תַקצִיר
המוחות שלנו תמיד מכווננים את עצמם למערבולת המשתנה של פעילויות ואינטראקציות שאנו מקיימים מִדֵּי יום. בכל פעם שאתם משיגים מטרה, אתם מְתַרגלים את מה שמכונה 'התפקודים הניהוליים במוח'. כישורים אלה כוללים התנגדות לדְחָפים; מַעֲבָר בין מטלות, ועדכון מידע בזיכרון שלכם. ביקשנו לדעת אם הכישורים השונים הללו נסמכים על אותם האזורים במוח, ואם אנשים צעירים משתמשים באותם אזורים במוח כמו מבוגרים. כדי לבדוק זאת צילמנו את המוחות של ילדים ושל נערים, במטרה לראות באֵילוּ אזורים במוח הם השתמשו בזמן ששיחקו בשלושה משחקים פשוטים הקשורים לתפקודים הניהוליים הללו. מצאנו כי בני נוער השתמשו באזורים מוחיים דומים לאלה שמבוגרים מפעילים, בשעה ששיחקו בשלושת המשחקים האמורים, וכי אזורים רבים במוח היו בשימוש בכל שלושת המשחקים. תוצאות אלה סייעו לנו להבין כיצד ילדים משתמשים במוחות שלהם כדי להצליח, וכיצד הכישורים הללו מתפתחים.
המוחות שלכם משתנים במטרה להגשים את מטרותיכם
*רִינְג!* השעון המעורר מתריע שהגיע הזמן לקום לבית הספר. היום אתם מציגים פרויקט חשוב בשיעור מדעים, ואינכם רוצים לאחר. אולם, אף על פי שאתם מנסים להתנגד לכך, אתם מוצאים את עצמכם לוחצים על כפתור ה'נודניק' כמה פעמים, וכעת אתם מאחרים! אתם רוצים להיות מוכנים להצגה שלכם בכיתה, ולכן מחליטים לבצע כמה משימות במקביל (מוּלְטִיטַסְקִינְג), על ידי מַעֲבָר על הפרויקט שלכם בזמן שאתם אוכלים ארוחת בוקר, בעודכם מחליפים בין האכילה לבין קריאת החומר. כשאתם מגיעים לבית הספר ומתחילים את המצגת שלכם, אתם מנסים לזכור את כל הכללים עבור המטלה, כמו למשל לדבּר בבהירוּת וליצור קשר עין, ועוברים עליהם בראשיכם כדי לוודא שאתם עושים עבודה מצוינת (איור 1).
- איור 1 - דוגמאות לכישורי שליטה של המוח.
- אינהיביציה (Inhibition – אל תלחצו על הנודניק!); החלפה (Switching– התאמְנו, קחו ביס, התאמְנו), ועדכון (Updating – זִכרו ליצור קשר עין), הן דוגמאות לכישורי השליטה של המוח, שבהם אנו משתמשים מִדֵּי יום לביצוע משימות גדולות וקטנות.
דוגמה זו ממחישה כיצד אנו משתמשים במוחותינו כדי להסתגל לשינויים בסביבה כל הזמן, וכיצד ביכולתנו לארגן את ההתנהגויות שלנו לקראת מטרה מסוימת, כמו העברַת מצגת מצוינת בבית הספר. היכולות לזכור מידע ולעדכנוֹ (כמו כללי הצגה בפני קהל והמטרות שלנו); לעמוד בפני הדחפים שלנו (כמו ללחוץ על כפתור ה'נודניק' בשעון המעורר), ולהחליף בין מטלות (כמו ארוחת בוקר ושיעורי בית), הן שימושיות מאוד. זאת הן כאשר ישנן כמה דרישות שמתחרוֹת על הזמן והאנרגיה שלנו והן כאשר אנו מתמודדים בד בבד עם כמה מכשולים בלתי צפויים.
התרחיש לעיל עשוי להישמע לכם מוכר אם אי פעם הייתם במצב שדרש מכם להיות גמישים ולחשוב על פתרונות חדשים לבעיות פתאומיוֹת. חוקרים רבים מבקשים לדעת מתי, היכן וכיצד המוח מְפַתֵּחַ את התפקודים הניהוליים האלה, או את הכישורים שאנו משתמשים בהם כדי להשיג את מטרותינו. מחקרים מציעים כי ישנם סוגים מובחנים רבים של תפקודים ניהוליים, הנמצאים בשימוש כשאנו מנווטים את חיי היומיום שלנו. במאמר זה נתמקד בשלושת התפקודים הניהוליים שהצגנו זה עתה: (1) אִינְהִיבִּיצְיָה, שמסייעת לנו לעמוד בפני תגובות בלתי ראויות; (2) החלפה, אשר מסייעת לנו מבּחינה שכלית לעבור בין כמה מערכים של כללים או סטנדרטים; ו-(3) עדכון, אשר מסייע לנו לְנַטֵּר מידע חדש ולשלב אותו בתוך זיכרונותינו והתוכניות הנוכחיות שלנו [1]. כשאנו משתמשים בתפקודים הניהוליים האלה ובתפקודים ניהוליים אחרים במטרה להשלים מטלה מורכבת, מדענים מתארים את היכולת הכוללת הזו בתור שליטה קוֹגניטיבית [2]. על ידי שימוש בשליטה קוגניטיבית גדולה יותר, ביכולתנו לבצע תגובות מהירות ונכונות, להתכוונן לתנאים משתנים, ולתמרן בין מטלות שונות בנינוֹחוּת. שליטה קוגניטיבית משמעהּ השימוש היעיל בתפקודים הניהוליים של המוח כדי להשיג את מטרותינו, להצליח בבית הספר, ואפילו להרגיש טוב לגבי עצמנו ולהתמודד בהצלחה עם זמנים לחוצים [2].
האם ילדים ומבוגרים משתמשים באותם האזורים המוחיים כדי להשיג את מטרותיהם?
כתלות במטרה, תפקודים ניהוליים שונים יכולים לשמֵּש להשגתהּ. תהינו אם ילדים ובני נוער השתמשו באותם אזורים מוחיים או באזורי מוח שונים בביצוע שלושה תפקודים ניהוליים שונים. כדי לוודא שכְּלל משתתפי מחקרנו השתמשו באותם תפקודים ניהוליים באותו זמן, ביקשנו מהמשתתפים, בני 14-8, לשחק באותם שלושה משחקי מחשב (איור 2).
- איור 2 - מהלך המחקר שערכנו.
- במטרה לבחון באֵילוּ אזורים במוח המשתתפים משתמשים עבור תפקודים ניהוליים, ואם אלה אותם אזורים מוחיים שבהם מבוגרים משתמשים, ילדים ונוער (גילֵי 14-8) שיחקו בשלושה משחקים שונים בעת ששהו בתוך סורק fMRI (דִּמּוּת תהוּדה מגנטית תפקודי) שמדד פעילות מוחית. משמאל: במשחק האינהיביציה (Inhibition), המשתתפים היו צריכים להימנע מִלחיצה על הכפתורים כאשר הופיע X אדום על גבי החץ. באמצע: במשחק ההחלפה (Switching), המשתתפים התבקשו לסווג צורות צבעוניות לפי הכלל הנכון (צבע או צורה). מימין: במשחק העדכון (Updating), המשתתפים היו צריכים ללחוץ על כפתור אם הצורה שהופיעה על המסך הייתה זהה לצורה שהופיעה במסך שלפני המסך הקודם.
ייתכן שניחשתם כי למבוגרים יש שליטה קוגניטיבית די טובה, מאחר שנדרש מהם תמרון בין עבודה, מטלות, ניהול כספים, שימוש בתחבורה ועוד (אף על פי שאפילו מבוגרים מתקשים עם שליטה קוגניטיבית ועם השׂגַת מטרותיהם לעיתים!). מחקר שעסק במוחות של מבוגרים חשף מערך של אזורים מוחיים שכולם פעילים בעת ביצוע מִגוון מטלות תפקודים ניהוליים. כִכְלָל, חוקרים מתייחסים לרשת האזורים המחוברים האלה בתור מערכת שליטה גרעינית מאחר שהיא מכילה אזורי מפתח במוח המשמשים יחד כשאנו מְבצעים משימות מאתגרות [4]. מאחר שכישורי תפקודים ניהוליים חשובים כל כך להצלחה בבית הספר ובחיים, תהינו האם ילדים משתמשים באותה מערכת שליטה גרעינית כמו מבוגרים, או האם הם מפעילים אזורי מוח שונים עבור מטלות של תפקודים ניהוליים [5]. מַרבית המחקרים בחנוּ תפקודים ניהוליים בקֶרֶב ילדים באמצעות מטלה אחת בלבד. צילמנו מוחות של ילדים בזמן שהילדים שיחקו בשלושה משחקי תפקודים ניהוליים שונים, והשווינו בין האזורים במוח במטרה לענות על שתי שאלות. ראשית, אצל ילדים, האם שלוש מטלות התפקודים הניהוליים משתמשות כולן באזורים מוחיים דומים, באותו האופן שבו הדבר מתבצע במוחות של מבוגרים? ושנית, האם אזורי המוח שילדים משתמשים בהם עבור מטלות תפקודים ניהוליים זהים לאזורי המוח שמבוגרים משתמשים בהם?
מִשחק במִשחקים במטרה למדוד תפקודים ניהוליים במוח
אחד הכלים המשמשים למחקר מוח האדם נקרא דִּמּוּת תהוּדה מגנטית תפקודי (fMRI). סורק fMRI הוא מכוֹנָה בעלת מגנט גדול המאפשרת לנו לצלם מאות תמונות של המוח, ולמדוד שינויים בפעילות המוחית לאורך הזמן. זאת באמצעות איתור שינויים ברמות החמצן במוח ובזרימת דם במוח בזמן שהאדם הנבדק מְשחק מִשחקים, צופה בסרט, או פשוט נָח. במחקר שלנו, 117 ילדים (גילֵי 14-8) מטקסס, ארה''ב, שיחקו בשלושה משחקים של תפקודים ניהוליים כששהו בסורק ה-fMRI. זה אִפשר לנו לִצפות בהם במהלך השהייה בסורק, ולבחון אֵילוּ אזורים במוח היו פעילים לאורך כל אחד מהמשחקים. במסגרת הניסוי, משתתפים שכבו על הגב בתוך סורק ה-fMRI והשתמשו במראָה כדי לצפות במסך מחשב. הם החזיקו שני כפתורים בידיהם לצורך תפעול המִשחקים, בשעה שאנו צילמנו תמונות של מוחותיהם.
במשחק האינהיביציה, ילדים לחצו על כפתור הכי מהר שיכלו כדי לסמֵּן באיזה כיוון הצביע חץ בודד (שמאל או ימין), בעת שהשתנה באופן אקראי. הם ביצעו הרבה לחיצות מהירוֹת על הכפתורים, אלא אם כן הופיע על גבי החץ סימן 'X' אדום. כאשר זה קרה, המשתתפים נדרשו לעמוד בפני הרצון ללחוץ על הכפתורים. זה היה מאתגר מאחר שלעיתים סימן ה'X' האדום הופיע במהירות, ולעיתים באופן איטי. במשחק ההחלפה, ילדים התבקשו לסוֵּג צורות צבעוניות שונות לפי הצבע שלהן או לפי צורתן. הכלל לסיווג לפי הצבע או הצורה התחלף באקראי, ולכן היה על המשתתפים לשים לב, מאחר שאם סיווגו לפי הכלל הלא נכון, הם קיבלו תשובה שגויה. לבסוף, במשחק העדכון, המשתתפים צפו בשׁוּרָה של צורות ירוקות שנעו מהר על גבי המסך (ריבוע, משולש, ריבוע). הם היו צריכים לזכור את סֵדֶר הופעַת הצורות, מאחר שהמשימה אשר לה נדרשו במשחק זה, הייתה ללחוץ על כפתור כאשר הצורה שעל גבי המסך תאמה את הצורה שהוצגה לפני הצורה הקודמת.
מה מצאנו?
הניסוי שלנו סייע לנו לענות על שתי השאלות העיקריות שהעלינו! ראשית, מצאנו כי כמה אזורים במוח היו פעילים בכל שלושת המשחקים, כלומר מִשחקי התפקודים הניהוליים הפעילו אזורים דומים במוח (איור 3). שנית, מצאנו כי אזורי מוח של תפקודים ניהוליים שהילדים השתמשו בהם, היו אותם אזורים שמבוגרים משתמשים בהם. פעילות מוחית שנצפתה בשניים מהמשחקים או בכל השלושה תאמה לתוצאות רבות ממוחות של מבוגרים, לרבות אזורים של מערכת השליטה הגרעינית.
- איור 3 - ממצאי המחקר.
- באיור מוצגת המחצית הימנית של המוח, כאילו שהאדם פונה לאותו הכיוון כמו באיור אזורי הפעילות המוחית במהלך כל אחד משלושת משחקי התפקודים הניהוליים, שמסומנים על ידי מפתֵּח הצבעים, מוצגים בשורה העליונה. המוח במרכז מציג את אזורי החפיפה במוח, ומצביע על אזורים ששימשו בשניים מהמִשחקים, או בכל השלושה. תוכלו לראות שאזורים מוחיים רבים היו בשימוש בשתי מטלות לפחות. האזורים השחורים (שבהם נעשה שימוש בשלוש המטלות) חופפים עם אזורים מוחיים של שליטה גרעינית שנצפים אצל מבוגרים (נלקח ברשות המחבּר מ-[5]).
מקרא:
Inhibition = אינהיביציה
Switching = החלפה
Updating = עדכון
מה תוצאות מחקרנו עוזרות לנו להבין?
תוצאות אלה מצביעות על כך שמערך משותף של אזורים במוח שתומכים בתפקודים ניהוליים זהה במבוגרים ובילדים צעירים. אולם, נדרש מחקר נוסף במטרה להבין כיצד כישורי תפקודים ניהוליים והצבַת מטרות משתפרים כשאנו גדלים. העבודה שמתרחשת בתוך מערכת השליטה הגרעינית ככל הנראה עדיין משתפרת לאורך הזמן ועם תרגול של כישורים שונים, אפילו אצל מבוגרים.
ביכולתנו לחשוב על תוצאות המחקר בכמה דרכים שונות. ראשית, ילדים דומים למבוגרים בכך שכדי להשיג את מטרותיהם הם משתמשים באותם אזורים במוח שמבוגרים משתמשים בהם. שנית, התפקודים הניהוליים של המוח חשובים בבית הספר ובחיים – אנו משתמשים בהם מִדֵּי יום! הבנַת האופנִים שבהם אנו פועלים במטרה להשלים מטלה, וכיצד התפקודים הניהוליים משתנים כשאנו מתבגרים, חשובה כדי ליצור דרכים חדשות לשיפור תפקודים ניהוליים אצל כל הילדים. תפקודים ניהוליים עשויים להשתנות בקֶרֶב אנשים שונים, ומחקר זה מציע שהבדלים אלה עשויים להתחיל במערכת השליטה הגרעינית במוח. ניתן להשוות בין התוצאות שבהן אנו צופים בקֶרֶב ילדים בריאים ובין מחקרים שבוחנים מוחות של ילדים בעלי לקויות למידה או בעלי הבדלים בלמידה. בעקבות כך ניתן לפתֵּח טיפולים שיסייעו לילדים המתקשים עם תפקודים ניהוליים.
ישנם כמה משחקים כיפיים ופעילויות מהנות שאנשים יכולים לבצע במטרה לאמֵּן את כישורי השליטה הקוגניטיבית שלהם. חִשבו על פעילויות שמְתרגלות החלפה בין דברים, החזקַת רעיונות בראש ועבודה עימם, וכן עמידה בפני הסחות דעת. פעילויות של ספורט מאורגן, כמו כדורגל, משפרות כישורי שליטה קוגניטיבית מאחר שהשחקנים מתאמנים בהחזקה של כללי המשחק בראש, בשיתוף פעולה עם אחרים, ובניטור הסביבה שמשתנה במהירות סביבם. משחקי קלפים או משחקי לוח קבוצתיים שבהם שחקנים נדרשים לחשוב בצורה גמישה על שפה, ואשר עושים אינהיביציה לניחושים הראשונים שלהם, או מאזְנים בין מטרות רבות, יכולים אף הם לספֵּק לילדים תרגול טוב לכישורי שליטה קוגניטיבית. כאשר אנשים מתקשים עם כישורי שליטה קוגניטיבית, יצירה של רשימת תִּיוּג (צֶ'ק לִיסְט) של צעדים קטנים יותר הנדרשים לביצוע המטלה, ועבודה על פרויקטים גדולים באופן הדרגתי – שלב אחד בכל פעם, יכולות לסייע ולהפוך פרויקטים מורכבים לקלים יותר.
סיכום
אזורי שליטה קוגניטיבית במוח משמשים עבור מגוון מטלות, כדי לסייע לנו להשיג את מטרותינו. פרויקט מחקר זה בחן שלוש מטלות תפקודים ניהוליים שונים אצל אותם ילדים, וחשף מערכת שליטה גרעינית משותפת. אזורי המוח האלה דומים בקֶרֶב ילדים ומבוגרים, מה שמציע שכאשר אנו משתפרים בשליטה קוגניטיבית, קשרים בין אזורים משתנים. שליטה קוגניטיבית משתפרת עם הגיל והתרגול, ומשתמשת באזורים רבים במוח בכל פעם שהיא מצויה בשימוש. אנו מודים לכל המשפחות שסייעו בפרויקט זה.
מילון מונחים
תפקודים ניהוליים (EFs - Executive Functions): ↑ יכולותיו של המוח אשר מתאמות בין המחשבות וההתנהגויות שלנו, כדי לסייע לנו להשיג את מטרותינו.
אינהיביציה (Inhibition): ↑ תפקוד ניהולי שמסייע לנו לעמוד בפני הסחות דעת, או לעשות דברים שאיננו רוצים לעשות.
החלפה (Switching): ↑ תפקוד ניהולי שמסייע לנו לנוע בגמישוּת בין מערכים רבים של חוקים או פעילויות.
עדכון (Updating): ↑ תפקוד ניהולי שמסייע לנו לנטר מידע חדש, ולשלֵּב אותו לתוך זיכרונותינו ותוכניותינו הנוכחיות.
שליטה קוגניטיבית (Cognitive Control): ↑ אוסף של יכולות שאנו משתמשים בהן כדי לעשות את מה שאנו רוצים. תפקודים ניהוליים שונים מרכיבים את יכולת השליטה הקוגניטיבית הכוללת שלנו, שאותה אנו מגייסים בכל פעם שאנו בוחרים לעשות משהו. שליטה קוגניטיבית נחקרת לעיתים קרובות כשאנו משווים בין ביצוע דבר קשה לביצוע דבר קל. השליטה הקוגניטיבית שלנו משתפרת במהלך הילדוּת והנעורים.
מערכת שליטה גרעינית (Core Control System): ↑ אזורים במוח המשמשים לביצוע מגוון מטלות מאתגרות, כמו למשל אלה שמערבות תפקודים ניהוליים או שליטה קוגניטיבית. האזורים השחורים באיור 3 הם חלק ממערכת השליטה הגרעינית.
דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI - Functional Magnetic Resonance Imaging): ↑ מכשיר סריקה שמסייע לחקור כיצד המוח פועל. הוא משתמש במגנטים ובגלי רדיו (לא בקרינה!) כדי לצלם תמונות רבות של המוח במהלך כמה דקות. חוקרים יכולים ללמוד אֵילוּ אזורים במוח נמצאים בשימוש כאשר אנשים עושים דברים שונים או חושבים על דברים מסוימים, באמצעות הצגַת תמונות או צלילים למשתתף במהלך הסריקה המוחית.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כל המחקר נערך בהעדר כי קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מאמר המקור
↑ Engelhardt, L. E., Harden, K. P., Tucker-Drob, E. M., and Church, J. A. 2019. The neural architecture of executive functions is established by middle childhood. Neuroimage 185:479–89. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.10.024
מקורות
[1] ↑ Miyake, A., Friedman, N. P., Emerson, M. J., Witzki, A. H., Howerter, A., and Wager, T. D. 2000. The unity and diversity of executive functions and their contributions to complex “frontal lobe” tasks: a latent variable analysis. Cogn. Psychol. 41:49–100. doi: 10.1006/cogp.1999.0734
[2] ↑ Church, J. A., Bunge, S. A., Petersen, S. E., and Schlaggar, B. L. 2017. Preparatory engagement of cognitive control networks increases late in childhood. Cerebral Cortex 27:2139–53. doi: 10.1093/cercor/bhw046
[3] ↑ Luna, B., Garver, K. E., Urban, T. A., Lazar, N. A., and Sweeney, J. A. 2004. Maturation of cognitive processes from late childhood to adulthood. Child Dev. 75:1357–72. doi: 10.1111/j.1467-8624.2004.00745.x
[4] ↑ Dosenbach, N. U. F., Fair, D. A., Miezin, F. M., Cohen, A. L., Wenger, K. K., Dosenbach, R. A. T., et al. 2007. Distinct brain networks for adaptive and stable task control in humans. Proc. Natl. Acad. Sci. 104:11073–8. doi: 10.1073/pnas.0704320104
[5] ↑ Engelhardt, L. E., Harden, K. P., Tucker-Drob, E. M., and Church, J. A. 2019. The neural architecture of executive functions is established by middle childhood. Neuroimage 185:479–89. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.10.024