת שרשרת של תגובות מהמוח שלנו לחלקי גוף מרובים.
  • כאן, תנועה של האַמָּה מנקודה A לנקודה B מתחילה בהפעלת תאים במוח (1) המנחה את השרירים בזרוע העליונה להתכווץ (2), ובכך גורמת לשינוי בזווית מִפְרק הַמַּרְפֵּק (3) ולשינוי במיקום הזרוע במרחב (4).

מה יכולות תנועות הכתיבה ללמד אותנו על האופן שבו המוח שולט על התנועות?

דוגמה מעניינת שיכולה לרמֵּז לנו על האופן שבו המוח שלנו יוצר מִגְוון תנועות מגיעה מֵחֵקֶר כתב היד. מדענים שמו לב שצורת האותיות בכתיבה במחברת או בכתיבה על הלוח היא זהה, אף שהתנועות שבהן אנו משתמשים כדי לכתוב על הלוח גדולות הרבה יותר. על-ידי מדידת מיקום קצה היד במהלך התנועה הם הראו שצורת האותיות נשארת כמעט זהה בלי קשר לגודל האותיות (איור 2). נוסף על כך הזרוע מאיצה או מאטה באופן דומה מאוד במהלך תנועות הכתיבה [2, 1]. דמיון זה נצפה לא רק בתנועות כתיבה בגדלים שונים אלא גם כשמשתמשים בחלקי גוף שונים לכתיבה, למשל כאשר אוחזים בעט בעזרת הרגליים או אפילו בפה! [3, 1].

איור 2 - בשורה העליונה אפשר לראות דוגמאות לאותיות קטנות וגדולות (בערך פי 2), שאותן כתבו 3 משתתפים.
  • איור 2 - בשורה העליונה אפשר לראות דוגמאות לאותיות קטנות וגדולות (בערך פי 2), שאותן כתבו 3 משתתפים.
  • הסולם משמאל מראֶה את גודל האותיות. האותיות הירוקות הן האותיות הגדולות, והאותיות הכתומות הן האותיות הקטנות. בשורה התחתונה הגדלנו את האותיות הקטנות וציירנו אותן על גבי האותיות הגדולות. שימו לב למידת הדמיון ביו האותיות.

הסבר אפשרי לדוגמאות אלה הוא שמנגנון אחד במוח אחראי לצורת התנועה, בעוד שמנגנון אחר אחראי לגודל התנועה. במילים אחרות, לא משנה אם אתם כותבים אות קטנה או גדולה, פקודות המוח שקובעות את צורת האותיות יהיו דומות, בעוד שפקודות המוח הקובעות את גודל האותיות יהיו שונות (איור 3). איך נקבע מה מונח ביסוד פעילוּת המוח?

איור 3 - כאשר כותבים את אותה אות בגדלים שונים, צורת האות נשארת דומה.
  • איור 3 - כאשר כותבים את אותה אות בגדלים שונים, צורת האות נשארת דומה.
  • הסבר אפשרי לכך הוא שיש שני מנגנונים שונים במוח, האחד אחראי לצורת התנועה והאחר אחראי לגודל התנועה.

מה קורה במוח במהלך תנועות הכתיבה?

כדי לבחון את הרעיון שהמוח עושה שימוש בפקודה דומה לקביעת הצורה של התנועה, ללא קשר לגודל האותיות, ערכנו ניסוי שבו מדדנו את הפעילות המוחית של המשתתפים בזמן שהם כתבו אותיות בגדלים שונים [4]. המשתתפים התבקשו לכתוב שלוש אותיות שונות – a, s, ו־n – בשני גדלים שונים. בזמן שהמשתתפים כתבו את האותיות, סרקנו את המוח שלהם בעזרת סורק דימות תהודה מגנטית (MRI) (ראו איור 4A). סורק ה־MRI מודד את פעילות המוח תוך שימוש בשדה מגנטי ובגלי רדיו, ונותן לנו מדד לפעילותם של אזורי מוח שונים.

איור 4 - A. משתתף בניסוי שוכב על מיטת סורק דימות תהודה מגנטית וכותב על מסך מגע.
  • איור 4 - A. משתתף בניסוי שוכב על מיטת סורק דימות תהודה מגנטית וכותב על מסך מגע.
  • B. איור של המוח. החיצים מצביעים על שני אזורים מסוימים במוח אשר נקראים ”האזור המוטורי העיקרי“ ו”החריץ הקודקודי הקדמי“. שני אזורים אלה הופעלו באופן דומה כאשר המשתתפים כתבו את אותן אותיות בגדלים שונים. Primary motor cortex = האזור המוטורי העיקרי Anterior intraparietal sulcus = החריץ התוך-קודקודי הקדמי.

מצאנו ששני אזורים במוח הופעלו באופן דומה במהלך תנועות הכתיבה בגדלים שונים. אזור אחד, שנקרא החריץ התוך-קודקודי הקדמי, ידוע כי מעורב בתכנון התנועה ובתיאום בין העיניים לידיים, למשל כאשר מושיטים את היד לאחוז בכוס מים. האזור השני נקרא האזור המוטורי העיקרי, אשר סבורים כי הוא אחת ה“תחנות” הסופיות ששולחות פקודות תנועה לשרירים (איור 4B). העובדה שאזורי מוח אלה הופעלו באופן דומה כשכתבו למשל ”a“ קטנה ו-”a“ גדולה, מעידה על כך שאזורי מוח אלה שולחים פקודות תנועה דומות לגוף כאשר אדם כותב את אותן צורות בגדלים שונים. ומה בנוגע לגודל התנועה? ייתכן והפקודות שקובעות את גודל התנועה מגיעות מאזור אחֵר במוח, אך איננו יודעים עדיין מהו אזור זה, ואיך בדיוק מאותת המוח על גודל התנועה.

ממצאים אלה עוזרים לנו להבין איך המוח יוצר את כל טווח התנועות של הגוף. למשל, על-ידי שימוש בפקודות שונות כדי ליצור את צורת התנועה וגודלהּ, איננו צריכים ללמוד מחדש לכתוב את האות ”a“ כאשר אנו ניגשים ללוח. אמנם זהו חלק קטן בתַצְרֵף, אבל אנו יכולים לנסות להשתמש בממצאים אלה כאשר אנו מְבַצעים תנועות שונות. מה יקרה אם נכתוב בעזרת הזרוע כולה או על-ידי הנעת הגוף כולו? האם אפשר להשתפר בביצוע תנועות ריקוד אם נתרגל אותן על-ידי תנועות קטנות של הגוף בלבד? ללא ספֵק נחוצים ניסויים נוספים כדי להשיב על שאלות אלה, ואנו מעודדות אתכם לנסות ולגלות זאת בעצמכם!

מילון מונחים

דימוּת תהודה מגנטית (Magnetic resonance imaging, MRI): סורק דימות תהודה מגנטית נראה כמו מנהרה קטנה, שבתוכה שוכב אדם. הסורק עושה שימוש בשדה מגנטי ובגלי רדיו כדי לצלם את המוח. זוהי שיטה לא פולשנית, כלומר היא מאפשרת לנו לקבל תמונה של המוח מבחוץ, בדומה לצילום רנטגן המאפשר לנו לקבל תמונה של העצמות. השיטה שבה אנו משתמשים כדי למדוד את הפעילות המוחית נקראת fMRI – הדמיה תפקודית של המוח בתהודה מגנטית. שיטה זו מאפשרת לנו לזהוֹת את זרימת הדם לאזורים הפעילים במוח. למשל, כאשר אנו צופים בסרטים אזורים במוח המעורבים בראייה יהיו פעילים, וזרימת הדם אליהם תוגבר. סורק MRI ייתן לנו מדד לזרימת הדם, ואנו יכולים להשתמש במדד זה לבחינת הפעילות המוחית.

החריץ התוך-קודקודי הקדמי (Anterior intraparietal sulcus): אזור במוח הממוקם באונה הקודקודית אשר מעורב בתכנון תנועות ובתיאום עין-יד.

האזור המוטורי העיקרי (Primary motor cortex): אזור במוח הממוקם באונה המצחית אשר מעורב בשליחת פקודות תנועה לשרירים.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

אנחנו מודות לד"ר זהר שיינמן שיצרה את האיורים למאמר זה.


מקורות

[1] Wright, C. E. 1990. Generalized motor programs – reexamining claims of effector independence in writing. In: Jeannerod M, editor. Attention and Performance XIII. Hillsdale: Erlbaum. p. 294–320.

[2] van Galen, G. P., and Teulings, H. L. 1983. The independent monitoring of form and scale factors in handwriting. Acta Psychol. 54:9–22. doi: 10.1016/0001-6918(83)90020-3

[3] Raibert, M. H. 1977. Motor Control and Learning by the State-Space Model (Tech. Rep. AI-TR-439). Cambridge, MA: Artificial Intelligence Laboratory, MIT.

[4] Kadmon Harpaz, N., Flash, T., and Dinstein, I. 2014. Scale-invariant movement encoding in the human motor system. Neuron 81:452–62. doi: 10.1016/j.neuron.2013.10.058