תאוריית מרחב העבודה העצבי הכולל של התודעה

 

תודה לד"ר דרור דותן, ראש החוג לחינוך מיוחד באוניברסיטת ת"א, ששיחה איתו עוררה בי השראה לכתוב את הפוסט הזה.

בשנת 2022 התקיים כנס של האגודה למחקר מדעי של התודעה, בו הוצגו ארבע תאוריות על התודעה על ידי מחבריהן. פרופ' ליעד מודריק מאוניברסיטת ת"א, חוקרת תודעה שנכחה בכנס כתבה מאמר שמסכם את ארבע התאוריות שהוצגו בכנס ועוד אחת. בפוסט זה נדון בתאוריה של דהאן.

סטניסלאס דהאן הוא אחד החוקרים המובילים בתחום הקוגניציה החשבונית. דהאן הוא אבי תאוריית הקוד המשולש, לפיה מספר יכול להיות מיוצג בשלושה סוגי ייצוגים: יצוג כמותי (המשמעות הכמותית של המספר) ייצוג מילולי (המספר כרצף של מילים כמו "שלוש מאות עשרים ושתיים") וייצוג חזותי (ייצוג בספרות, 322). הנקודה העיקרית במודל זה היא שכדי לעבד מספרים האדם לא צריך להפעיל את כל שלושת הייצוגים. למשל, כאשר קוראים וכותבים מספרים רב ספרתיים, אפשר לעשות זאת באמצעות הייצוג המילולי והחזותי בלבד, בלי לעבור דרך המשמעות הכמותית (למעשה, זהו עיבוד ללא סמנטיקה). כאשר רואים שני מקבצים של נקודות או שתי ערימות של עוגיות ומחליטים איפה יש יותר, אפשר לעשות זאת רק באמצעות הייצוג הכמותי בלי להפעיל את הייצוג המילולי ואת הייצוג החזותי. כלומר המספר מיוצג במוח בצורה מבוזרת.

דהאן לא הסתפק בחקר הקוגניציה החשבונית. הוא חקר גם תהליכי קריאה, תהליכי למידה ובשנים האחרונות חוקר גם את גם את תחום התודעה CONSCIOUSNESS. הוא פרסם מספר ספרים לקהל הרחב, מתוכם אציין את הספר הקלאסי THE NUMBER SENSE ואת הספר החדש יחסית CONSCIOUSNESS AND THE BRAIN.

 

תאוריית התודעה של דהאן נקראת Global neuronal workspace theory GNWT. נקרא לה בעברית תאוריית מרחב העבודה העצבי הכולל של התודעה (ונקצר ל"תאורית מרחב העבודה"). ד"ר דרור דותן סבור שהחוט המקשר בין תאוריית הקוד המשולש ותאוריית מרחב העבודה הוא היבט הביזור הקיים בשתי התאוריות. המספר לא "נמצא" באף מקום אחד במוח, והייצוג שלו מבוזר, וכך גם התודעה במודל זה.

לדעת דהאן התודעה היא תוצר של עיבוד מידע. קיימים שלושה סוגים של עיבודי מידע במוח. הסוג הראשון הוא עיבוד לא מודע. אנו יכולים לעבד מידע רב באופן לא מודע, ואפילו אפשר לומר שרוב הפעילות המוחית שלנו היא לא מודעת. למשל, אנחנו יכולים לקרוא מילה באופן אוטומטי ולא מודע, לעבד את המשמעות שלה, לאחסן את המשמעות, והמשמעות יכולה גם להשפיע על ההתנהגות שלנו. מידע לא מודע יכול להיות מעובד באזורים שונים במוח וגם בקורטקס, אך הוא נשאר באזור תחום ואינו מגיע לשאר חלקי המוח. מידע נשאר לא מודע במספר תנאים: אם הוא מעובד באמצעות נוירונים בגזע המוח שאינם חלק ממערכת התודעה, אם הוא מעובד באופן קצר ושטחי שאינו מספיק חזק כדי לגרום ל"הצתה" של אזורים נוספים במוח, או אם עיבוד המידע הזה מתרחש כאשר הקשב ממוקד בגירוי או במטלה אחרת.

 

הסוג השני של עיבוד מידע מוחי הוא עיבוד מודע. מידע הופך למודע כאשר הוא לא נשאר מתוחם באזור מוחי מסוים אלא מועצם ו"משודר" לאזורים רחבים במוח. תהליכים  מוחיים "מציתים" את המידע, מעצימים ומייצבים אותו וגורמים לו להתפשט לאזורים אחרים של המוח. תהליכי הצתה אלה מתרחשים בדרך כלל באונה הפרה-פרונטלית, האחראית על אינטגרציה של מידע. הייצוב של המידע משאיר אותו זמין, ואז אזורי מוח שונים יכולים לעבד אותו ולתקשר זה עם זה לגביו.

כלומר, התודעה היא מידע זמין לתהליכים מוחיים רבים. אפשר לדבר עליו, אפשר לזכור אותו או לאחסן אותו בזיכרון, אפשר לעבד אותו באופן גמיש במרחב העבודה המנטלי. תודעה כזו קיימת גם אצל בעלי חיים, והיא התפתחה כדי לאפשר גמישות בחשיבה, ולעזור למוח לקבל החלטות כיצד לפעול כאשר אי אפשר לפתור בעיה באמצעות תפקודים אוטומטים לא מודעים. התודעה לא מחייבת קיומה של סלף, של יכולת לחשוב על עצמי חושבת על התוכן המודע. לכן לבעלי חיים יש תודעה אבל לא בהכרח תחושת של סלף.

לתודעה יש צוואר בקבוק. אנחנו יכולים להיות מודעים לתוכן אחד בכל זמן. כאשר מרחב העבודה עסוק בתוכן אחד, תכנים אחרים לא יכולים להיכנס אליו ולכן לא מגיעים להיות מודעים. התוכן האחד בו מרחב העבודה עסוק יכול להיות מאד עשיר. למשל, כאשר אנו מודעים לאדם עמו אנו משוחחים, התודעה שלנו כוללת אינטגרציה של הפנים שלו, גוון הקול שלו ותוכן דבריו.

אותו סוג של מידע (למשל, מילה) יכול להיות מודע או לא מודע. לעתים מידע הופך ממודע ללא מודע כתוצאה מתהליך אוטומטיזציה, למשל כאשר אנחנו לומדים להקליד אנחנו מפנים תשומת לב לכל אות ומבצעים את ההקלדה באופן לגמרי מודע, אבל לאחר שאנו יודעים להקליד באופן אוטומטי ועיוור, ההקלדה הופכת להיות תהליך שהוא לא מודע בחלקו.

לא צריך גירוי חיצוני כדי שתוכן יהפוך למודע. הצתה של המודעות יכולה להתעורר מתוך היזכרות במשהו, למשל.

על פי תאורית מרחב העבודה, כל מה שאנו יודעים באופן מודע מקודד בדפוסים נוירונלים. כלומר, באמצעות הסתכלות בדפוס הנוירונלי ניתן לדעת את תוכן התודעה של האדם שעל הדפוס שלו אנחנו מסתכלים. אני חוששת מהרגע שבו נוכל באמת לעשות זאת, זה מפחיד למדי. כך התאוריה הזו שוללת דואליזם (הפרדה בין גוף לנפש) ומאפשרת גם למכונות להיות בעלות תודעה, אם יש להן יכולת חישובית מתאימה. תודעה היא משהו שהמוח עושה וגם מכונה יכולה לעשות.

התודעה אינה ממוקמת במקום מסוים במוח, גם לא באזורים פרה פרונטלים. התודעה היא מערכת מאד מבוזרת של נוירונים הכוללת אזורים פריאטלים ופרה פרונטלים. כאשר מידע מסוים "מוצת" ומשודר לחלקים נרחבים של המוח, קיים תהליך דיכוי של נוירונים אחרים, שמשקפים מה הגירוי הוא לא. היכולת לדכא נוירונים שאינם רלוונטים לגירוי היא לא פחות חשובה לתודעה מהיכולת להפיץ את המידע ברחבי המוח. כלומר תוכן התודעה כולל סט של נוירונים מופעלים וסט גדול יותר של נוירונים מדוכאים. 

 

סוג שלישי של תהליכי עיבוד מוחי הוא היכולת של המערכת לייצג את עצמה ולהכיר את עצמה. מערכת כזו יודעת מה שהיא יודעת, ויודעת גם מה שהיא לא יודעת. מערכת כזו דורשת יכולת תחבירית שיש ככל הנראה רק לבני אדם. יכולת תחבירית מאפשרת לחבר מידע לפי כללים מסוימים, והיא באה לידי ביטוי בשפה, במתמטיקה, במוסיקה, בלוגיקה וכו'. אמנם בעלי חיים יכולים לייצג רצפים, אבל רמת המורכבות שלהם לא מגיעה לרמת המורכבות האנושית. קוף יכול להבחין שהרצף pesipe שונה במבנה שלו משלושת הרצפים  totobu, mimitu, gagari.  הרצף הראשון בנוי במבנה  ABA   בעוד שלושת הרצפים האחרונים בנויים לפי הדפוס AAB. היכולת של קוף להפשיט את הכלל, את הדפוס לפיו בנויים הרצפים ולהבחין ביוצא דופן היא מרשימה, ועדיין הוא לא יכול לפענח דפוס תחבירי מורכב של משפט בשפה. לחיות יש מושגים של מספר במשמעותו הכמותית, של מרחב, של אובייקטים, אבל היכולת שלהם לשלב בין המושגים כדי ליצור משמעויות מורכבות היא מוגבלת, וכנראה שאין להן תאוריית מיינד.

 

אני חושבת שמקור התודעה בתיאוריית מרחב העבודה של דהאן הוא הפוך ממקור התודעה במודל המעניין של מארק סולמס עליו דיברנו בעבר. מארק סולמס הוא פסיכואנליטיקאי שמחבר בין נוירופסיכולוגיה לבין התאוריות של פרויד בצורה מרתקת. אצל דהאן המידע "מוצת" והופך למודע כתוצאה מתהליכים שמגיעים מלמעלה למטה, מהאונות הפרה-פרונטליות אל אזורים "נמוכים" יותר של המוח, כמו אלה שמעבדים מידע חושי; אצל סולמס התודעה "מוצתת" מלמטה למעלה.

לדעת סולמס, מקור התודעה אינו באונות הפרה-פרונטליות אלא בגזע המוח. התודעה אינה תפיסתית במהותה, אלא רגשית במהותה. התודעה מופקת באיד, והאגו הוא בבסיסו לא מודע. כמו דהאן, גם סולמס סבור שהתרומה של הקורטקס לתודעה היא ביצירת מרחב ייצוג לזיכרון.  הקורטקס מייצב את האובייקטים של התפיסה ומאפשר לעבד אותם באופן מפורט.  הקורטקס הופך את המצבים החולפים של התודעה ל"מוצקים מנטלים" כלומר לאובייקטים שניתן לחשוב עליהם.  

ממליצה מאד לצפות בראיון קצר זה (כעשרים דקות) עם דהאן, בו הוא מסביר את המודל שלו באופן ברור ונגיש.

סולמס מסביר חלק מהגישה שלו בהרצאה הזו, שגם היא מאד ברורה ונגישה.

Mudrik, L., Boly, M., Dehaene, S., Fleming, S. M., Lamme, V., Seth, A., & Melloni, L. (2025). Unpacking the complexities of consciousness: Theories and reflections. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 170, 106053. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2025.106053

Stanislas Dehaene: There's nothing magical about consciousness!

 https://www.youtube.com/watch?v=Vq1KJJ_l_ZM

Consciousness and the Mind Body Connection – Professor Mark Solms

https://www.youtube.com/watch?v=m-1etGWVvb8

 

האם אנו מעבדים גירויים מתמטים וגירויים שפתיים באותם איזורים במוח?

Prof. Stanislas Dehaene - A Close Look at the Mathematician's Brain

https://www.youtube.com/watch?v=EMAsQeLfr3o&t=445s

מה הקשר בין שפה טבעית למתמטיקה?  האם היכולת המתמטית שלנו התפתחה מתוך השפה? או מתוך יכולות קוגניטיביות לא לשוניות?  בהרצאה מרתקת זו מתייחס פרופ' סטניסלאס דהאן לשאלות מעניינות אלה.   

לדעת נועם חומסקי (מאבות המהפכה הקוגניטיבית בפסיכולוגיה, שטען לקיומה של יכולת מולדת לשפה), "המקור של היכולת המתמטית הוא בהפשטה של פעולות לשוניות".  כלומר, היכולת המתמטית נשענת על שפה. 

איינשטיין לעומתו טען ש"מלים ושפה – מדוברות או כתובות – לא משחקות שום תפקיד בתהליך החשיבה (המתמטית) שלי.  הישויות הפסיכולוגיות המשמשות כאבני הבנין לחשיבה שלי הם סמלים ודימויים, ברורים פחות או יותר, שאני יכול ליצור מחדש ולשלב מחדש כרצוני".

דהאן נוטה להסכים עם איינשטיין. הוא טוען שבמהלך האבולוציה, המוח שלנו צויד בייצוגים לא מילוליים של מרחב, זמן ומספר.  אנו חולקים ייצוגים אלה עם חיות.  כדי לבצע מתמטיקה אנו הופכים את הייצוגים הללו לפורמלים, באמצעות שימוש בסמלים.  אבל הסמלים הללו נשארים קשורים למערכת הייצוג הבסיסית, שאינה מילולית.  אנחנו יכולים אחר כך להשתמש גם בשפה כדי לבטא רעיונות מתמטים. 

דהאן וחבריו בדקו מהם האזורים הפעילים במוחותיהם של פרופסורים למתמטיקה לעומת פרופסורים במקצועות שאינם מתמטים, בעת עיבוד משפטים מתמטים ומשפטים שאינם מתמטים.  הם הכניסו כל אחד מהפרופסורים לסורק וביקשו מהם לקבוע (או לנחש) אם משפטים שהם שומעים הם נכונים או לא.   הפרופסורים שמעו ארבעה סוגים של משפטים:  משפטים מתמטים נכונים (למשל:  "סינוס הוא פונקציה מחזורית"), משפטים מתמטים שגויים, משפטי ג'יבריש שנשמעים כמו משפטים מתמטים (כוללים אוצר מלים מתמטי), ומשפטי ידע כללי ("אתונה היא ביוון").  המשפטים היו מורכבים יותר מכפי שהדגמתי כאן.  מסתבר, שמשפטים מתמטים עוררו אזורים שונים במוח ממשפטים שאינם מתמטים.  אזורים אלה עוררו בעוצמה גבוהה יותר אצל המתמטיקאים מאשר אצל הלא-מתמטיקאים.  אצל המתמטיקאים אזורים אלה במוח היו גדולים יותר.  אותם אזורים במוח מעוררים באמצעות כל גירוי מתמטי, החל מהפשוט ביותר וכלה במורכב ביותר. 

כאשר ילדים לומדים לקרוא, האזור במוח שמזהה פנים FACES ואובייקטים עובר ראורגניזציה והסבה לקריאה.  התגובה שלו לפנים ולאובייקטים הולכת ויורדת, והתגובה שלו לאותיות ולמלים הולכת ועולה.  היכולת לזהות פנים עוברת מאזור זה, הנמצא בהמיספרה שמאל והנקרא WORD FORM AREA  ,VISUAL  לאזור אחר בהמיספרה ימין.   מסתבר שאצל מתמטיקאים, אזור זיהוי הפנים בהמיספרה ימין הוא קטן יותר.  ייתכן שהמתמטיקאים משתמשים באזור זה כדי לבצע מתמטיקה.

כך, האזורים הפעילים במוח כאשר אנו מבצעים מתמטיקה שונים מהאזורים הפעילים במוח כאשר אנו מעבדים שפה.  אזורי המתמטיקה במוח אינם שפתיים, ומצד שני התפתחותם אינה תלויה בגירויים חזותיים.  דהאן וחבריו בדקו את הפעילות המוחית אצל שלושה מתמטיקאים עיוורים.  הם גילו שמתמטיקאים אלה משתמשים באותם אזורים במוח שבהם משתמשים אנשים רואים.  יתרה מזו:  גם חלק מהקורטקסט האוקציפיטלי (אזור קליפת המוח הקשור לראיה) אצל מתמטיקאים עיוורים משמש לעיבוד מתמטי. 

עדויות נוספות לכך שמושגים מתמטים בסיסיים אינם קשורים בשפה ניתן למצוא במחקר בקופים, אצלם הצליחו חוקרים למצוא נוירונים ספציפים המגיבים לכמויות ספציפיות ולא לאחרות.  חיות מסוגלות לעבד ולהבחין בין כמויות קטנות (עד ארבעה אובייקטים), וכך גם תינוקות בני יומם. 

לסיכום, דהאן טוען שהמתמטיקה בנויה על יסודות מוחיים קדומים, לא לשוניים:  ידע בסיסי על כמות, מרחב וזמן.  זה ידע שהאדם חולק עם יצורים רבים נוספים.  המיוחד באדם הוא שרק האדם יכול לחשוב על מספרים מדויקים (מעל 4) – למשל על 11, ולהבחין בינו לבין 12.  רק האדם יכול לשלב בין המושגים המתמטים וליצור מהם שפת חשיבה. 

מה הקשר בין קריאת מלים לקריאת מספרים?

לפוסט זה הוכנס תיקון בתאריך 14.4.19.  כתבתי שהיצוג החזותי של מספרים מאפשר יצוג פנימי של ישר המספרים, אך זה אינו מדויק.  ישר המספרים המנטלי קשור כנראה יותר ליצוג האנלוגי של מספרים.  

יואל הוא מהנדס שסובל מאפזיה בעקבות ארוע מוחי שקיבל בגיל 72.  בעקבות הפגיעה המוחית, יואל מביע את עצמו בעיקר במילים בודדות או בצירופים קצרים ולא במשפטים שלמים, והוא מתקשה לקרוא מלים בודדות.  האם הוא מתקשה גם לקרוא מספרים?

סטניסלאס דהאן, חוקר נודע של הקוגניציה בכלל ושל קוגניציה מספרית בפרט, פיתח בשנת 1992 את מודל שלושת הקודם לקידוד המשמעות של מספרים   ( Dehaene and Cohen, 1995)    Triple code model   .  על פי מודל זה, מספרים מיוצגים במוח בשלוש דרכים:   א.  ייצוג ורבלי:  מספרים מיוצגים כרצפים של מלים בסדר תחבירי מסויים ("אלף שלוש מאות עשרים וארבע").  גם עובדות חשבון בסיסיות מיוצגות כמו משפט לשוני ("תשע כפול תשע שווה שמונים ואחת").  קשיים בייצוג הורבלי יכולים לפגוע ביכולת לשיים ספרות ולשלוף עובדות חשבון בסיסיות.    ב.  ייצוג חזותי:  המספרים מיוצגים כרצף של ספרות (למשל4521).   זהו בעצם ייצוג אורתוגרפי למיטב הבנתי.    ג.  ייצוג אנלוגי, של כמות.  ייצוג של המשמעות הכמותית של המספר (בעצם, ייצוג סמנטי).  בעזרת ייצוג זה ניתן, למשל, לקבוע שהמספר 9 גדול מהמספר 3. 

שלושת הייצוגים הינם נפרדים וקיימות דיסוציאציות ביניהם (כלומר אחד מהם יכול להיות פגוע אבל לא האחרים).  הם מנוהלים ע"י אזורים נפרדים במוח.  עם זאת, הם קשורים באופן הדוק זה לזה, וקיימת ביניהם אינטראקציה.  דהאן טוען שקיימים מסלולי "תרגום" ישירים בין כל זוג של ייצוגים (כלומר, לא בכל פעם שאנו מתייחסים למספר אנו מייצגים אותו בכל שלושת הייצוגים).  למשל, המסלול הישיר שבין הייצוג הורבלי לחזותי מאפשר לאנשים לקרוא או לכתוב מספרים גם מבלי לעבד את הייצוג הסמנטי שלהם (את המשמעות הכמותית שלהם).  המסלול הישיר בין הייצוג הכמותי לייצוג החזותי אינו לוקח בחשבון מידע תחבירי וכו'.  אנחנו עוברים מייצוג לייצוג כדי לבצע משימות שניתן לבצע רק בייצוג מסוים.  למשל, כדי להשוות בין ספרות (לומר מי יותר גדול, 9 או 3), צריך לתרגם את השאלה לייצוג כמותי, ואילו כדי לשלוף את הפתרון לתרגיל 3X2 צריך לתרגם את התרגיל לייצוג ורבלי (לדעת דהאן, עובדות החשבון כמו "שתיים כפול שלוש שווה שש" מאוחסנות בייצוג ורבלי).

מודל זה של דהאן מזכיר לי מאד את המודל לקריאה של מלים בודדות שהוצג כאן בעבר (פרידמן וקולטהארט, 2017).  על פי מודל זה, קריאת מלה בודדת מוכרת, אצל קוראים תקינים, נשענת על הפעלה של שלושה לקסיקונים:  לקסיקון אורתוגרפי (בו מצויה המלה בצורתה הכתובה), לקסיקון סמנטי (בו מצויה משמעות המלה) ולקסיקון פונולוגי (בו מצוי הצורה הדבורה של המלה – רצפי הצלילים המרכיבים אותה).   הלקסיקון האורתוגרפי עשוי להיות מקביל לייצוג החזותי במודל של דהאן; הלקסיקון הסמנטי עשוי להקביל לייצוג האנלוגי – כמותי; והלקסיקון הפונולוגי עשוי להקביל (באופן גס) לייצוג הורבלי. 

עד כמה קיימת באמת חפיפה בין שני המודלים? 

ראשית, אני בטוחה שלא קיימת חפיפה מלאה.  לא כל אדם שמתקשה לקרוא מלים בודדות מתקשה גם לקרוא מספרים, ולהיפך.  הקישור בין המודלים עשוי להיות מאד מאולץ, אך עדיין מעניין לחשוב עליו:

הלקסיקון האורתוגרפי מאפשר לנו לזהות מלים מוכרות.  האם יש קשר בין הלקסיקון האורתוגרפי לייצוג החזותי של מספרים?  אלקסיה ALEXIA היא הפרעה נרכשת שבה האדם לא מסוגל לקרוא מלים כתובות אבל כן מסוגל לכתוב מלים(!) ושאר כישורי השפה שלו אף הם תקינים.  אלקסיה מאופיינת בקריאה איטית ומאומצת אבל מדויקת ברובה.  ככל שהמלה ארוכה יותר נדרש לאדם עם אלקסיה זמן רב יותר כדי לקרוא אותה.  גם אנשים עם אלקסיה טהורה נוטים להיות פחות פגועים בקריאת ספרות מאשר בזיהוי אותיות ובקריאת מלים.  בתנאים של חשיפה מהירה של הגירוי, אנשים מזהים ספרות טוב יותר מאשר אותיות.  ייתכן שההבדל שקיים אצל אלקסים טהורים בין זיהוי מלים מוכרות לבין זיהוי ספרות וקריאת מספרים הוא העצמה של ההבדל הנורמלי בין עיבוד ספרות לאותיות Starrfelt)   Behrmann and (2011 .  אמרנו קודם שהלקסיקון האורתוגרפי מאפשר לנו לזהות מלים מוכרות.  מעניין אם זיהוי של "מספרים מוכרים" כמו 1948, 1492 מתבצע אף הוא בלקסיקון האורתוגרפי (כלומר שמספר מוכר מעובד כמו מלה מוכרת).

הלקסיקון הפונולוגי מאחסן את הקוד הפונולוגי של מלים.  אדם עם לקות בלקסיקון הפונולוגי יכול לקרוא מלים בקריאה דמומה אך מתקשה לקרוא מלים בקריאה קולית, או משבש את  קריאתן הקולית (למשל, משכל אותיות בקריאה קולית). פגיעה בלקסיקון הפונולוגי מתבטאת לא רק בקריאה אלא פוגעת גם בדיבור.  האם יש קשר בין הלקסיקון הפונולוגי לייצוג הורבלי של מספרים?  מכיוון שהייצוג הורבלי של מספר רב ספרתי מורכב ממספר מלים ולא ממלה אחת ("שלוש מאות ארבעים ושתיים"), מתקיימים בין המלים יחסי תחביר.  לכן בהיבט הזה, המודל לקריאת מלים בודדות לא יכול להיות לגמרי חופף למודל לקריאת מספרים.  מאידך, קריאת מלים בודדות דורשת פענוח של ההיבטים הדקדוקיים של המלה (למשל, פענוח המלה "התלבשתי" דורש את פענוח של מרכיבי השורש ומרכיבי הבניין).  פרופ' נעמה פרידמן כותבת שבמודל קריאת מלים בודדות, ניתוח מורפולוגי ראשוני של מלה (פירוק המלה מהמוספיות שלה והפרדה בין אותיות השורש לאותיות התבנית (למשל, מעבורות:  עבר +מ (מכשיר) +ות (נקבה, רבים)) מתבצע בבאפר הקלט האורתוגרפי, כלומר בשלב מוקדם מאד, עוד לפני שהמלה מגיעה אל כל אחד משלושת הלקסיקונים. 

הייצוג הורבלי מקודד מספרים כרצפי מלים בסדר תחבירי מסויים ("שלוש מאות עשרים וארבע").   תחביר מתייחס למשמעות הנובעת מסדר המלים במשפט.   כאשר משנים את סדר המלים במשפט משתנה גם המשמעות (כלב נשך אדם – אדם נשך כלב).  כך גם בחשבון.  לסדר הספרות במספר יש משמעות, וכאשר משנים את הסדר משמעות המספר משתנה (1984 – 1948).   אנשים עם אפזית ברוקה (פגיעה מוחית באזור ברוקה) מבינים את המשמעות של מלים ומשפטים (הסמנטיקה שלהם תקינה) אך התחביר שלהם פגוע.  אנשים אלה עלולים לבצע שגיאות תחביריות בקריאת מספרים ובכתיבתם.  למשל, הם עלולים לקרוא 14 כ – 4.   כאשר הם קוראים "שלוש מאות אלף וארבע מאות" קשה להם להבין שלכל אחת מהמלים "מאות" יש משמעות שונה.   לאנשים אלה קשה לעבור מקוד ורבלי ("שלוש מאות ארבעים ושתיים") לקוד חזותי (342) ולהיפך  (  Ardila and  Rosselli,  2002 ).

נחזור לאדם המכונה "יואל" שהוצג בראשית הפוסט.  ראינו, שיואל מתקשה להביע את עצמו במשפטים ומתקשה לקרוא מלים בודדות.  פרופ' נעמה פרידמן, דרור דותן ופרופ' סטניסלאס דהאן בדקו את יכולות עיבוד המספרים שלו.   התברר, שיואל מתקשה מאד לקרוא מספרים רב ספרתיים בקול, וקורא אותם ספרה ספרה (למשל, את המספר 47 הוא קורא "ארבע, שבע").  הוא מתקשה להפיק בדיבור את מלת העשרות ואת צורת העשרה ("ארבע עשרה").  כלומר הוא מתקשה להמיר מספרים דו ספרתיים ומעלה למלות מספר (לייצוג מילולי – פונולוגי).  הליקוי שלו בחשבון הוא בעל אופי תחבירי, אך יואל לא איבד את כל יכולותיו התחביריות: במטלות של קריאת מספרים יואל מעולם לא אומר את מילת היחידות לפני מילת העשרות. מכאן שהוא מצליח לקודד את הסדר היחסי בין הספרות, מידע שניתן להגדיר בתור מידע תחבירי.

הייצוג החזותי של מספרים תקין אצל יואל.  בניגוד לקושי שלו בכתיבת מלים, יואל מצליח לכתוב מספרים באופן תקין, גם על פי הכתבה.  זה מעיד על כך שלמרות הקושי שלו להמיר ספרות למלות מספר, הוא מצליח לבצע את המשימה בכיוון ההפוך:  להמיר מלות מספר לספרות.   יואל מבין את המשמעות הכמותית של המספר, והייצוג הכמותי שלו תקין (למשל, הוא מצליח למקם מספרים על ציר המספרים ומצליח לבצע חיבור דו-ספרתי כל עוד אינו נדרש לומר את התשובה במילים).  

הלקסיקון הסמנטי מאחסן את מאגר המשמעויות של המלים.  פגיעה בלקסיקון הסמנטי מפריעה לאדם להבין את משמעותן של מלים שהוא קורא.  פגיעה כזו מתבטאת לא רק בקריאה אלא פוגעת גם בהבנת מלים דבורות.  האם יש קשר בין הלקסיקון הסמנטי לייצוג האנלוגי / כמותי של מספרים? המאפיין המרכזי של דיסקלקוליה הוא פגיעה בחוש המספר – NUMBER SENSE – פגיעה בתפיסת כמות, במשמעות הכמותית של המספר.  קושי בתפיסת כמות יכול להתבטא, למשל, כך:  מתבגר מחשב תרגילים פשוטים באמצעות האצבעות; כאשר מתבגרת מנסה לפתור את התרגיל 22+5 היא מציירת 22 קווים, מציירת 5 קווים, וסופרת את כל הקווים שציירה מ – 1 עד 27; מתבגרת אינה משתמשת בחוק החילוף (אינה יודעת ש:   5+7=7+5); מתבגר אינו חש שהתוצאה שקיבל בלתי הגיונית בעליל; למתבגר יש קושי בסיסי מאד באומדן; מתבגרת מתקשה לשלוף ממאגר הידע עובדות חשבון בסיסיות, כמו חיבור, חיסור וכפל במספרים קטנים; מתבגר מתקשה למקם מספר על ציר המספרים (השתמשתי במלה "מתבגר" בפיסקה זו כדי שיהיה ברור שלא מדובר בתפקוד של ילדים צעירים שכישורי החשבון הבסיסיים עדיין מתפתחים אצלם).   

 אנשים עם אפזית ורניקה (פגישת ראש באזור ורניקה) מתקשים להבין את המשמעות של מלים ומשפטים, ולכן מבצעים טעויות לקסיקליות וסמנטיות משמעותיות מאד.  הדבר מתבטא הן בשימוש בשפה והן באמירה, קריאה וכתיבה של מספרים.   למשל, כאשר הם כותבים מספרים המוכתבים להם, הם עשויים לכתוב מספרים אחרים לגמרי (למשל האדם מתבקש לכתוב 257, הוא אומר בקול רם 820 וכותב 193);  אנשים עם אפזית ורניקה עשויים לקרוא 37 כ – 27, או לקרוא 1527 כ – 15,27)    ( Ardila and  Rosselli,  2002).

התיאורים המעטים שמצאתי בספרות של שגיאות בחשבון שמבצעים אנשים עם אפזית ורניקה אינם לגמרי דומים לתיאורי השגיאות שמבצעים אנשים עם פגיעה בחוש המספר/בתפיסת כמות.

פרופ' נעמה פרידמן מצביעה על סוגים שונים של דיסלקסיה שנגרמים כתוצאה מפגיעות במרכיבים שונים של המודל לקריאת מלים בודדות.  האם ניתן להצביע על סוגים שונים של לקות בחשבון שנגרמים כתוצאה מפגיעות בכל אחד משלושת הייצוגים או בכל אחד ממסלולי התרגום ביניהם?  לא מצאתי עדיין ספרות מקצועית שמציגה נושא זה בצורה שיטתית.  בנוסף, הגבולות בין שלושת הייצוגים אינם חדים (באופן טבעי, כי הייצוגים עובדים ביחד).  למשל, הייצוג החזותי של מספר (למשל, 1948) בנוי על פי תחביר מסוים (8 היא ספרת היחידות, 4 היא ספרת העשרות וכו'), אבל ההיבט התחבירי קשור לייצוג הורבלי.  

פרידמן, נ וקולטהארט, מ.  (2017).  דיסלקסיות התפתחותיות.  שפה ומוח, 12, 1-34.  http://www.tau.ac.il/~naamafr/hebmain.html

פרידמן, נ., דותן, ד., ודהאן, ס. (2014)  הבנה לא מילולית של מספרים רב ספרתיים.  שפה ומוח, 11, 25-47.

http://www.language-brain.com/journal/docs/Dotan_Friedmann_Dehaene_LanguageBrain11_number_comprehension.pdf

Ardila, A., & Rosselli, M. (2002). Acalculia and dyscalculia. Neuropsychology review, 12(4), 179-231.

Dehaene, S., & Cohen, L. (1995). Towards an anatomical and functional model of number processing. Mathematical cognition, 1(1), 83-120.‏

Starrfelt, R., & Behrmann, M. (2011). Number reading in pure alexia—A review. Neuropsychologia, 49(9), 2283-2298.‏

VWFA – Visual Word Form Area

How the Brain Learns to Read - Prof. Stanislas Dehaene https://www.youtube.com/watch?v=25GI3-kiLdo

בפוסט קודם הצגתי מודל לקריאת מלים בודדות שמפותח (בין השאר) על ידי פרידמן וגביעון.  בהרצאה זו מדבר פרופ' סטניסלאס דהאן Stanislas Dehaene       על ההיבט המוחי של מודלים כדוגמת מודל זה, ומוסיף כמה דברים מעניינים על קריאה.  כדאי במיוחד לצפות בהרצאה בין הדקות 9:20 ו -   14:15.

את פרופ' דהאן פגשנו כבר בבלוג בנושא הקשר האפשרי בין זיכרון העבודה והמודעות.  דהאן הוא נוירופסיכולוג נודע, שעוסק הרבה גם בעיבוד קוגניטיבי של מתמטיקה.

דהאן מציג ממצאים לפיהם לאחר קליטה חזותית ראשונית של מלה באזורים חזותיים (אוקסיפיטלים) של המוח, המידע עובר לאיזור שנקרא VWFA – Visual Word Form Area.  אזור זה מתמחה בעיבוד מלים (ולא בעיבוד של גירויים חזותיים אחרים).  מה שמעניין זה, שאצל אנשים שאינם קוראים וכותבים, וגם אצל ילדים שטרם למדו לקרוא ולכתוב, אזור זה מגיב לפנים FACES ולאובייקטים.  כאשר לומדים לקרוא, האזור משנה את ייעודו.  התגובה שלו לפנים ולאובייקטים הולכת ויורדת, והתגובה שלו לאותיות ולמלים הולכת ועולה.  היכולת לזהות פנים עוברת מה - VWFA, הנמצא בהמיספרה שמאל, לאזור אחר בהמיספרה ימין. 

מעורבות אזור VWFA בקריאה יכולה להסביר מדוע ילדי גן וילדים שנמצאים בראשית תהליך רכישת הקריאה והכתיבה כותבים בכתב ראי: בכיוון ההפוך (בעברית, משמאל לימין) ו/או באותיות הפוכות (בהיפוך אופקי).  על פי דהאן, אזור VWFA אינו מבחין בין אובייקט לבין תמונת הראי שלו.  זאת כדי לאפשר לנו לזהות את האובייקט כזהה לעצמו גם אם אנו רואים תמונת ראי שלו.  כך, מבחינת ה - VWFA, odil=libo.  כאשר אנו לומדים לקרוא, האזור הזה עובר שינוי המתבטא בדיכוי התכונה של ראיית גירויים שהם תמונת ראי אחד של השני כגירויים זהים.

ייתכן שאזור VWFA מקביל לנתח הויזואלי אורתוגרפי או ללקסיקון האורתוגרפי אותם פגשנו במודל הקריאה המוצג בתרשים למטה (הסברים נוספים על המודל תמצאו כאן  וכאן ).

האם זיכרון העבודה הוא המודעות?

SIGNATURES OF CONSCIOUSNESS

A Talk by Stanislas Dehaene [11.24.09]

https://www.edge.org/conversation/stanislas_dehaene-signatures-of-consciousness

ב – 17 באוקטובר 2009 נערכה פגישה במלון ריץ בפאריס בה הציג הנוירופסיכולוג Stanislas Dehaene את התאוריה של על המודעות לקבוצה של מדענים והוגים פריסיאנים.  דהאן קורא לתאוריה שלו The global neuronal workspace  - שטח העבודה הנוירונלי הגלובלי. 

דהאן חוקר את הנוירופסיכולוגיה הקוגניטיבית של השפה, הקריאה ועיבוד מספרים.  הזכרתי בעבר מחקרים שלו  במצגות "מתמטיקה ויכולות קוגניטיביות" וגם בפוסט הזה. 

נושא המודעות/תודעה/הכרה  CONSCIOUSNESS  הוא נושא קשה ומורכב שההתייחסות אליו היא פילוסופית בעיקרה.  אנחנו מניחים שהמודעות היא ביולוגית בלבד, תוצר של פעילות המוח.  אבל איך פעילות של רשת נוירונים במוח יכולה ליצור חוויה מודעת?  אנחנו רחוקים מאד מלהשיב על שאלה זו.  ממצאי מחקרים קוגניטיבים כמו זה של דהאן נותנים לנו תובנות צנועות שיכולות לכוון את החשיבה על הנושא.   

המוח כל הזמן "מופצץ" בגירויים – ועדיין אנו מודעים רק לחלק קטן מהם.  כשאתם קוראים את הפוסט הזה אתם יושבים מן הסתם בתוך חדר, בעבודה או אולי בבית קפה.  מן הסתם לא הבחנתם בצבע בו צבועים המשקופים במקום בו אתם יושבים.  המידע החזותי הזה היה זמין לכם ואולי אפילו עיבדתם אותו במוחכם ברמה מסויימת, שלא עברה את סף המודעות.  דהאן מדבר על ההבדלים בין מה שקורה במוח לפני ואחרי שגירוי הופך למודע.  

לאחר שמקרינים מלה על מסך למשך זמן של כ – 30 מילי שניות, אנשים יכולים לומר מה היתה המלה שהוקרנה (הם מודעים לה).  אבל אם מיד לאחר הקרנת המלה, בטווח זמן של עד 50 מילישניות, מקרינים באותו מקום על המסך רצף של עיצורים, אנשים מדווחים שהם ראו רק את רצף העיצורים.  הם לא מודעים לכך שהם ראו מלה.  תופעה זו נקראת מיסוך – רצף העיצורים מיסך את המלה. 

בפרוצדורת מיסוך, גם כאשר אנשים טוענים שהם לא ראו שום מלה, הם עדיין מסוגלים לבצע משימות שונות עם המלה שהם לא מודעים שראו.  למשל, אפשר "לאלץ" אותם לנחש אם המלה (שהם לא מודעים שראו) היא שם של חיה או לא, או אם היא מלה בשפה האנגלית או לא.  האדם יחוש שהוא מנחש סתם, מכיוון שהוא לא מודע לכך שראה מלה כלשהיא, אבל הוא עדיין יבצע טוב יותר מאשר לו היה מנחש בצורה אקראית באמת.  כלומר המוח יכול לעבד גירוי חזותי, להפוך אותו לסט של אותיות, לזהות אותו כמלה ואפילו לעבד במידה מסויימת את המשמעות של המלה – באופן לא מודע. 

באותו אופן, אפשר להקרין ספרה מסויימת על מסך ואז למסך אותה.  אנשים לא יהיו מודעים לכך שראו ספרה כלשהיא.  אם מבקשים מהם בכל זאת לנחש אם הספרה (שהם לא מודעים לכך שראו) גדולה או קטנה מחמש, הם מצליחים לעשות זאת באופן טוב מרמה של ניחוש אקראי.  אם מבקשים מהם לנחש מה יהיה ערך הספרה (שהם, כאמור, לא מודעים שראו) לאחר שיוסיפו לה 2, הם יכולים לעשות גם את זה באופן טוב מרמה אקראית. 

אבל אם אנשים מתבקשים לבצע שני צעדי עיבוד על ספרה שהוקרנה להם ואז מוסכה, הם לא מסוגלים לעשות זאת.    למשל,  אם מבקשים מאנשים לנחש אם ערך הספרה (שהם, כאמור, לא מודעים שראו), לאחר שיוסיפו לה 2, יהיה גדול או קטן מחמש, הם לא מסוגלים לעשות זאת (כלומר, הם מנחשים ברמה אקראית בלבד).  זה נשמע מאד מוזר.  למה הצעד הנוסף הופך את המשימה לבלתי אפשרית?  דהאן חושב שכדי לעשות שני צעדי עיבוד או יותר, אנו חייבים להשתמש ב" שטח העבודה הנוירונלי הגלובלי", ה - global neuronal workspace, וששימוש בשטח זה מחייב מודעות. 

הדרך בה דהאן מתאר את  "שטח העבודה הנוירונלי הגלובלי" מזכיר לי מאד את המושג של זיכרון העבודה, ודהאן אכן מתייחס לכך.  לדבריו: "כאשר אנו מודעים למידע, אנו יכולים להחזיק בו כמה זמן שנרצה.  המידע נמצא כעת בזיכרון העבודה.  אנחנו יכולים לחזור ולשנן את המידע וכך לשמור על מודעות לו.  ברגע שנפסיק לשים לב אליו, נאבד אותו, אבל כל עוד נקדיש לו תשומת לב, נחזיק אותו במודעות ... המודל שלנו מציע שזה אחד התפקידים של המודעות – לספק מקום פנימי בו ניתן לבצע ניסויי מחשבה באופן מנותק מהעולם החיצון.  ניתן לבחור בגירוי שבא מהעולם החיצון, ולנעול אותו במרחב העבודה הפנימי הזה.  אפשר לעצור מידע אחר מלהיכנס, ולחשוב על הייצוג המנטלי הזה כמה זמן שרוצים".

דהאן ביצע ניסויים כמו אלה שתוארו למעלה כאשר הנבדקים היו בתוך מכשיר fMRI.  מכשיר זה מסוגל לזהות שינויים שחלים בזרימת הדם באזורים שונים במוח, ובכך לספק מידע על פעילות באזורים אלה בנקודת זמן מסוימת.

 fMRI

לדברי דהאן, בזמן שאנו מעבדים גירוי באופן לא מודע נוצר במוח גל שנקרא  3P שדועך מהר.  כאשר אותו גירוי חוצה את סף ההכרה והופך למודע, מתרחשת עליה גדולה בפעילות המוח וגל 3P חזק.  לפני שהגירוי הופך למודע, העיבוד של הגירוי במוח הוא מודולרי – מספר אזורים במוח מגיבים לגירוי באופן עצמאי ומקביל.  אבל ברגע שהגירוי חוצה את סף ההכרה, ניכרת סינכרוניזציה בפעילות של אזורים רבים במוח שמתחילים לעבוד יחד.   לדעת דהאן, אנו הופכים למודעים לגירוי מסויים כאשר אזורים שונים של המוח משתפים זה את זה בתוצרי תהליך העיבוד של אותו גירוי.  בעקבות השיתוף הזה נוצר אובייקט מנטלי אחד מתוך ייצוגים שונים ומפוזרים רבים של הגירוי.  כדי שיתרחש שיתוף כזה, נדרש שטח העבודה הנוירונלי הגלובלי.