שיחה עם פרופ' ידין דודאי חוקר תהליכי למידה וזיכרון ברמה מולקולרית, מכון ויצמן למדע.

יש המצביעים על המוח כעל המבנה המורכב ביותר בטבע, ואילו את תפקוד המוח ואת הופעת התודעה הם מציינים כשתי התעלומות הגדולות הניצבות לפני המחקר המדעי. להערכה זו יש על מה להתבסס. מוח האדם מורכב מביליון תאים, בתוכם 100 מיליארד נוירונים בקליפת המוח. כל אחד מנוירונים אלה מחובר לאלף עד 10,000 נוירונים אחרים. יחד הם יוצרים רשת עצבית מדהימה בגודלה, בהיקפה ובמיוחד במורכבותה. חישבו ומצאו שאם היו מותחים את כל תאי העצב במוח וסיביהם, ומחברים אותם ברצף, היו מגיעים לירח ובחזרה.

רשת מופלאה זו מסוגלת לא רק לאחסן, לאחזר, למזג, לעבד, לסנן ולעדכן את המידע הנקלט מהעולם החיצון באמצעות החושים השונים, כי אם גם לקלוט ולהגיב למידע הכימי המגיע אליה מהאיברים השונים בגוף. מה שעושה את המוח למבנה מסובך מאין כמוהו הוא היכולת שלו לחולל – בדרך נסתרת מתפיסתנו – מחשבות, רצונות, זיכרונות, תובנות ומודעות עצמית. במלה אחת: תודעה.

החיבור הבלתי נתפס הזה בין הגוף לנפש הביא את דקארט, פילוסוף מהמאה השבע־עשרה, למקם את הנפש בבלוטה קטנה במרכז המוח. איש אינו מחזיק בדעה זו בימינו, אבל אם קליפת המוח היא החלק המאפיין ביותר של המוח האנושי, שאלות כגון מהי תודעה, היכן מקום מושבה, כיצד היא נוצרת ואיך נשמרים הזיכרונות, צריכים למצוא את תשובתם בקליפה דקה זו שעובייה 2 מ"מ.

פרופ' דודאי: ודאי ציפית שהתשובה לשאלות אלה לא תהיה פשוטה. איננו יודעים היכן נוצרת התודעה. איננו יכולים גם להסביר מהי תודעה במונחים פילוסופיים או פסיכולוגיים. אנחנו יודעים יותר על המבנים במוח שאמורים, להערכתנו, לשרת את התודעה, כגון אזורים פונקציונליים במוח, רשתות ותקשורת בין הרשתות. חלק לא מבוטל מהקשיים הניצבים לפנינו בחקר המוח נובע מכך שהמוח התפתח בטבע כדי לטפל בעולם מוגבל בממדיו, עולם שקנה־המידה שלו נע בין מילימטר לקילומטרים אחדים, בין שניות לעשרות שנים. מוחנו לא התפתח כפי שהוא התפתח כדי לטפל במה שנמצא מעבר לממדים אלה של מרחב, זמן ותובנה.

ינאי: המוח נועד לטפל רק בעולם הגלוי לעין, הקונקרטי?

פרופ' דודאי: נכון. עם זאת, חוננו גם ביכולת לטפל בנושאים מופשטים, אם כי – אולי – לא באופן אינטואיטיבי, אלא בצורה פורמלית. לכן ההנחה שלי היא שביום מן הימים נבין את הפורמליסטיקה של התודעה. כלומר, נוכל להסביר כיצד מערכת מורכבת יכולה ליצור תכונה בעלת אופי מתהווה (Emerging Property), הלא היא התודעה שלנו.

ינאי: נוהגים לומר שהתודעה היא תכונה של המוח בכללותו, ולא של מרכזים מסוימים בתוכו. האם לא מסתתרת מאחורי הניסוח הזה הודאה דיפלומטית, שאנחנו לא מבינים מהי תודעה?

פרופ' דודאי: בוא נאמר שיש בזה הודאה חלקית. אני רואה באמירה שהתודעה היא תולדה של המוח בכללותו הגזמה. להערכתי, די לבטל את הפעילות של מבנים מרכזיים במוח כדי לבטל את התודעה. לכן, אולי נכון יותר לומר שהתודעה היא פועל יוצא של מבנים מסוימים במוח הפועלים באופן מערכתי. אני מניח שמבנים מאוד פרימיטיביים של המוח, מבנים המטפלים בתופעות בסיסיות כגון נשימה ותגובת ברח ותקוף, אינם חיוניים לתודעה. לעומת זאת, קליפת המוח חיונית לתודעה, אבל זו רק הנחת עבודה. אני מניח גם, שאם ננתק את קליפת המוח מהחלקים הקדומים יותר של המוח, נבטל כנראה את התודעה.

ינאי: הספרות המקצועית מספרת על ילדים ומבוגרים, שעקב חבלה מוחית קשה שפגעה בזיכרונם הם חיים אך ורק בהווה. הם לא זוכרים דברים שקרו להם בעבר הקרוב, ועל כן הם נאלצים מדי יום ביומו להכיר מחדש אנשים שרק לפני שעה קלה נפרדו מהם. האם בני־אדם אלה, ללא עבר, שיש להם רק הווה, גם תודעתם פגועה, או שאין קשר בין התודעה לזיכרון?

פרופ' דודאי: אני מניח שיש קשר בין השניים. אנשים הלוקים באמנזיה, דהיינו שהזיכרון שלהם נפגע קשה – ומשום כך אינם זוכרים את העבר, ואולי אף מתקשים לתכנן לעתיד – יש להם תודעה בסיסית. אני יודע מהספרות ומהניסיון, שגם במקרים קשים ביותר של אמנזיה, אנשים מסוגלים ליצור חלון זמנים משותף לעבר ולעתיד, ולקיים נוכחות תודעתית למשך עשרות שניות או אפילו דקות אחדות. ואם זה כך, אני חושב שהם בעלי תודעה.

ינאי: מהו, אם כן, אותו מרכיב מוחי שבלעדיו לא יכולה להתקיים תודעה, שבהעדרו לא ניתן להתייחס אל האיש הפגוע כאל בעל תודעה?

פרופ' דודאי: אני מניח, על סמך פרקים מסוימים בתחום שאני חוקר, שאחד התנאים העיקריים לקיום התודעה הוא זיכרון עבודה. זיכרון עבודה מאפשר לאגד מידע שוטף עם מידע השמור ואגור באיזשהו מקום במוח, זאת כדי לאפשר תגובה מיידית לאירועים. למשל, השיחה בינינו מתנהלת במישור המיידי. אני רואה אותך ומגיב לשאלותיך בו במקום, אבל תוך כדי השיחה אני צריך גם לשלוף אינפורמציה מזיכרוני כדי לענות על שאלה מסוימת – שהתשובה עליה לא מונחת לי בקצה הלשון. תכונה נוספת שדרושה לדעתי לקיום התודעה היא תכונת הקשב הפנימי, בלועזית ATTENTION. אני מתכוון בזה ליכולת למקד את כל תשומת הלב לנושא מסוים. שתי היכולות האלה – קשב וזיכרון עבודה – ממלאות, לדעתי, תפקיד מכריע בקיום התודעה.

ינאי: האם הקשב איננו תכונה כללית של רוב בעלי החיים? ואם כן, המסקנה מדבריך היא שרוב בעלי החיים מחוננים בתודעה.

פרופ' דודאי: זו שאלה מאוד מעניינת, ובשנים האחרונות – במיוחד בשנתיים האחרונות – חלו התפתחויות מעניינות בתחום הזה. אני לא יכול לדעת אם לבעלי החיים יש תודעה; אני רק יכול לנחש או להסיק מסקנות מהתנהגותם. לעומת זאת, לי אין ספק שלבעלי חיים יש יכולת קשב, אם כי היא לא חייבת בהכרח להיות מפותחת כמו שלנו. לבעלי חיים יש יכולת קשב לגבי אינפורמציה חיצונית, אבל קשה לי מאוד לקבוע אם יש להם אותה היכולת גם לגבי אינפורמציה פנימית. הבעיה היא שאיננו יודע איך בודקים את יכולת ההפנמה הזאת, כיוון שאין לנו תקשורת לשונית משותפת אתם. אבל, ייתכן שמסתמן מוצא, אם כי לא מושלם. אפשר להראות שמטלות התנהגותיות מסוימות, שבהן מעורב זיכרון עבודה, יכולות להיעשות רק אם הנבחנים היו קשובים לבעיה שעמדה לפניהם. ואמנם, כשאתה לוקח אנשים משוללים יכולת קשב וזיכרון עבודה, הם לא מסוגלים לבצע בצורה נכונה מטלות מסוימות. והנה, מתברר שיש בעלי חיים המסוגלים לבצע מטלות מסוימות אלה. מכאן ההיסק שיש אולי לבעלי חיים תודעה מסוימת.

ינאי: מעניין שאתה ממקד את תופעת התודעה בקשב ובזיכרון עבודה.

פרופ' דודאי: אינני בטוח שכל העוסקים בתחום יעשו כמוני.

ינאי: הייתי רוצה לשמוע יותר על זיכרון העבודה. היכן הוא ממוקם?

פרופ' דודאי: מבנה מסוים במוח, הקשור כנראה באופן אינטימי לזיכרון עבודה הוא ההיפוקמפוס. בתרגום לעברית: סוסון־ים, על שום דמיונו לראש סוס. ההיפוקמפוס עוסק בהעברת אינפורמציה מזיכרון קצר טווח לארוך טווח. מבנה נוסף חיוני לזיכרון עבודה נמצא בקדמת המוח. המבנה הזה מעורב בשליפת אינפורמציה ממקום אחסונה ובשילובה במידע הנראה או הנשמע באותו הרגע. בנוסף על כך, מבנה זה בוחן כיצד שני סוגי מידע אלה נדרשים לבצוע פעולת חשיבה ולתכנון פעולה.

ינאי: האם המבנה הזה בקדמת המוח אחראי לעיבוד מידע?

פרופ' דודאי: כן, זהו כנראה אותו מבנה שאריסטו התכוון אליו כשאמר שיש לנו קומון־סנס. כלומר, האזור שמשתלב בו מידע מכל החושים, בנוסף על המידע הנשלף מזיכרון. בעזרת המבנה הזה אנחנו הופכים למין שיכול לצפות מעט את העתיד – בדרך כלל לא באופן מוצלח – שילוב הדרוש לבעל המוח כדי ליצור מודל של העולם שבו הוא חי. כלומר, מודל של העבר, מודל של העתיד, מודל של ההווה ומודל של תגובה להווה. מבנה אחר במוח, התאלמוס, מתפקד כתחנת ממסר של אינפורמציה מן החושים אל אזורי המוח שמטפלים באינפורמציה הזאת. בלי האזור הזה לא ניתן לקלוט אינפורמציה ולא ליצור קשב. צריך אפוא לתאר את פעולת המוח כפעולה בו־זמנית, קוהרנטית, של מגוון אזורים ורשתות. אי־אפשר להצביע על אזור אחד ולומר עליו: כאן, וכאן בלבד, נוצרת תכונה זאת או אחרת.

ינאי: ברשותך, אני רוצה לתקוף את השאלה הזאת מכיוון אחר: ממה עשוי הזיכרון, מחלבון?

פרופ' דודאי: לא, לא מחלבון. בשנות החמישים חשבו בטעות שהזיכרון מקודד בחלבונים. אמנם חלבונים דרושים לזיכרון, אבל לא די בהם. מהחלבונים לבד לא נקבל זיכרון של שיר ולא של תמונה. עם זאת, אנחנו רק בראשית הדרך להבנת השפה שבה מקודדת האינפורמציה. מבחינות רבות אנחנו דומים למי שיש ברשותו מכשירי האזנה מאוד משוכללים, באמצעותם הוא קולט שפה הנשמעת לאוזניו כרעש סתמי – למעט מילה פה מילה שם. זה מצבנו, אין בידינו הקוד לפענוח הבליל הלשוני הזה. עכשיו, האינפורמציה הזאת, המייצגת בתודעתנו את העולם, מאוגדת כנראה בצורת פעולה בו־זמנית, בזמן ובמרחב, של רשתות עצביות מורכבות ביותר. אפשר לראות את זה כמן משדר המשדר בו־זמנית מרקמים שונים של פעילות חשמלית. אני מאמין שבחמישים השנים הקרובות נצליח לפענח את הקוד של שידור זה.

ינאי: מה לגבי תמונה? איך תמונה הנקלטת בעיני הופכת להיות חומר כימי, ואיך חומר כימי זה מתורגם למושג מופשט?

פרופ' דודאי: אנחנו יודעים מעט, לא הרבה. אם היינו יודעים הכול הייתי צריך להחליף מקצוע. וזה, כנראה, לא יקרה לעולם. לא שלא אחליף מקצוע, אלא שלא נדע אף פעם הכול. השלב שאנחנו נמצאים בו מאפשר לנו לעקוב אחרי התהליך: המוח מקבל אינפורמציה מהעיניים, מהאוזניים, מהידיים, מהאף ומהפה, והוא מתרגם אותה לפעילות חשמלית. הפעילות הזאת עוברת בתאי העצב ומגיעה למרכזים שונים במוח, בהם היא נעבדת. אנחנו אומרים ששם נעשים חישובים על הייצוגים של הפעילות החשמלית. עכשיו, במהלך הדרך שבין הקליטה בחושים לפעילות החשמלית נעשות הרבה מאוד פעולות כימיות.

ינאי: עדיין לא הבנתי איך מיתרגם המידע ממדיום אחד לשני. למשל, איך שיר של כנרית הופך להיות תהליך כימי, ואיך מבנה כימי בזיכרון משחרר מתוכו שיר.

פרופ' דודאי: בהכללה אנחנו יודעים, שכאשר ציפור עומדת להשמיע שיר היא שולפת אותו מהזיכרון. לצורך זה מופעלות במוחה רשתות המספקות לה אינפורמציה חשמלית. כאשר היא קולטת שיר, הקשרים בין מרכיבי הרשת אמורים לעבור שינויים. השינויים הללו הם שינויים כימיים, והזיכרון של השיר המסוים שהציפור עומדת להשמיע מקודד ברשת העצבית, שהיא עתה שונה מהרשת שהייתה קיימת לפני קידוד השיר בזיכרון. במילים אחרות, כאשר מדברים על זיכרון דנים בתהליכי קידוד אינפורמציה פנים־תאיים, או במרכיבים שמחברים את חלקי הרשת זה לזה. באשר לדברים חזותיים, תמונה שאראה בעיני היא תוצר הפעילות של הרשת כולה. לכן, כדי להבין כיצד הכימיה מתקשרת לזיכרון צריך לפרק את הרשת ולשאול מה קורה בנקודת מגע א', מה קורה בנקודת מגע ב' וכן הלאה. אחרי שכל זה נעשה, צריך לשאול איך זה משפיע על הפעילות הקוהרנטית, המתהווה, של הרשת בכללותה.

ינאי: אם הרשת כל־כך חשובה, מה ימנע מאתנו לבנות מחשב על־פי מודל של רשת עצבית, ואז לצפות שבאיזשהו שלב תתהווה התודעה מעצמה מתוך הרשת, מכוח המורכבות שלה?

פרופ' דודאי: כל מה שאומר בעניין זה הוא ספקולציה. אני מאמין שאם נעשה סימולציה נכונה של מוח, ואם נעשה אותה מדויקת בזמן ובמרחב – אף כי הסימולציה הזאת לא חייבת להיות תעתיק מדויק של המוח – אני מאמין כי במורכבות נאותה תתקבלנה תופעות כאלו, שאורח מהמאדים יגיע למסקנה כי ליצורים אלה יש קרוב לוודאי תודעה. אינני רואה סיבה שתמנע מהמורכבות הגדולה של כל המערכת לתת תוצר שאנחנו מכנים תודעה.

ינאי: אולי הסיבה היא ברדוקציה. כפי שהשתמע מדבריך, איננו יודעים לעשות רדוקציה של המחשבה לתהליכים הביוכימיים והחשמליים בתאי המוח. לעומת זאת, במחשב ניתן לעשות רדוקציה של המידע לפולסים אלקטרוניים, מפני שהמחשב משולל הבנה, ולכן מבחינתו אין לאינפורמציה תוכן. מבחינתו, ההודעות השונות נבדלות זו מזו לא בתוכן, אלא באורכן ובארגון הסימנים הבינריים בתוכן.

פרופ' דודאי: אני מסכים אתך שיש הבדל, אבל אני לא בטוח שהוא טמון ברדוקציה. כשאני עושה רדוקציה לתופעה מורכבת מאוד, צריך, בסופו של דבר, לפענח את המרכיבים השונים. הזכרתי קודם, שמבחינה אינטואיטיבית קשה לנו להבין דברים מסוימים, אולי משום שהדברים האלה לא היו חשובים באבולוציה שלנו. מצד שני, היכולת הפורמליסטית והקוגניטיבית – ממנה צמחו המדע והטכנולוגיה – מהירה פי כמה וכמה מהאבולוציה הביולוגית. התוצאה היא, שיש פער בכושר ההבנה בין היכולות הפורמליסטיות, הקוגניטיביות, המדעיות והטכנולוגיות, לבין היכולת האינטואיטיבית. אני מאמין שיהיה קשה מאוד – אתה שם לב שעברתי ממדע לאמונה – לתפוס אינטואיטיבית מהי תודעה, קושי שלא קיים אגב מבחינה פורמליסטית. מההיבט הפורמליסטי תוכל לומר שמערכת המקיימת תנאים X, Y ו־Z, בזמנים אלו ואלו, מציגה תופעות שאין שום סיבה לא לקרוא להם תודעה. ייתכן שהדרך לפעול אז תהיה לשאול את המחשב האם הוא מודע לעצמו.

ינאי: מנקודת התצפית של סוף המאה ה־20 אל תחילתה, אתה חושב שכברת הדרך שעשה חקר המוח מאכזבת, או דווקא עולה על הציפיות?

פרופ' דודאי: דעתי היא שהיא לא מאכזבת כלל. תראה, השאלות הגדולות – הקיימות עידן ועידנים – מתייחסות להתבוננות שלנו פנימה, לאינטרקציה שלנו עם העולם. מתחילת המאה הקודמת עשינו כברת דרך אדירה בחידוד תתי־השאלות, וזה כשלעצמו דבר חשוב מאוד, כי הן מהוות את הנדבכים של המגדל. בנוסף על כך הייתה התקדמות מרשימה בפיתוח הטכנולוגיות והמתודות שמאפשרות להשיב לתתי־שאלות אלה בצורה מדעית, כלומר באופן מבוקר והדיר, המאפשר לפתח תתי־שאלות נוספות. בתחום הזה הייתי אומר שההתקדמות היא מעריכית. הענף המדעי שאני עוסק בו החל בשנות השמונים של המאה ה־19. היו אלה שנים חשובות בחקר המוח, גם מבחינת פיתוח שיטות של פסיכולוגיה ניסויית. עד שנות השלושים או הארבעים של המאה ה־20 הייתה התקדמות, אבל בקצב קווי. משנות הארבעים עד שנות השבעים ההתקדמות הייתה מהירה יותר, ואילו משנות השבעים ואילך התחום התקדם בקצב מעריכי. אמנם, כל אדם נוטה לראות את תקופתו כמתפתח ביותר, ובכל זאת, אם אתה מסתכל על היקף הממצאים ועל חשיבותם, אני חושב שאנחנו יכולים לחוש קורת רוח מדעית שאנחנו חיים בתקופה הזאת.

ינאי: מתי נדע את התשובות על השאלות שעלו במהלך השיחה שלנו?

פרופ' דודאי: על השאלות הגדולות אינני מניח שנקבל תשובה במהלך חיינו, אבל אנחנו מתקרבים אליהן, ויש הרבה חדווה בהתקרבות הזאת. במחשבה שנייה, אולי טוב שלא נגיע לנקודה, שבה נדע שאין יותר מה לחקור.