האם אנחנו לומדים בזמן השינה?

אוגוסט קקולה ישן שנת ישרים במיטתו כשלפתע התעורר מחלום מוזר. הוא חלם על נחש שמסתובב סביב זנבו ומנסה לנגוס בו. באבחה אחת עלתה במוחו ההברקה שמולקולת הבנזן יוצרת מבנה טבעתי הדומה בצורתה לנחש הרודף אחרי זנבו והתגלית הזו הובילה למהפיכה בתחום. הסיפור הידוע והדי שנוי במחלוקת (בגירסאות אחרות הוא בכלל חלם בהקיץ) אמור להעיד על כוחו של החלום.

כנראה שלא לחינם קיים הביטוי "לישון על זה", ביטוי המרמז על יכולת המוח שלנו להגיע לתובנות חדשות לאחר השינה. אבל למרות התפישה הפופולארית של חשיבות השינה לעיבוד מידע חשוב, כמעט 150 שנה עברו מאז חלומו של קקולה ואנחנו עדיין נמצאים במידה רבה באפילה בהבנת תהליכי השינה והחלום. זה די מוזר אם חושבים על זה שאנחנו מבלים כשליש מחיינו בשינה. רוב האנשים לא מקדישים לשינה מחשבה רבה מדי אלא רק כאשר משהו משתבש. פסיכולוגים ורופאים מטפלים באנשים שסובלים מסיוטים בלילה, נדודי שינה והפרעות אחרות, אבל רק מעטים יחסית מתייחסים ליתרונות של שינה בריאה. בכלל, בתור פעילות כל כך הכרחית לקיום שלנו יש באופן מפתיע מעט מאוד מחקרים בנושא שינה וחלומות, אבל בשנים האחרונות המגמה הזו משתנה ויש התעניינות גוברת והולכת בנושא. כתבתי על הנושא פעמיים בעבר (כאן ופה), בעיקר על ההיבטים האבולוציוניים של השינה. עכשיו אני מעוניין להתייחס לשינה בכלליות בעקבות כתבה שהתפרסמה בנושא ב-Scientific American Mind.

המחקרים האחרונים מעלים תמונה מרתקת שבו המוח פעיל מאוד בזמן שינה בעיבוד מידע שהצטבר במהלך היום. הוא סורק את הזכרונות האחרונים, מייצב אותם, מעתיק אותם ומתייק אותם כך שהם יהיו שימושיים יותר ביום המחרת. לילה של שינה טובה יכול להפוך את הזכרונות שלנו להרבה יותר חסינים למידע אחר שמנסה להתערב ולהפריע, ולעזור לנו לזכור אותם טוב יותר ביום שאחרי. השינה לא רק מחזקת את הזכרונות אלא גם עוזרת לנו להיפטר מזכרונות לא חשובים כדי שלא יצרו עומס מיותר על המוח. המוח יכול גם לקשר בין זכרונות שונים ואפילו לעזור לנו למצוא את המשמעות בדברים שאנחנו לומדים.

עד שנות ה-50 מדענים חשבו שהמוח שלנו לא פעיל בזמן השינה. התפישה הייתה שהשינה מגינה על זכרונות פשוטים על ידי חסימה של הפרעות שונות. המחשבה הייתה שאנחנו שוכחים דברים בגלל שזכרונות חדשים פשוט דוחקים זכרונות ישנים. אבל בגלל שבזמן שינה זכרונות חדשים לא נוצרים, הזכרונות הטריים נשמרים. בשנות ה-50 נחשפו השלבים השונים של השינה שכוללים מחזורים של 90 דקות כל אחד, והתפישה של השינה כמשהו פאסיבי השתנתה באחת (הסבר מפורט בקישורים שלעיל). המוח כבר לא נחשב לנח במצב שינה, והיה ברור שמשהו קורה בו, משהו אקטיבי, אבל עדיין לא היה ברור מה בדיוק מתרחש שם.

נקודת המפנה התרחשה בעקבות מחקר פורץ דרך מ-1994 שנעשה על ידי הישראלים אבי קרני ודב שגיא ממכון וייצמן. הם גילו שאנשים השתפרו במשימה שמטרה להבחין בין אובייקטים שונים שהם ראו אחרי השינה, אבל רק אם הם חוו את שלב תנועת העיניים המהירות (REM). כשנמנע מהם השלב הזה בשינה, השיפור בביצוע המשימה לא התרחש. זה היה המחקר הראשון ששלל את התפישה שהמוח פאסיבי בזמן השינה. משהו היה צריך להתרחש במוח בזמן השינה שישנה את הזכרונות שנוצרו ביום הקודם. מחקרים נוספים גילו שהשיפור מתקיים רק אם הנבדק ישן לפחות 6 שעות ברציפות ושלא רק שנת ה-REM חשובה. למעשה, כל שלב בשינה הכרחי על מנת שתהיה למידה.

מחקרים שבאו בעקבות המחקר הנ"ל הוכיחו שוב ושוב עד כמה המוח פעיל בזמן השינה. מחקר אחד למשל, נתן לנבדקים לשנן צמדי מילים כגון שמיכה-חלון. למחציתם ניתנה האפשרות לישון ולמחצית השנייה לא. כצפוי, הנבדקים שישנו קודם זכרו טוב יותר את צמדי המילים המקוריות טוב יותר. כעת ניסו החוקרים לשבש את הלמידה המקורית וליצור הפרעה, על ידי זה שנתנו לכל הנבדקים לשנן צמדי מילים כגון שמיכה-נעל. הנבדקים שישנו זכרו כעת אפילו טוב יותר את צמדי המילים המקוריות ולא חלה כל הפרעה לזכירה שלהם עם הצגת צמדי המילים המבלבלות. במילים אחרות, תוך כדי שינה הזכרונות נעשו יציבים יותר ועמידים יותר לשיבושים.

השינה עושה הרבה יותר מזה ולא רק עוזרת לייצוב זכרונות. בניסוי אחר יצרו החוקרים סדרה של תמונות. התמונות היו של חפצים שונים על רקע נייטרלי. בחלק מהתמונות החפץ היה נייטרלי, ובחלק אחר החפץ היה לא נעים. הנבדקים צפו בתמונות אחת אחרי השנייה. 12 שעות מאוחר יותר בחנו החוקרים את הזכרון של הנבדקים לחפצים השונים ולרקעים. התוצאות היו מפתיעות למדי. הנבדקים שישנו שנת לילה בריאה זכרו טוב יותר את החפצים הלא נעימים בשיעור של 15% לערך. הזכירה של הרקעים הייתה חלשה למדי, ואחרי כמה ימים הם זכרו רק את החפץ ומהרקע לא נשאר כמעט דבר. סוג הזכירה הזה מתרחש ביום יום כל הזמן. אנשים זוכרים טוב יותר דברים שמעוררים אצלם רגשות. המחקר הזה הראה שכנראה לשינה יש תפקיד חשוב בזכירה כזו.

בזמן השינה המוח משחזר פעילות נוירונית שמתרחשת במהלך היום ובכך מחזק את הזיכרון לטווח ארוך. הדבר הודגם לראשונה במחקר על חולדות. חוקרים לימדו חולדות מה הדרך הטובה והקצרה ביותר להשיג מזון במבוך מסוים. הם תיעדו את הפעילות המוחית שלהן בזמן שהן עוברות במבוך. מאוחר יותר, הם תיעדו את הפעילות המוחית שלהן בזמן שינה ומצאו שהנוירונים שהחולדות הפעילו בזמן הריצה במבוך הופעלו שוב בזמן שינה. אלו בעיקר תאים בהיפוקמפוס שאחראים לזיכרון מרחבי. נראה שהחולדות יוצרות מפה קוגנטיבית של המבוך והתאים בהיפוקמפוס יורים באותו סדר שמתקיים בזמן שהםןעוברות בו בפועל. החולדות פשוט מתאמנות בריצה במבוך, ואפשר ממש לדעת איפה החולדה "נמצאת" במבוך על סמך הנוירונים הנורים בזמן השינה שלה.

החזרות על המסלול קיימות גם אצל בני אדם. מעבר לכך, נראה שבזמן השינה אנחנו מתאמנים בעיקר על משימות שאנחנו מתקשים בהן. במחקר אחד הורו לאנשים ללמוד רצפים שרירותיים של תווים על המקלדת (רצפים שאין להם משמעות כלשהיא). על הנבדקים היה להקיש את הרצפים לאחר הלמידה ולאחר שינה בריאה. מתברר שאחרי השינה אנשים השתפרו בעיקר ברצפים שבו הביצוע שלהם היה הגרוע ביותר.

ההשפעות הללו של השינה ללא ספק מרשימות אבל זה עוד לא הכל. מחקרים חדשים מראים ששינה מקדמת אפילו את העיבוד של זכרונות חדשים, עוזרת בפתרון בעיות ומנתחת מידע כך שהוא יניב תובנות חדשות. הנה דוגמא למחקר שמדגים את זה. במחקר נתנו לאנשים ללמוד היקשים לוגיים. למשל, אם רפי מבוגר מדליה ודליה מבוגרת מיהודה אז ברור שרפי מבוגר מיהודה. אנשים צריכים לחבר את שתי פיסות המידע בדרך למסקנה הזו, משהו שהם עושים באופן אוטומטי ולא מודע. ההסקה הזו מאפשרת ללמוד מידע חדש בלי שהוא יוצג לנו בצורה ישירה. הדוגמא הנ"ל פשוטה למדי, אבל בניסוי נתנו לנבדקים להסתכל בצורות צבעוניות ומופשטות שאין ביניהן קישור אינטואטיבי, מה שהופך את המשימה למסובכת יותר. במקרה כזה, גם אחרי 20 דקות של למידה אנשים עדיין מתקשים למצוא את הקישורים החבויים. אם בוחנים את האנשים לאחר 12 שעות הם מבצעים את המשימה הרבה יותר טוב, אבל אם הם ישנו באותן 12 שעות הביצועים שלהם הם הטובים ביותר. הזמן הוא מרכיב חשוב בהפנמה של המבחנים הללו ושינה גורמת לשיפור הכי גדול.

בניסוי אחר, לימדו נבדקים לפתור בעייה מתמטית בצורה כלשהיא כאשר הפתרון ארוך ומעייף (למשל, חילוק ארוך), ונתנו להם 100 תרגילים להתאמן עליהם. אחר כך שלחו את הנבדקים לדרכם ל-12 שעות כשנתנו להם הוראות לתרגל את התרגילים עוד 200 פעם. מה שהחוקרים לא סיפרו לנבדקים היה שיש דרך הרבה יותר פשוטה וקלה לפתור את התרגיל המתמטי. אם הנבדקים מצאו את אותה דרך החוקרים יוכלו לדעת את זה מיידית כי מהירות הפתרון שלהם תשתפר באופן ניכר. הרבה מהנבדקים הצליחו לעלות על הפתרון המהיר אבל כאשר נתנו לאנשים לישון ב-12 השעות הללו, יותר מפי שניים וחצי אנשים הצליחו למצוא את הפתרון המהיר. בדרך כלשהיא, המוח הישן מצא את הפתרון המהיר בלי בכלל לדעת שהוא צריך לחפש אותו או שהוא קיים.

כל הדוגמאות הללו מראות שמה שבטוח זה שהמוח שלנו ממש לא פאסיבי בזמן השינה. שינה יכולה לתרום לתובנות שונות שאנחנו לא יודעים בכלל שהן אפשריות. מה שגם ברור זה שמחסור בשינה פוגם ביכולת של המוח להגיע לאותן תובנות. השאלה שעדיין אין לה תשובה היא מה הבסיס האבולוציוני לכל זה? למה שדווקא בזמן השינה נוכל לפתור בעיות ביתר קלות? הםא לא היה יותר הגיוני שזה יתרחש במשך היום? תשובה אפשרית אחת היא ששינה הייתה קיימת הרבה לפני שהמוח שלנו פיתח יכולות קוגנטיבית עילאיות. ברגע שהיכולות הללו התפתחו היה יותר יעיל לנצל את הזמן בצורה יעילה יותר מה שהוביל לעיבוד מידע בלילה. או שאולי זה בעצם להיפך. קידוד ועיבוד זכרונות נעשים בצורה היעילה ביותר כשישנים, כאשר לא מגיע למוח קלט חדש שמפריע לעיבוד הזה. העיבודים הלא מודעים הללו דורשים אותם משאבים קוגנטיביים שדרושים לתהליכים אחרים במשך היום, רק שבמשך היום הם אינם פנויים.

בקצרה, ישנן שאלות רבות שמחכות לתשובה, ואולי חלק מהתובנות החדשות יגיעו אחרי שנת לילה טובה.