המתמטיקה של הנפש

14/01/2021

/

המוח האנושי, ככל הנראה החידה הקשה שידענו, מציב את הפסיכיאטריה מזה שנים בפני אתגרים מהותיים בכל הנוגע לאבחון ולטיפול בהפרעות נפשיות. גישה חדשה בתחום מציעה הסתכלות חישובית על המוח ועל אופן פעולתו ומביאה עמה רוח אופטימית ותקווה כי שימוש במודלים מתמטיים יביא לפתרון אחת התעלומות הגדולות ביקום

אם רק תעצרו לחשוב על זה לרגע, קורה כאן תהליך מעורר השתאות. בעוד הסְפֵרוֹת דמויות הג'ל המצויות בארובות עיניכם נעות להנה ולהנה, חלקיקי אור קטנטנים ניתזים מן המסך (או הדף) עליו כתובות מילים אלו ועפים במהירות (כמעט הגבוהה ביותר האפשרית בטבע) דרך אישוני עיניכם, עד אשר הם מכים בתאים הנמצאים בשכבה המרפדת את העין מבפנים – הרשתית. זו בתורה ממירה את האנרגיה האלקטרומגנטית (הנישאת על ידי חלקיקי האור) לאנרגיה כימית־חשמלית. הדפוסים המצויים באנרגיה (דהיינו המידע) עוברים מסלול עיבוד מורכב עד לאין שיעור בעודם מטיילים על גבי חוטי החשמל הביולוגיים המרכיבים את מוחכם. בשלב כזה או אחר, המילים, האלו ממש, יוצקות משמעות מסוימת בתוך החוויה הפנימית שלכם, הקוראים, ומשנות משהו בכם.

אחד הדברים היפים והמוזרים ביותר בתהליך שתואר לעיל הוא השרירותיות הגיאומטרית של הסמלים (במקרה הזה האותיות המרכיבות את המילים). הטקסט הזה יכול היה להיות כתוב בשפה אחרת המורכבת מסמלים בעלי נראות אחרת, אחרת לגמרי. ה־"למד" הייתה יכולה להראות אחרת, ה־"נון" הסופית לאו דווקא קו ישר וארוך. גם חוקי הדקדוק יכלו להיות שונים. כמובן שניתן (ורצוי) לדון ולתהות אודות מהי בכלל משמעות ואם היא אכן משתמרת במלואה בין אותו הטקסט כאשר הוא כתוב במספר שפות שונות. רק שדבר כזה יחטיא את העיקר, שהרי גם אם לא מדובר בשימור משמעות מושלם, רוב האנשים יסכימו כי מרבית המשמעות נותרת בעינה, בין אם תקראו את הטקסט הזה בעברית, אנגלית, צרפתית, איטלקית או כל שפה (עשירה דיה) אחרת – בהנחה שהתרגום מספיק מדויק, כמובן. הטקסט הזה, לצורך העניין, יכול היה להיות כתוב גם בשפה בינארית של אחדים ואפסים ולהעביר לכם בדיוק את אותו המידע שהוא מעביר כעת. 11010111 10010100 11010111 10100000 11010111 10010100.

האדם מחפש דפוסים

למרות הסנטימנטים והטלטלות הרגשיות אשר יכולים להתעורר בנו בעודנו צורכים אמנות טובה – תהא זו טקסט כתוב, ציור או מנגינה – קשה להתעלם מן האופי המכניסטי הגלום בתהליכים המתחוללים במוחנו. אנו שוחים באוקיינוס של מידע, שלא נאמר כמעט וטובעים בו. היום, כנראה יותר מתמיד, קל להתחבר לדימוי הזה – לטבוע במידע. הדיגיטליזציה של העולם המודרני מקשרת אותנו למאגרי מידע עצומים הזמינים לנו בכל עת, הקצב המהיר של העולם דורש מאיתנו להתעדכן במידע הטרנדי ביותר ללא הרף והתחרות הבלתי־פוסקת של הקפיטליזם המערבי מעניקה יתרון חד משמעי לא רק למי שאוחז במידע, אלא גם למי שיודע לעבוד איתו בחכמה ולייצר ממנו ידע מועיל. אך מידע, למעשה, לא נמצא רק על גבי מסכי המחשב והטלוויזיה ואינו נישא רק על ידי חוטי נחושות, סיבים אופטיים ופיקסלים בוהקים. מידע הוא כל שאנו חווים, ואף ייתכן כי הוא כל מה שקיים. סביר שהוא היה שם מאז ומתמיד, או לכל הפחות מזה עידן ועידנים. אנו דוגמים את העולם שסביבנו, זה שאנו מכנים מציאות, בעזרת החושים שלנו, ואני עושים זאת מאז שאלו האחרונים החלו להתפתח (לגבי חוש הראייה למשל, המדע מאמין כי מדובר בפרק זמן של לפחות 90 מיליון שנים).

כאשר עוסקים במוח האנושי, נכון לכתיבת שורות אלו, רב הנסתר על הגלוי. המוח הוא המבנה המורכב ביותר המוכר לאדם ביקום כולו ויש שיאמרו כי אין זה מפתיע בהינתן ומדובר במערכת הקולטת (כאמור, בעזרת חושיה) את היקום. מה שמסובך יותר מהמוח, טוענים חלק, המוח אינו מסוגל לקלוט. אך למרות כל המורכבות שלו, יהיה זה עוול גדול לומר כי איננו יודעים דבר על המוח. שנים רבות של מחקר מדעי, פילוסופי ופסיכולוגי של המוח האנושי, התודעה ונפש האדם הלכו והרחיבו את היקף היריעה והעמיקו את רמת ההבנה שלנו בכל הנוגע למבנה המוח ולמודוס אופרנדי שלו. מטבע הדברים, בימים בהם הטכנולוגיה עדיין לא הייתה מפותחת דיה, חקר המוח היה רובו ככולו אמפירי, כלומר מבוסס תצפיות. זה נכון לגבי כל מערכת מורכבת שבני האדם גילו לפני המהפכה הטכנולוגית בכלל ולפני מהפכת הבינה המלאכותית בפרט. ראשית בני האדם התבוננו. אט אט החלו להבין כי קיימות סדירויות בתצפיות שלהם, כלומר ישנם דפוסים במידע המרכיב את המציאות. הם החלו לערוך תיעוד יותר ויותר מדוקדק של התצפיות ובכל פעם בה נתגלה להם דפוס, הם עשו בו שימוש על מנת לנסח "חוק" כגון: אם א' אזי ב'. אם יש עננים שחורים אשר מכסים את השמיים, אזי ביום המחרת ירד גשם.

למען האמת, יש סיבה טובה מאוד לנסיונה המתמיד של האנושות למצוא דפוסים. הדפוסים שאנו מוצאים והחוקים שאנו מנסחים בעזרתם עוזרים לנו להבין טוב יותר את העולם. הם למעשה הופכים את העולם, במידה כזו או אחרת, לבר חיזוי ובכך נותנים לנו יכולת להעריך מה יקרה בעתיד, ובמיוחד מה יקרה בעתיד בתגובה לפעולות שאנו בוחרים לבצע בהווה. היכולת למצוא דפוסים מגדילה אם כן את הסיכויים לשרוד בעולם ועל כן הינה בת טיפוחים חביבה במיוחד על אמא אבולוציה.

היכולת למצוא דפוסים מגדילה אם כן את הסיכויים לשרוד בעולם ועל כן הינה בת טיפוחים חביבה במיוחד על אמא אבולוציה

לאור הדברים המובאים לעיל לא מפליא שחוקרי מוח רבים הגדירו את המוח לא אחת בתור "מנוע חיזוי". אנו מסתכלים סביב ומנסים להבין מדוע מתרחשים דברים, מהם הם הדברים אשר גורמים להם (לכאורה) לקרות. אנו עדים למצב מסוים (נאמר התקבצות של עננים כהים בשמיים), עדים למצב אחר (גשם שיורד) ולאחר מכן מנסים להבין אם יש קשר בין השניים. קישור בין מצבים נמצא בלב ליבת תהליך הלמידה וניתן לאפיין ולתאר אותו, כמו (כנראה) כל דבר אחר, באמצעות המתמטיקה. מרבית האסכולות המודרניות במדעי המוח נוטות לראות את המוח כאיבר חישובי, כזה שחישוביו מתבססים על חוקים מתמטיים, כאשר אחד השחקנים הבולטים ביותר במגרש הוא חוק מתחום ההסתברות המכונה חוק בייס, על שם מנסחו תומאס בייס, סטטיסטיקאי, פילוסוף וכומר פרסביטריאני אנגלי מתקופת המאה ה־17. לחוק בייס חשיבות עצומה בתחום חקר המוח וכמו גם בפיתוח בינה מלאכותית ועליו יורחב מעט בהמשך.

סיכוך צירים חורקים

תיאורים של בעיות הנפש קיימים מזה אלפי שנים (ניתן למצוא תיאור של דיכאון ודמנציה בפפירוס אברס מ־1550 לפנה"ס) אך הפסיכיאטריה עצמה, כהתמחות רפואית, הינה בת פחות מ־150 שנים. אמנם כל התמחות רפואית מציגה את האתגרים הייחודיים לה, אך קיים הבדל מהותי בין הפסיכיאטריה למרבית שאר ענפי הרפואה, הבדל אשר שורשיו נעוצים בקונספט ליבה מהותי של הרפואה: הדיאגנוזה. יכולת האדם להבין תחלואה הולכת ומתפתחת כמו שאר היכולות האנושיות, ואכן ישנן תחלואות רבות אשר מנגנוניהן ברורים לנו עד לרמות עמוקות מאוד הכוללות את האספקטים המולקולריים ואף האטומיים של תהליך המחלה. יש לנו הבנה די טובה לגבי אילו דברים משתבשים בהתקף לב, למשל, וכיצד הם משתבשים. כנגזר מכך קיימות בדיקות כאלו ואחרות אשר ניתן לבצע על מנת למדוד תכונה פיזיקלית (כגון רמות חומר בדם, הדמיה ממוחשבת של אזור בגוף, ריצוף של החומר התורשתי וכיוצא באלו) המשקפת באופן די ודאי את קיומו או היעדרו של תהליך המחלה ואף את העצמה וההיקף שלו. בהתקף לב, למשל, חסימה של אחד מכלי הדם הכליליים (אשר מספקים דם לשריר הלב) גורמת למוות של קבוצת התאים הניזונה מאותו כלי דם. כאשר אותה קבוצת תאים נפגעת, משתחרר מהתאים המתים אנזים מסוים, המכונה טרופונין, אל זרם הדם. בנוסף לכך, כתוצאה מהמוות של חלק מרקמת השריר הלבבית, נפגעת יכולת ההולכה החשמלית של הלב, מה שבא לידי ביטוי בבדיקת אק"ג, אשר תפיק תרשים אופייני למצב כזה. התמונה המשולבת של אדם אשר מתלונן על כאבים בחזה, רמות חריגות של טרופונין בדם ואק"ג פתולוגי – מצביעה ברמת ודאות השואפת ל־100% על כך שהאדם המדובר סובל מהתקף לב. כלומר קיימות בדיקות אובייקטיביות (דהיינו מדידות פיזיקליות) שאנו יכולים לבצע ולהשתמש בתוצאותיהן על מנת לקבוע בסבירות גבוהה מהו התהליך הפוגע אשר מתחולל באדם הנבדק. במילים אחרות, קיימת דרך די מהימנה לקשור בין אדם מסוים ברגע מסוים לבין תהליך פיזיולוגי (או פתופיזיולוגי) מסוים המתחולל בגופו. ניתן בעצם למפות בין קלטים מסוימים (דגימות דם של אנשים) לבין פלטים מסוימים (תוצאות הבדיקות) באופן כזה המשקף מצבים מסוימים במציאות הפיזית (קיומה או היעדרה של חסימה עורקית כלילית).

בפסיכיאטריה לא כך הדבר. נכון להיום לא קיימת בדיקה אובייקטיבית שניתן לבצע על מנת לקבל אבחנה ברמת ודאות שיכולה להתחרות ברמת טרופונין, למשל, אם נשמור על האנלוגיה להתקף לב. במרבית המקרים לא קיימת בדיקה אשר יכולה לשקף במהימנות מצב פסיכופתולוגי ברמה המולקולרית או התאית. אנחנו למעשה עדיין לא מבינים את התחלואה הפסיכיאטרית ואת ההפרעות הנפשיות ברמה כזו, ולכן איננו מצליחים לפתח בדיקות כאלו בעת הנוכחית. כמובן שקיימים אתגרים נוספים מלבד היכולת להבין את המוח, כדוגמת אי־היכולת לדגום ריכוזים של מוליכים עצביים שונים ברמת הסינפסה. הדיאגנוסטיקה הפסיכיאטרית מתבססת בימינו על דיווח סובייקטיבי מפי המטופל (וקרוביו) אודות מצבו, התנהגותו ותחושותיו, ולא על בדיקות אובייקטיביות כגון מדידה של חומרים בדם – מה שמעלה מספר בעיות משמעותיות. אחת העיקריות שבהן היא הקושי לתאם טיפול ולתקשר מידע רלוונטי אודות המטופל. כאשר איש מקצוע אחד מציג מטופל לאיש מקצוע אחר ואומר שהוא דכאוני, על מה הוא מתבסס? על איך שהוא עצמו תופס אישית דיכאון? על התחושה שהמטופל משדר? על זה שהמטופל מצהיר שהוא בדיכאון? כאן נכנס לתמונה ה־DSM, מדריך האבחנות הרשמי של הפסיכיאטריה. ה־DSM (לצדו של ה־ICD) הוא בעצם ספר קריטריונים שמפרט מה בדיוק צריך לראות (ולשמוע) בהקשר של מטופל על מנת להגיע לאבחנה (עד כמה שבכלל ניתן להשתמש במונח הזה בנסיבות כאלו). ועדיין, מה תהייה המקבילה הפסיכיאטרית של לומר "המטופל הזה סובל מהיצרות של 75% במסתם אבי העורקים"? ברור לנו שאין הרבה טעם לומר "המטופל הזה סובל מ־75% דיכאון".

גם אם עדיין לא קיימת היכולת להבין או לאבחן בצורה פיזיקלית את ההפרעות הנפשיות, אנו עדיין יכולים לראות בהם דפוסים. ישנו מצב בו אדם סובל מדכאון עז לפרקים, אך מתקיימות גם אפיזודות בהן מצב הרוח שלו נהייה אופורי, הוא ישן הרבה פחות ופעיל הרבה יותר ומלא באנרגיות ורצון לעשייה. זהו דפוס שקשה לפספס אותו, והוא בבירור שונה מאדם אשר סבל במהלך חייו תקופות דיכאוניות בלבד, ללא פרצי אופוריה כאלו. גם אם אנחנו לא מבינים מה בדיוק קורה ברמה המוחית אצל האנשים האלו, אנחנו מבינים שהדבר ההגיוני לעשות הוא לחלק אותם לקבוצות, כי כנראה, ביסודו של דבר, קיים הבדל מהותי במנגנון המחלה בין שני המצבים המתוארים. המצב הראשון, אגב, מכונה מאניה דיפרסיה או הפרעה דו־קוטבית. בחלוקה לקבוצות קיימת היררכיה, וכמו שאנו מבדילים דיכאון חד־קוטבי מהפרעת מצב רוח דו־קוטבית, כך אנו מבדילים הפרעות מצב רוח בכלל מהפרעות פסיכוטיות (כגון סכיזופרניה) לדוגמא, בהן מבחן המציאות של הסובל פגום ופעמים רבות המצב מלווה בשמיעת קולות הלוצינטוריים. מנגנון המחלה בסכיזופרניה שונה מזה שקיים בהפרעות מצב רוח, והוא ככל הנראה מערב בעיקרו מוליך עצבי המכונה דופמין. הפרעות מצב רוח קשורות יותר לסרוטונין, מוליך עצבי אחר, אך חשוב גם להבהיר שבפועל המורכבות גדולה בהרבה ולא תמיד יש גבול חד וברור בין המרכיבים השונים של המנגנונים.

ישנה בעיה נוספת ובסיסית הרבה יותר, אשר נגזרת גם היא מחוסר היכולת שלנו להבין לעומק את המוח האנושי ואת תחלואותיו: מתי נגדיר תכונה, אישיות או התנהגות מסוימת כבעייתית? אין ספק שכאשר עורק כלילי מרכזי נסתם, קיימת בעיה. זהו מצב המעלה את הסיכון למות או להגיע למצב של נכות ואנו מבינים זאת גם מבלי להסתכל באדם בעל העורק הסתום שככל הנראה מאבד את ההכרה ומתחיל לגסוס בזמן הסתימה. גם במצבים פחות קיצוניים, של סתימה חלקית, יסכימו רוב (או אפילו כל) האנשים כי מדובר בבעיה. האדם לא תמיד מצוי בסכנת חיים מיידית, אך הוא בקבוצת סיכון ואיכות החיים שלו נפגעת, למשל, כאשר אינו מסוגל לעלות יותר ממספר מדרגות בודדות ברצף. אדם כזה מוגדר כמי שסובל מאי ספיקה לבבית. אך מה לגבי דיכאון? במקרה של דיכאון אין לנו את האפשרות למדוד רמת אנזים בדם או להתבונן בתוך כלי דם ולראות עד כמה הם חסומים. מתי תחושת העצב, שהוא רגש אנושי בסיסי, תוגדר ככזו הנובעת מבעיה גופנית בתפקוד המוח?

אחת הגישות היא לבדוק כמה שונה התנהגות מסוימת מהנורמה, בדיוק כפי שבודקים כמה ערך מסוים של חומר בדם שונה מהנורמה וכך אפשר להגדיר את הרמה כחריגה. עם זאת, אם התכונה החריגה הינה בעלת תועלת והשפעה חיובית על חייו של האדם (למשל מנת משכל מאוד גבוהה), מדוע להתייחס אליה כהפרעה או בעיה? ואם מדובר באדם שהעתיק את חייו מתרבות אחת לאחרת בגיל בוגר יחסית, אילו מהנורמות ניקח כנקודת ייחוס, זו של התרבות שממנה הגיע או זו שבקרבה עבר לחיות? שאלות כגון אלו מעלות מורכבויות בוערות בתחום הפסיכיאטריה, אך עיסוק עמוק בהן חורג מגבולות המאמר הזה.

אם מהרהרים בנקודות שהועלו עד כה, אך טבעי להסיק שגם הטיפול הפסיכיאטרי, כמו (ובמובן מסוים – בגלל) המערכת האבחנתית של התחום, רחוקים מלהיות מושלמים. אם אנו לא מבינים לחלוטין מה הבעיה – סביר שיהיה קשה לטפל בה בצורה אופטימלית. ניתן להשתמש באנלוגיה מאוד גסה ופשטנית מעולם הרכב: נניח שיש רכב המעלה רעשים של חריקת מתכת בזמן שהוא נוסע. נניח גם שאיננו מבינים לפרטי פרטים כיצד הרכב בנוי אבל יש לנו איזושהי הבנה בסיסית לגבי המציאות הפיזיקלית לפיה רעש חריקה נוצר בשל חיכוך חזק בין שני גופים. ביודענו כי שמן מפחית חיכוך, אנו שופכים שמן על כל הרכב. משמנים כל בורג שאנחנו יכולים להגיע אליו. אנו רואים שזה עזר מעט, ולכן מוסיפים עוד ועוד שמן עד שהרעש נפסק לחלוטין. סביר להניח שפתרנו את בעיית החיכוך שגרמה לרעש (גם אם רק באופן זמני), אך סביר גם כי הפתרון שלנו גרם לכך שיגיע שמן למקומות אליהם הוא לא אמור להגיע – ועל כן יצרנו בעיות חדשות על הדרך.

כאשר מתארים את המוח כאוסף של מולקולות, קולטנים, וסיבי הולכה ביולוגיים – הוא יכול להיתפס לרגע כמבנה לא כל כך מורכב – אך אין רחוק מן האמת. כמות וסוגי החיבורים, סוגי הקולטנים והמולקולות המתאימות להם, השפעות של גורמים אחרים – כל אלו הם רק חלק מהגורמים לכך שקיימות רמות רבות באמצעותן ניתן להבין את המערכת. אנחנו מבינים למשל שסרוטונין קשור באופן כללי למצב הרוח (בין היתר), אך אילו השפעות יש לסוגי קולטני הסרוטונין השונים? אילו מעגלים חשמליים אחראים על מצב הרוח וכיצד בדיוק? ולאילו מעגלים אחרים הם קשורים? איך הם משפיעים אחד על השני? אדם אשר שרוי בדיכאון ממושך יכול לקבל, בין היתר, טיפול תרופתי שמעלה את רמות הסרוטונין ופעמים רבות בהשפעה טובה, אך האם מדובר בפתרון אידיאלי? האם התרופה נוגעת בדיוק באזורים המהווים את מקור הבעיה? והאם הפעולה שלה עליהם היא אופטימלית? האם, לצורך העניין, היא נוגעת גם במקומות שעדיף שבהם לא תגע?

בחזרה לרכב החורק: כמובן שאנחנו לא חייבים לשפוך שמן על כל המכונית, אנחנו יכולים לנסות כל פעם לסכך אזור אחר וכך לבודד את האזור האחראי לחריקה. זו שיטת עבודה חכמה יותר, בעיקרון. אבל האם היא הכי חכמה? אולי יש שיטה מהירה, יעילה ובטוחה יותר למצוא את האזור הבעייתי? ואולי עדיף בכלל להחליף אותו מאשר לסכך? ואם כבר מסככים, אז באיזו כמות, באיזה סוג שמן ובאיזו תדירות? מתחילה להתבהר, אם כן, הבעייתיות הכרוכה באבחון וטיפול פסיכיאטריים.

המידע הנכון, במקום הנכון, בזמן הנכון

קל מאוד ללכת לאיבוד במורכבות העצומה של המוח האנושי. מטבע הדברים התחומים החוקרים את המוח, המהווה למעשה את המערכת המורכבת ביותר וללא ספק המסתורית ביותר שהאדם מכיר, הינם תחומים מסובכים, מסועפים ומורכבים מאוד. קיימות גישות מחקר שונות, סוגים שונים של בדיקות והדמיות מוח, פילוסופיות שונות אודות המחשבה והתודעה האנושית ואף מטא־פילוסופיות אודות הפילוסופיה עצמה. נראה כי המסע הוא אינסופי וקשה לעשות בו אפילו צעד אחד מבלי לאבד את הדרך, כל שכן לתת תמונה כוללת, יסודית, מדויקת ומעמיקה על הנושא במאמר אחד – ועל כן נשתדל להישאר ממוקדים ולפשט ככל שניתן את הדברים.

לא מופרך כלל להניח כי בני אדם אינם אוסף אקראי של חלקיקים. אורגניזם הוא מערכת, אוסף של חלקים הפועלים יחד בהרמוניה. בין אם נוקטים בגישה יותר הוליסטית או יותר דטרמיניסטית, לא ניתן להתעלם מכך שבטבע קיימים דפוסים או חוקים והמערכות המתקיימות ביקום שלנו "מצייתות" לחוקי הטבע, ואף, במובן רחב יותר, נוצרות מתוך חוקים אלו. חוקי הטבע ניתנים לתיאור באמצעות שפה. שפה היא למעשה מערכת סמלים מתמטית. מכאן נובע כי את המוח, בתור מערכת טבעית ומאורגנת, ניתן לתאר באופן מתמטי. במילים אחרות, אופן פעולתו של המוח מושתת על משוואות. סרוטונין ודופמין הם למעשה מעין פרמטרים המהווים חלק ממערכת המשוואות של המוח, אך אנחנו עדיין לא יודעים מהן המשוואות ובאיזה אופן הן קשורות אחת לשניה.

סרוטונין ודופמין הם למעשה מעין פרמטרים המהווים חלק ממערכת המשוואות של המוח, אך אנחנו עדיין לא יודעים מהן המשוואות ובאיזה אופן הן קשורות אחת לשניה

בתוך השדה שנקרא מדעי המוח אכן קיים תת־תחום המנסה להגדיר את אופן הפעולה התקין של המוח במונחים מתמטיים והוא עונה לשם 'מדעי המוח החישוביים'. זהו תחום די צעיר אשר הוגדר לראשונה באופן רשמי בשנת 1985. תחום צעיר ממנו, אשר הוגדר רשמית בשנת 2012, הוא תחום הפסיכיאטריה החישובית, המשתמש בכלים מתמטיים על מנת לחקור ולאפיין לא את אופן הפעולה התקין של המוח, אלא את ההפרעות הנפשיות השונות. הפסיכיאטריה החישובית מנסה בעצם להבין היכן בדיוק נמצאת הבעיה ברמה המתמטית, ברמת המשוואה. אם נחזור שוב לרגע לרכב החורק, הפסיכיאטריה החישובית מנסה להגדיר את משוואת כוח החיכוך, למצוא את מקדם החיכוך של הציר החורק ולהבין מה ערכו ומדוע, להבין איך בעיית חיכוך בציר אחד של הרכב תשליך על מגמות גדולות יותר כמו התנועה או הטמפרטורה של הרכב כולו, מהי הדרך היעילה ביותר לטפל בבעיה וכיוצא באלו.

המונח "חישוב" (computation) שב ועלה מספר פעמים והגיעה העת להסבירו. הערך העברי בויקיפדיה (נכון לכתיבת שורות אלו) עושה עבודה לא רעה: "כל תהליך של עיבוד מידע שניתן לייצג באופן מתמטי". אך מהו למעשה 'עיבוד מידע'? גם כאן ויקיפדיה קולעת די טוב: "עיבוד מידע הוא שינוי מידע בכל דרך הניתנת לגילוי על ידי המתבונן". במילים אחרות, כאשר אנחנו לוקחים מידע ומשנים אותו באיזשהו אופן עקבי, מוגדר ובעל משמעות וכתוצאה מהשינוי הזה מפיקים מידע שונה (שכאמור נגזר מהמידע ההתחלתי) – אנחנו מעבדים מידע. כאשר אנו מתעדים את התהליך הזה בשפה מתמטית (גם אם היא "נקראת" או "נכתבת" באופן מנטלי ולא על דף נייר או בתוך מסמך דיגיטלי) – אנחנו מחשבים. בבלוג המצוין שלו, (שכבר הוזכר במגזין זה בעבר) APXHARD, מציג מרק נייאר דרך קולחת יותר (ודקדקנית פחות) לומר את הדברים: תהליך החישוב הוא למעשה הבאת המידע נכון, למקום הנכון, בזמן הנכון.

המוח מחשב כל הזמן. ניתן אולי להתווכח על היקף החישוב, על טיב החישוב וכיוצא באלו, אך בקרב מדעני המוח קיים קונצנזוס כי המוח הוא איבר המבצע פעולות חישוב ללא הרף. התחנה ה"ראשונה" (תפקיד המירכאות כאן הוא נושא למאמר נפרד) בתהליך היא המידע המגיע מן הסביבה (מה שמכונה לעתים המידע ה"גולמי") ונקלט באמצעות החושים. המידע יכול להגיע בצורה של אור, רטט, טמפרטורה וכן הלאה, אך בסופו של דבר מדובר באנרגיה, או ליתר דיוק בשינוי של אנרגיה. מבני החישה המיקרוסקופיים אשר קולטים את השינוי האנרגטי הזה ממירים אותו מצורתו הגולמית לצורה כימית־חשמלית ומקודדים אותו באמצעות מעין "קוד מורס" מורכב מאוד. הקוד הזה "זורם" מאיברי החישה (עור, עיניים, אוזניים וכדומה) אל המוח ושם מתבצעות עליו עוד ועוד פעולות עיבוד מורכבות. ייתכן, לפחות על פי חלק מהגישות, כי חווית המציאות שלנו (ההתנהגות, הרגשות, הזיכרונות, החלומות וכל אלו) היא למעשה ביטוי של המידע אשר המוח מפיק ושל הטרנספורמציות המורכבות שהמידע הזה עובר בו.

20 עד 20,000 הרץ

מבט חטוף בתחום הפסיכופרמקולוגיה (תחום הטיפול התרופתי בהפרעות פסיכיאטריות) ממחיש את העובדה שידינו עדיין אינה משגת מלהבין באופן מדויק כיצד פועל המוח. רוב פריצות הדרך הקשורות בתרופות פסיכיאטריות התרחשו לגמרי במקרה. תגליות מקריות שהתרחשו בין שנות העשרים לשנות השישים של המאה הקודמת הובילו ללידתם של הטיפולים הפסיכופרמקולוגיים המוקדמים כגון כלורפרומזין ותרופות אנטי־פסיכוטיות טיפוסיות אחרות, ליתיום (אשר מנגנון הפעולה שלו אינו מובן עד היום) עבור הפרעה דו־קוטבית ונוגדי דיכאון טריציקליים. במהלך המחצית השנייה של המאה העשרים, הפיתוח התרופתי החל להתבסס באופן יותר רציונלי על הידע שהלך והצטבר אודות מוליכים עצביים, אך למרות זאת אחוז הכישלון של תרופות הקו הראשון (התרופה הראשונה שמנסים כאשר מטופל מציג בעיה מסוימת) בפסיכיאטריה מרקיע שחקים. במהלך 30 השנים האחרונות, כמעט כל התרופות הפסיכיאטריות החדשות שפותחו היו תרופות "me too" – כאלו הדומות מאוד במבנן לתרופה שכבר קיימת ופועלות באמצעות מנגנון דומה או זהה לכזה של תרופה שכבר קיימת. נכון להיום, לפי חלק מהמחקרים, עדיין קיים קושי להבחין בין השפעתם של נוגדי דיכאון לבין אפקט הפלצבו. כמו כן, ליתיום עדיין מהווה את האופציה הטיפולית היעילה ביותר להפרעה דו־קוטבית, למרות החלון התרפויטי היחסית מצומצם שלו ולמרות שמנגנון הפעולה שלו אינו מובן.

יש מי שיאמר שניתן לחוש באוויר חדש המנשב במחוזותיה של הפסיכיאטריה. לאחר שנראה כי הגישה האמפירית מגיעה למיצויה בכל הקשור לפיתוח טיפולים פסיכופרמקולוגיים חדשים ולאור כך שמערכת סיווג הפרעות הנפש מושתתת על חלוקה לתסמונות (כלומר מקבצים של תסמינים) ואינה מבוססת על חלוקה לפי שורש הבעיה, נשאלת השאלה: מה יש לגישה החישובית להציע?

מדעי המוח החישוביים מהווים תחום אינטרדיסציפלינרי רחב מאוד, מעין צומת בה משתלבות דרכים רבות כגון פסיכולוגיה, הנדסה, מדעי המחשב, מתמטיקה, ביופיזיקה, והיד עוד נטויה. למודלים מתמטיים יש יתרונות מובהקים על פני סכמות יותר אבסטרקטיות ועל פני תיאור מילולי של תסמינים (מה שמשמש כיום בתור המודל הדיאגנוסטי בפסיכיאטריה). הם מכריחים אותנו להיות מדויקים יותר, עקביים יותר ושלמים יותר.

ניתן להבין מערכות עיבוד מידע (כגון המוח האנושי) בשלושה מישורים נפרדים, המשלימים אחד את האחר: החישובי, האלגוריתמי והיישומי. המישור החישובי מגדיר את הבעיה שהמערכת מעוניינת לפתור במונחים של מיפוי קלט־פלט. כלומר, בהינתן שהמערכת תקבל מידע מסוים, המישור החישובי יגדיר מהו המידע שרצוי בתור פלט (ובכך ניתן לראות את המוח, או חלקים ממנו, כפונקציה מתמטית). המישור האלגוריתמי מגדיר איך לפתור את הבעיה. כלומר, מהם הצעדים הלוגיים שהמערכת צריכה לנקוט על מנת לייצר את הפלט הנכון עבור קלט נתון, בהתאם למפה המוגדרת כאמור על ידי המישור החישובי. המישור היישומי מתאר את החלקים הפיזיים של המערכת ואת האופן בו הם מאורגנים. אחד האתגרים העיקריים של מדעי המוח החישוביים הוא לגשר בין המישורים הללו ולהבין כיצד הם עלולים להשפיע ולהגביל אחד את האחר.

על מנת לקחת אתנחתא קלה מכל הדיון התיאורטי הזה, נביט לרגע בדוגמא מעשית לבעיה בעלת ביטוי מוחשי בעולם החוויה הפנימי שלנו, כזו אשר ניתן לפתור באמצעות מודלים חישוביים: כיצד ייתכן כי טווח השמיעה האנושי נע בין 20 ל־20,000 הרץ? לא לכל הקוראים יהיה ברור מיד מדוע שאלה זו מוצגת כבעיה מאתגרת ועל כן נציג את הנתון הבא: תדירות הפעולה המקסימלית של תא עצב במוח האנושי עומדת על כ־200 הרץ. בעברית פשוטה: צליל הוא רטט של חלקיקים (בחיי היום־יום שלנו מדובר בדרך כלל בחלקיקי אוויר). כלומר, גל קול הוא ויברציה שנעה בתוך תווך. אחד המאפיינים העיקריים הגורמים לצליל אחד להישמע שונה מאחר הוא תדר הצליל – מספר הרעידות של החלקיקים (המהווים חלק מאותו התווך בו נע גל הקול) בשניה אחת. ככל שהמספר הזה גדול יותר, כך הצליל נשמע גבוה יותר (זה מה שמבדיל בין "bass", "mid" ו־"treble"). בגדול, תא עצב יכול להיות באחד משני מצבים אפשריים: דלוק (יורה) וכבוי. מספר הפעמים המקסימלי שתא עצב במוח האנושי יכול להיכבות ולהידלק (לירות) בשניה אחת עומד על בערך 200. אט אט מתחילה הבעיה להתבהר: צריך למפות בין קלט (גל הקול) בטווח שבין 20 ל־20,000 הרץ (רעידות בשניה) לפלט (ירי תאי העצב) בטווח שבין 0 ל־200 הרץ (יריות בשניה). דמיינו כמה מאתגר יהיה לתקשר (בזמן סביר) באמצעות מכשיר טלגרף כאשר מהירות ההקשה המירבית שלכם היא בערך 200 הקשות בשניה ובשפה בה אתם מתקשרים קיימות עשרות אלפי אותיות שונות (ככל הנראה תצטרכו מודל מאוד מתוחכם ומספר רב של מכשירי טלגרף על מנת לפתור את הבעיה באופן אשר תחשיבו כבעל רמת יעילות גבוהה). הפתרון של הבעיה אמנם לא יוצג בין שורות אלו, אך לפחות כעת יש לכם מושג כללי לגבי כיצד מודל מתמטי יכול לעזור להבין תהליכים ברמת הנפש האנושית.

משחק של ניחושים

כאשר בוחנים את ארכיטקטורת המוח האנושי, אחד מהמאפיינים הבולטים ביותר הוא ההיררכיה. אין ספק שהמוטיב ההיררכי משחק תפקיד מכריע באופן פעולת המוח. שכבות על גבי שכבות מסודרים הנוירונים, רמות שונות של מבנים המחוברים ביניהם בצורות ספציפיות ביותר, קישורים מסוימים בכיוונים מסוימים ורמות שונות של עיבוד וקידוד מידע. אחת הסברות לקיומו של הארגון ההיררכי הזה היא שהוא מאפשר למקסם את כמות המידע הנקלט על מנת לאתר סדירויות סטטיסטיות בסביבה ולנצל אותן על מנת לייצר חיזויים אודותיה. אותם חיזויים משמשים בתורם על מנת להכווין התנהגות סתגלנית. במילים אחרות, המוח התפתח באופן המאפשר לקודד בצורה יעילה מידע המגיע מהחושים ובכך לייצר התנהגות הממקסמת את סיכויי ההישרדות של האורגניזם.

אחת מהתיאוריות המעניינות ביותר בפסיכיאטריה החישובית היא תיאוריה המכונה "עיבוד מנבא" (Predictive Processing), לפיה משווה המוח כל הזמן את המידע המגיע מהחושים לחיזויים שהוא מייצר. את הטעות, כלומר את ההפרש שבין הקלט החושי בפועל לניחוש המושכל של המוח אודות מה יהיה הקלט החושי באותו הרגע, מנתב המוח על מנת לעדכן את המודל שלו בנוגע לכיצד עובד העולם (וזהו למעשה תהליך הלמידה, לפי התיאוריה). לפי תיאורית העיבוד המנבא, וודאות היא מעין מטבע אוניברסלי בו סוחר המוח והיא למעשה הכוח המניע החזק ביותר של האדם. אם התיאוריה אכן נכונה, ייתכן וניתן יהיה להגדיר את פתולוגיות הנפש השונות במונחים של וודאות: סכיזופרניה ודיכאון תהיינה פתולוגיות של וודאות יתר בעוד הפרעות חרדה ואוטיזם תהיינה פתולוגיות של חוסר וודאות, למשל. התיאוריה, אגב, מצליחה לספק הסברים אלגנטיים לא רק עבור הפרעות נפשיות, אלא גם עבור תופעות רבות אחרות מתחומי הנפש, המוח והתודעה: החל מהסיבה לכך שסכיזופרנים יכולים לדגדג את עצמם ועד האופן בו פועלים חומרים פסיכדליים וגורמים להשפעות המוזרות והמרתקות שלהם על התודעה.

ייתכן וניתן יהיה להגדיר את פתולוגיות הנפש השונות במונחים של וודאות: סכיזופרניה ודיכאון תהיינה פתולוגיות של וודאות יתר בעוד הפרעות חרדה ואוטיזם תהיינה פתולוגיות של חוסר וודאות

לפי התיאוריה, קיימת משוואה די פשוטה (ולכן מאוד אלגנטית) אשר מתארת את האופן בו מעדכן המוח את המודל שלו לגבי האופן בו "עובד" העולם (גם כאן תפקיד המירכאות הוא נושא למאמר נפרד). משוואה זו, המכונה חוק בייס והוזכרה בתחילת המאמר, מציגה את המוח כמכונת ניחושים מתוחכמת אשר מייצרת באופן קבוע אמונות (אותן ניתן לייצג באופן מתמטי) לגבי הדברים המתרחשים בעולם ולגבי הפעולות שהכי משתלם לבצע. אמונות חדשות נוצרות או מתחזקות ואחרות נמחקות או נחלשות בעוד המוח נחשף לעוד ועוד מידע מן העולם ככל שהוא צובר ניסיון חיים. תיאוריית העיבוד המנבא היא לא התיאוריה היחידה בחקר המוח החישובי, אך היא ללא ספק אחת המרעישות ביותר בעת הנוכחית.

כל זה טוב ויפה, אך באיזה אופן פרקטי תוכלנה המשוואות המתארת את אופן פעולת המוח לעזור לאדם? כיצד דברים ייראו בפועל? אלו שאלות טובות ותשובה ודאית וברורה עדיין אין בנמצא. תחום כגון זה יכול לשנות לחלוטין את כללי המשחק ואת פני הדברים עד כי קשה לדמיין (ובהקשר הזה נזכיר את הפוסט הזה שפורסם בעמוד הפייסבוק של המגזין) מה תהיינה ההשלכות. עם זאת, אחד מהרעיונות העומדים על הפרק הוא לייצר משחקים אשר על פי הבחירות שיבצע המטופל בעודו משחק בהם, יהיה ניתן לכמת באופן מספרי פרמטרים שונים הרלוונטיים לתפקודו הנפשי. נסיונות כאלו כבר קיימים וישנם משחקים הבאים לבדוק בצורה כמותית תכונות כגון נכונות לשתף פעולה עם האחר, רמת האמון שנותנים באחר וכיוצא באלו. החלטות המטופל והאופן בו ישחק במשחק יוכלו לקבוע בצורה מדויקת יותר, אולי, מהו הטיפול היעיל ביותר עבורו.

כמובן שהמאמר הזה לא מתיימר לסקור בצורה שלמה נושא כל כך רחב וסבוך, אך ככל הנראה את צמד המילים "פסיכיאטריה חישובית" עוד תשמעו בתדירות הולכת וגוברת בעתיד הקרוב, והמחבר מקווה שקיבלתם מושג כללי לגבי תחום צעיר ומבטיח העושה את צעדיו הראשונים בעולם בו היכולת לבצע חישובים ולמדל תהליכים תופסת מקום גדול יותר מתמיד.

יש המביטים אל עבר עתידה של הנפש האנושית בחשש גדול ויש כאלו המביטים אליו בכיליון עיניים ובהתרגשות עצומה וחיובית. המכניסטיות המתמטית הקרה המאפיינת את עידן הביג־דאטה יכולה להיתפס כמאיימת במובנים מסוימים, במיוחד אם תיושם בהקשרים נפשיים בהיקף חסר תקדים. מצד שני, איפשהו עמוק בפנים תמיד תהייה קיימת התקווה לכך שבני האדם ישתמשו בידע ובטכנולוגיה העומדים לרשותם ואשר ממשיכים להתפתח ללא הרף, על מנת ליצור חיים טובים יותר – ועולם טוב יותר. בין אם אוטופיה ממוחשבת, דיסטופיה ממוכנת או משהו מוזר אחר – אין ספק שעתידה של האנושות צועד לכיוונים מעניינים מאי פעם.

דימוי שער: 

אדם מחזיק חתיכת פאזל אדומה

”, 

מקור: 

Unsplash

.

שיתוף ב facebook
שיתוף ב print
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב email