נכתב ע"י 'ערכים':
מחשב העל המולקולארי[1]
כיום, גם לאחר כמאה שנות מחקר בנבכי המוח האנושי, עדיין המוח נותר חידה בלתי פתורה. בלא שנשים לב, מתנהלת בקודקודנו סימפוניה מופלאה: אנו הולכים לישון, מתעוררים, ריאותינו שואפות אוויר ונושפות אותו, עינינו ממצמצות, ליבנו פועם. אנו יושבים, עומדים, הולכים, מדברים ומקשיבים. אוחזים בספל, מלטפים חתול, קוראים עיתון, מתבוננים מבעד לחלון, חושבים. כל הפעולות האלה מערבות חלקים שונים של המוח הפועלים בצוותא וכולם ביחד מצטרפים לכלל הרמוניה מופלאה, היא התזמורת של גופנו.
נדמה, שלתזמורת הזאת אין מנצח. אך אם רק נקדיש לכך מחשבה, יתברר לנו שהדבר בלתי אפשרי. יותר מכך, מתקבל הרושם ש"המאסטרו" המנצח ומנהל את כל הפעילות במוחנו הוא ווירטואוז מופלא המצליח להפיק מנגינות חיים נפלאות מתזמורת בת מיליוני נגנים ומיליוני כלי נגינה.
מורכבותו הקולוסאלית של המוח נחשפה בפני החוקרים במלוא מימדיה רק בשנים האחרונות על-ידי מחקרים שנעשו באמצעות FMRI (functional magnetic resonance imaging) ובאמצעות PET (positron emission tomography) וכן באמצעות החדרת אלקטרודות זעירות אל המוח (נוירופיזיולוגיה).
במחקרים הנערכים כיום בחקר המוח, על-ידי ד"ר רונן שושניק מאוניברסיטת בר אילן, מנסים לגלות היכן במוח מקודד תכנון התנועה בבני אדם ובכך לעזור לפגועי עמוד-שִדרה ולנפגעי שבץ מוחי לשוב ולבצע פעולות מוטוריות. מסביר ד"ר שושניק: "עד עתה נתגלו איזור התנועה הראשוני M-1, והאזור הנקרא Premotor, המקודד את כיוון התנועה המתוכנן. המחקרים נערכים על קופים וכבר הצלחנו לאמן קוף צמא לשלוט בעזרת המחשבה על זרוע רובוטית שתביא לו שתייה. כיצד נעשה הדבר? בשלב הראשון משתילים אלקטרודות קבועות (כרוניות) באזורי המוח האחראיים על הזזת היד ורושמים את פוטנציאלי הפעולה של קבוצת תאים (128 במספר) באותו איזור, בזמן שהקוף מזיז את ידו. בניתוח הפעילות העצבית, נבנה מודל המתאר את פעילות המוח בזמן הזזת היד. מחברים לקוף זרוע רובוטית המחוברת ישירות לאזורי המוח האחראיים על הזזת היד. האותות החשמליים הנקלטים מהנוירונים מתורגמים לתנועה של הזרועה הרובוטית בהתאם למודל המקורי. וכך, כשהקוף חושב על הזזת היד ימינה, הזרוע הרובוטית זזה ימינה וכן הלאה. אף כי הניסויים בקופים נמצאים כבר בשלבים מתקדמים, בבני אדם הם עדיין רק בראשית דרכם".
המוח האנושי מורכב מ-100 מיליארד נוירונים, כשלכל אחד מהם בין 10,000 ל-15,000 קשרים עם נוירונים אחרים, בסה"כ מספרם מגיע לכ-100 קוודריליון (1014). הנפח הממוצע של המוח הוא 1600 סמ"ק. מוחה של אישה בוגרת שוקל בין 1,400 ל-1,550 גרם ומוחו של גבר בוגר בין 1,450 ל-1,650 גרם, והוא מהווה כ-2 אחוז ממשקל הגוף, אבל צורך 20 אחוז מאספקת הדם.
מחשב-על טיפוסי שוקל פי 1,000 יותר מהמוח האנושי, תופס נפח פי 10,000 וצורך אנרגיה פי מיליון מהמוח ועם זאת אינו מתקרב אפילו ליכולתו של ילד קטן בתחומים כמו ראייה, שמיעה ולמידה.[2] הרכיבים הבודדים במוח הם מאד איטיים ואף על פי-כן יכול המוח לבצע 1016 פעולות בשנייה.[3]
האם נוכל אי פעם להסביר את פעולתו של המוח על בסיס של שליטה ופיקוח עצמיים, בלא שיתופו של כוח לא גשמי כלשהו?
לשם המחשת גודל האבסורד שיש בניסיון להסביר את הדברים כך, נתבונן בפעולת הראייה: גלים אלקטרומגנטיים, מאורכי גל שונים, מגיעים אל הרשתית אשר בעין ומתורגמים לפולסים חשמליים המתקדמים בעצב הראייה אל מרכז הראייה שבמוח. המוח משתמש בנתונים שהִגיעו אליו ובונה מהם תמונה תלת ממדית, צבעונית המתעדכנת ברצף בלתי פוסק.
בשלב הזה לא נותר אלא לצפות בתמונה, אולם כאן מתעוררת הבעיה הגדולה – מי הוא זה הצופה בתמונה? האם הצופה בה הוא המוח עצמו? והלא המוח אינו אלא גוש בשר המתפקד כמחשב משוכלל המסוגל לפענח אותות עצביים ותו לא, אך בוודאי אינו מתעניין בנעשה בעולם, כמו שהמחשב הביתי כשהוא מציג על המסך תמונה כלשהי אינו שותף בדרך כלשהי לחווית הצפייה בה. או שמא מלבד המוח ישנה מערכת נוספת הלוקחת חלק בפעולת הראייה, מערכת לא חומרית הנמצאת בקצה השרשרת ולמעשה היא זו המשתמשת במידע שעובד במוח?
המוח מתחיל לעבוד זמן רב לפני שהושלם, בסביבות היום הארבעים להריון. בזמן ההריון, מתרבים תאי המוח בקצב של 250,000 לדקה. אולם בשלב הזה, אין התאים נמצאים באתרים הסופיים שלהם ומיליארדי התאים המיועדים ליצירת קליפת המוח, למשל, צריכים עדיין לפלס להם דרך בתוך מסה צפופה מאד של תאים שכבר נוצרו, אל יעדם הסופי. גן אחד או מספר גנים, הם האחראיים על נדידתם של תאי עצב מן הרִקמה בה נוצרו, היישר אל המקום המיועד להם בקליפת המוח.
תהליך בניית הרשת העצבית של המוח היא משימה אימתנית. אמנם ה-DNA האנושי מכיל שווה-ערך של מיליארד "ביטים" (בהשאלה מעולם המחשוב) של מידע, וכמו-כן הוא נעזר בנוסף לנתונים הגנטיים, גם בגירויים הסביבתיים, צורות, קולות, צבעים וריחות, שאף להם יש חלק בהכוונת התאים אל מקומם הנכון ויצירת החיבורים הנכונים ביניהם. אך האם יש די בכך כדי להסביר כיצד הוא מצליח לקבוע לאן יצמחו כל הנויורונים ואיך הם יתחברו זה לזה? האם יש בזה כדי להסביר כיצד יודע כל נוירון אילו קשרים ליצור ועם אילו נוירונים, מתוך המבחר האין סופי העומד בפניו?
כדי להמחיש את גודלה של המשימה העומדת בפני המוח כשהוא מתארגן על כל מערכותיו לפעולה, נדמיין לעצמנו מרכזיית טלפון עצומה המנתבת את כל שיחות הטלפון שבין אמריקה לאירופה על מיליארדי החוטים והמִמסרים שבה, כשהיא בשלבי בנייתה. והנה לנגד עינינו חוטים, מִמסרים ושאר אביזרים אלקטרוניים עפים מקצה אחד אל הקצה השני ומתחברים זה לזה באופן, שמביא להִווצרותה של מרכזיה מתפקדת – כשהכל נעשה מאליו בלי שמישהו ייתן להם שום הנחייה. הייתכן הדבר?
ברור לכל בר דעת, שמרכזיה כזו לא יכולה להיבנות מעצמה, אלא שיד מכוונת צריכה להיות מעורבת בבנייתה שתחבר כל אחד ואחד מהחוטים למקומו המדויק. האם אנו צריכים להניח שבמוח האדם קרה הבלתי אפשרי והדברים נעשו מאליהם?
הערות:
[1] רקע מדעי: "סיור בגוף האדם – המסע שלא ייאמן" (1998) תרגום לעברית: ג'ניס פריבס-נבות (2000), נשיונל גיאוגרפיק, הד ארצי, תל אביב, עמ' 179-236.
[2] Scientific American, aug-sept 2005, Kwabena Boahen
[3] "גלילאו" גיליון 26, עמ' 50.