Frontiers for Young Minds

Frontiers for Young Minds
תפריט
תגלית חדשה פורסם: 22 ביוני, 2021

מה מתרחש במוחות של תינוקות כשהם מנסים ללמוד לעשות משהו?

תַקצִיר

פעולות הן חשובות. אנו צריכים לדעת כיצד לבצע כל מיני סוגים של פעולות בחיי היומיום שלנו כמו להשתמש במזלג בשביל לאכול ולהשתמש בעט בשביל לכתוב. קל לנו יותר להבין פעולות שאנו רואים אנשים אחרים מבצעים אותן אם ביצענו את אותן הפעולות בעצמנו לפני כן. זה מסייע לנו להבין מדוע אנשים אחרים בוחרים להשתמש באותה הפעולה. מבוגרים מכירים הרבה מאוד פעולות שונות, אולם תינוקות עדיין לומדים כיצד לעשות דברים. הם עוד רק לומדים כיצד לנוע וכיצד לשחק עם צעצועים. תינוקות גם מבינים יותר פעולות שהם ביצעו קודם לכן מאשר פעולות שהם מעולם לא ביצעו. האם משהו קורה במוח שלהם שעשוי לסייע להם להבין את הפעולות שהם ביצעו? האם המוח של תינוקות מגיב אחרת כשהם רואים פעולה שהם מכירים לעומת פעולה שלא ביצעו בעבר? בואו נגלה.

הקדמה

כמבוגרים, אנו עשויים ללמוד פעולות באמצעות לקיחת שיעורי ריקוד או ניסיון לעשות סוגי ספורט שלא עשינו בעבר. למידת פעולות חדשות אינה יוצאת דופן, אולם עבור מרבית האנשים הפעולות היומיומיות שלהם אינן שונות ממה שהם עשו בעבר. מצד אחר תינוקות כל הזמן לומדים דברים חדשים. הם מגלים אובייקטים חדשים, לומדים לזוז בדרכים חדשות ומשחקים עם צעצועים חדשים. אתם ככל הנראה לא זוכרים, אבל כשהייתם תינוקות יכולתם תחילה להזיז את הידיים והאצבעות שלכם, אולם לא הייתה לכם שליטה רבה על האופן שבו הושטתם ידיים לצעצועים ושיחקתם איתם. בשנה הראשונה של החיים תינוקות לומדים לעשות הרבה דברים בעצמם, אולם הם גם מבינים כיצד ומדוע אנשים עושים דברים.

מחקרים לימדו אותנו כי למידה של איך לעשות דברים מסייעת לתינוקות להבין טוב יותר את הסיבות לכך שאנשים אחרים מבצעים את הפעולות האלה [1]. זה מעניין מאחר שזה אומר שלמידת פעולות חדשות חשובה גם עבור למידת אותם הכישורים החדשים, וגם עבור למידה רבה יותר על האנשים שסביבנו. אנו יודעים שזה נכון גם עבור בוגרים. כמה ניסויים מדעיים הסתכלו על פעילות מוחית של רקדנים מקצועיים מבוגרים שמתאמנים בצעדי ריקוד מורכבים, אולם גם צופים בשותפים לריקוד שמבצעים תנועות באופנים שהם לא יכולים לבצע. המחקר הזה הראה שכאשר רקדנים צופים באנשים אחרים מבצעים תנועות ריקוד, המוחות שלהם מגיבים יותר לתנועות הריקוד שהם מסוגלים לבצע בעצמם, בהשוואה לתנועות שהם לא מסוגלים לבצע [2, 3]. נדמה שהיכולת לבצע פעולות מסוימות משנה את האופן שבו מוחות בוגרים מגיבים כשהם רואים אנשים אחרים מבצעים את אותה הפעולה. זה גרם לנו לתהות אם מוחות של תינוקות, שיש להם פחות נסיון עם פעולות ממוחות של מבוגרים, גם מגיבים אחרת לפעולות שתינוקות מסוגלים לעשות.

רצינו לגלות אם מוחות של תינוקות מגיבים יותר לפעולה שהם כבר יודעים איך לבצע בעצמם בהשוואה לפעולה שהם רק צפו בה אצל אנשים אחרים. אולם לפני שנתחיל לספר לכם כיצד ערכנו את הניסוי שלנו, נסביר כיצד מדדנו את הפעילות המוחית של תינוקות.

כיצד ניתן למדוד מה קורה במוחם של תינוקות?

כדי להסתכל על פעילות מוחית, השתמשנו בשיטה שנקראת אלקטרואנצפלוגרפיה, או EEG, בקיצור. שיטת EEG משמשת למדידת הפעילות החשמלית במוח. המוח שלכם מורכב מכ-86 מיליארד תאי מוח זעירים שנקראים תאי עָצָב. תאי עצב מתקשרים זה עם זה באמצעות שליחת כמויות קטנות של חשמל זה לזה, והתקשורת הזו מאפשרת למוח שלכם לבצע את כל התפקודים שלו. כדי לקלוט את האות החשמלי הזה, חבשנו על תינוקות קסדה מיוחדת עם הרבה חוטים (ראו איור 1A). החוטים האלה נקראים אלקטרודות והם יכולים לאתר את האותות החשמליים הקטנים האלה במוח פשוט באמצעות יצירת מגע עם ראשו של התינוק. אז היינו מסוגלים לראות את הפעילות המוחית בצורה של גלים על מסך המחשב שלנו.

איור 1 - (A) תמונה של תינוק שחובש קסדת EEG באחד הניסויים שלנו.

פעילות מוחית: קצב ה Mu

אַמַּת מידה אחת שאתם יכולים לקבל מהאות החשמלי הזה היא גל מוחי שנקרא קצב Mu (Mu rhythm). קצב ה-Mu מְסַפֵּר לנו על הפעילות המוחית שמתרחשת בקליפת המוח התחושתית-תנועתית (sensorimotor cortex) (ראו איור 1B), אזור במוח ששולט על פעולות ועל תנועות כמו גם על טיפול במידע שנוגע למגע, למיקום הגוף ולתנועת הגוף. קצב ה-Mu נמדד באמצעות החיישנים במרכז קסדת ה-EEG, שידוע כאזור המרכזי אשר נמצא בחלק העליון של הראש שלכם. מדוע השתמשנו בקצב ה-Mu כדי למדוד את הפעילות המוחית בתגובה לפעולות? סיבה אחת היא מאחר שאנו יכולים למדוד את סוג הפעילות הזו בתינוקות בקלות באמצעות EEG. שיטות אחרות של מדידת פעילות מוחית דורשות ממשתתפי המחקר לשכב בצורה דוממת מאוד בתוך מכונה במשך זמן רב, דבר שאינו ישׂים אצל תינוקות. הסיבה הנוספת לכך שהשתמשנו בקצב ה-Mu היא שאנו כבר יודעים שקצב ה-Mu מגיב הכי הרבה כשאנשים עושים משהו או צופים במישהו אחר עושה משהו. לדוגמה, אנו יודעים שקצב ה-Mu פעיל כשתינוקות צופים באדם אחר עושה משהו כמו להושיט יד לצעצוע [4]. בהתבסס על הידע הזה אנו יכולים לבחון כיצד סוגי פעולות שונים משנים את הפעילות הזו. במחקר שלנו השתמשנו בשינויים בקצב ה-Mu כדי למדוד אם היו שינויים גדולים יותר במוחותיהם של התינוקות עבור פעולות שהם למדו כיצד לבצע בעצמם בהשוואה לפעולות שהם למדו רק על-ידי צפייה באנשים אחרים.

למידת פעולות עבור הניסוי שלנו

היו לנו 17 תינוקות שלמדו שתי פעולות באמצעות צעצועים כיפיים שהשמיעו קולות מיוחדים כשהושלמה התוצאה של הפעולות האלה. אחד הצעצועים האלה היה בובת עץ על גבי תיבה, אשר הסתובבה כשהקופסה הוכתה באמצעות כלי דמוי מקל (ראו איור 2A). הפעולה השנייה הייתה קופסה עם חור קטן למעלה. וו שימש למשוך צעצוע של ברווז אל תוך החור (ראו איור 2B). התינוקות בני 10 החודשים וההורים שלהם לקחו את שני הצעצועים הביתה ושיחקו איתם במשך שבוע. כשהם היו בבית, התינוקות התאמנו עם אחד הצעצועים ורק צפו בהורים שלהם משחקים בצעצוע השני. כל פעולה בוצעה או נצפתה כשלוש פעמים במהלך השבוע, במשך כחמש דקות בכל פעם. הצעצועים שבחרנו למחקר שלנו היו חדשים עבור התינוקות ודרשו פעולות שהם לא למדו לבצע קודם לכן. בחרנו את הצעצועים המיוחדים האלה מאחר שהיינו צריכים לחקור פעולות שתינוקות בני 10 חודשים עדיין לא ידעו כיצד לבצע פיזית אולם יכלו ללמוד אותן תוך זמן קצר.

איור 2 - (A) תינוק שלומד בבית אחת מתוך הפעולות החדשות.
  • איור 2 - (A) תינוק שלומד בבית אחת מתוך הפעולות החדשות.
  • כשהתינוק מכה את הצעצוע עם המקל הבובה מסתובבת. (B) תינוקת שצופה באימא שלה מבצעת בבית אחת מהפעולות החדשות. היא מושכת את הברווז לתוך החור באמצעות וו.

אחרי שבוע של משחק עם הצעצועים, התינוקות וההורים שלהם הגיעו למעבדה שלנו להשתתף בניסוי ה-EEG שלנו. כאשר התינוקות הגיעו חזרה למעבדה, הם ישבו בחיקם של הוריהם וחבשו את קסדת ה-EEG כדי שנוכל למדוד את התגובות המוחיות שלהם, בזמן שהם שמו לב לתוצאות הפעולה. דאגנו לכך שהתינוקות ישבו באופן דומם יחסית כך שנוכל לוודא שפעילות קצב ה-Mu לא קשורה לתנועות של התינוקות אלא הייתה התוצאה של עיסוק בפעולות.

ביצוע פעולות משנה את קצב ה-Mu

אנו כבר ידענו ממחקרים אחרים שקצב ה-Mu מופעל כשתינוקות צופים באנשים אחרים מבצעים פעולות [4]. במחקר שלנו תהינו אם יהיה שינוי גדול יותר בפעילות קצב ה-Mu עבור פעולה שהם כבר ביצעו בעצמם בהשוואה לפעולה שהם רק ראו קודם לכן. ציפינו שיהיה שינוי גדול יותר בפעילות קצב ה-Mu עבור הפעולה שהתינוקות התאמנו עליה בעצמם. אולם, מדוע זה מה שציפינו? כפי שכבר ציינו, אנו יודעים ממחקר קודם שמבוגרים מראים שינויים גדולים יותר בפעילות כשהם רואים פעולות שהם כבר ניסו לבצע בעצמם בהשוואה לפעולות שהם רק ראו אנשים אחרים מבצעים [2]. חשבנו שאנו עשויים למצוא את אותו הדפוס אצל תינוקות. גם ידענו ממחקרים אחרים שתינוקות מבינים טוב יותר מדוע אנו משתמשים בפעולה מסוימת ברגע שהם מסוגלים לבצע אותה בעצמם, וחשבנו שזה קשור לשינויים בקליפת המוח התחושתית-תנועתית [5].

אם כן, מה מצאנו? ממש כמו מבוגרים, פעולות שהתינוקות ביצעו בעצמם קודם לכן גרמו לשינויים גדולים יותר מאשר פעולות שהם רק ראו את הוריהם מבצעים. מצאנו שתינוקות שהיו טובים יותר בביצוע הפעולה היו צפויים אפילו יותר להראות את השינויים האלה בפעילות מוחית. כפי שאתם יכולים לראות באיור 3, העמודה האדומה מראה שהפעילות המוחית ב קליפת המוח התחושתית-תנועתית, אותה מדדנו באמצעות קצב ה-Mu, השתנתה הכי הרבה עבור פעולות שהתינוקות למדו בעצמם. איתרנו את האפקט הזה מהחיישנים באזור המרכזי של קסדת ה-EEG שהזכרנו קודם, ולא באזורים אחרים. זה תמך בצפי שלנו שיהיו שינויים גדולים יותר בפעילות המוחית עבור הפעולה שהתינוקות ביצעו בעצמם, בהשוואה לפעולות שהם רק ראו את הוריהם מבצעים. אם כן, אנו יכולים לראות שאצל תינוקות קצב ה-Mu יכול להשתנות באמצעות למידת ביצוע הפעולה, ולא רק באמצעות צפייה בפעולה.

איור 3 - בגרף הזה אתם יכולים לראות שהפעילות המוחית השתנתה הכי הרבה עבור הפעולה שהתינוקות ביצעו קודם לכן (העמודה האדומה) בהשוואה לפעולה שהם רק ראו קודם לכן (עמודה כחולה).
  • איור 3 - בגרף הזה אתם יכולים לראות שהפעילות המוחית השתנתה הכי הרבה עבור הפעולה שהתינוקות ביצעו קודם לכן (העמודה האדומה) בהשוואה לפעולה שהם רק ראו קודם לכן (עמודה כחולה).

מה כל זה אומר ומדוע זה חשוב?

המחקר שלנו מצא שהפעילות המוחית שמתרחשת בזמן שצופים בפעולה משתנה הרבה אם התינוקות ביצעו את הפעולה בשבוע שלפני כן, אולם לא אם התינוקות רק צפו בהורים שלהם מבצעים את הפעולה בשבוע הקודם. במילים אחרות, קליפת המוח התחושתית-תנועתית, האזור במוח שמגיב לפעולות, הגיב יותר לפעולה שהתינוקות ביצעו בעצמם בעבר. זה מציע שיש משהו מיוחד באימון פעיל של אופן ביצוע הפעולה ביחס לצפייה פאסיבית בפעולה שמתבצעת.

לפני המחקר הזה לא ידענו אם מוחות של תינוקות יראו לנו כי ביצוע פעולות היה חשוב להבנת הפעולות האלה. כעת אנו יודעים שעבור תינוקות חוויה פעילה של פעולה היא הכרחית עבור הפעלת קליפת המוח התחושתית-תנועתית. אם כן, מדוע זה חשוב? הבנת האופן שבו מוחות לומדים על פעולות יכולה לסייע לנו להבין טוב יותר את הדרכים שבהן תינוקות וילדים לומדים הכי טוב. הממצאים שלנו מציעים שעשוי להיות מועיל עבור הורים לתת לתינוקות שלהם לנסות פעולות חדשות בעצמם, יותר מאשר רק להראות להם את הפעולות, מאחר שתינוקות ילמדו יותר אם הם יבצעו את הפעולה בעצמם. כשתינוקות יראו מאוחר יותר אנשים שמבצעים את הפעולה, הם יבינו בסבירות גבוהה יותר מדוע האנשים האלה רוצים לבצע את הפעולה. סוג ההבנה הזה מסייע לנו לדעת יותר על האנשם שסביבנו. זה דומה לאופן שבו ככל הנראה אמרו לכם בבית הספר “תשתתפו באופן פעיל” בלמידה, ואל רק תצפו בה באופן פאסיבי – מאחר שהשתתפות פעילה מסייעת לכם ללמוד טוב יותר. לדוגמה, אתם רוצים ללמוד כיצד להבקיע שער בכדורגל. בעוד שאתם יכולים ללמוד קצת את הטכניקה מצפייה בשחקן כדורגל מקצועי מבקיע בטלוויזיה, אתם ככל הנראה תלמדו הכי טוב אם תתאמנו בהבקעת שערים במגרש הכדורגל בעצמכם. אם אתם לומדים דרך עשייה אז בעתיד אתם ככל הנראה תבינו טוב יותר מדוע כדורגלנים מקצועיים בועטים בכדור באופנים מסוימים כשהם מנסים להבקיע שער.

אף על פי שהמחקר הזה הראה שמוחות של תינוקות מגיבים טוב יותר לפעולות שהם התאמנו עליהן בעצמם, אנו עדיין צריכים לערוך מחקרים נוספים כדי להבין טוב יותר כיצד זה משפיע על למידה ועל התפתחות של תינוקות. רוצים לדעת עוד? קחו חלק במדע וסייעו לנו לענות על שאלות נוספות בנוגע למוחות של תינוקות!

מילון מונחים

אלקטרואנצפלוגרם (EEG): EEG משמש למדידת פעילות חשמלית במוח. קסדות נחבשות של EEG מכילות הרבה חיישנים שנקראים אלקטרודות. כאשר החיישנים האלה נוגעים בראשו של האדם הם יכולים לאתר את הפעילות החשמלית במוח. הפעילות המוחית הזו יכולה להיראות בצורת גלים על מסך המחשב.

תא עָצָב (נוירון, Neuron): תאי עצב הם תאים מיוחדים שנמצאים במוח שלכם. הם אחראיים על הרבה תפקודים חשובים בגוף שלכם כולל נשימה, תנועה, חשיבה ותחושה. ישנם הרבה תאי עצב במוח שלכם, והתאים האלה מתקשרים זה עם זה באמצות שימוש בכמויות קטנות של חשמל.

אלקטרודה (Electrode): אלקטרודות הן סוגים מיוחדים של חיישנים שקולטים פעילות חשמלית. לרוב הן עשויות ממתכת.

קצב Mu (Mu Rhythm): זהו סוג של אות במוח. הוא משתנה כשאנו מבצעים פעולה/ תנועה או כשאנו רואים מישהו אחר עושה פעולה/ תנועה.

קליפת המוח התחושתית-תנועתית (Sensorimotor Cortex): האזור הזה במוח שלכם אחראי על פעולות ותנועות. הוא גם מעבד מידע שמתקבל על מגע, על מיקום הגוף ועל תנועת הגוף.

תוצאות הפעולה (Action Outcomes): התוצאות של פעולה שהושלמה. בניסוי הזה הופק צליל מיוחד כשאחת הפעולות על הצעצועים הושלמה, מה שיוצר קישור בין הפעולה לבין הצליל.

הצהרת ניגוד אינטרסים

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


מאמר המקור

Gerson, S. A., Bekkering, H., and Hunnius, S. 2015. Short-term motor training, but not observational training, alters neurocognitive mechanisms of action processing in infancy. J. Cogn. Neurosci. 27:1207–14. doi: 10.1162/jocn_a_00774


מקורות

[1] Gerson, S. A., and Woodward, A. L. 2014. Learning from their own actions: the unique effect of producing actions on infants’ action understanding. Child Dev. 85:264–77. doi: 10.1111/cdev.12115

[2] Calvo-Merino, B., Grèzes, J., Glaser, D. E., Passingham, R. E., and Haggard, P. 2006. Seeing or doing? Influence of visual and motor familiarity in action observation. Curr. Biol. 16:1905–10. doi: 10.1016/j.cub.2006.07.065

[3] Cross, E. S., Hamilton, A. F., and Grafton, S. T. 2006. Building a motor simulation de novo: observation of dance by dancers. Neuroimage 31:1257–67. doi: 10.1016/j.neuroimage.2006.01.033

[4] Marshall, P. J., Young, T., and Meltzoff, A. N. 2010. Neural correlates of action observation and execution in 14-month-old infants: an event-related EEG desynchronization study. Dev. Sci. 14:474–80. doi: 10.1111/j.1467-7687.2010.00991.x

[5] Hunnius, S., and Bekkering, H. 2014. What are you doing? How active and observational experience shape infants’ action understanding. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 369:20130490. doi: 10.1098/rstb.2013.0490