שיעור 1:
אל תוך הלילה
כאן נברר מה קורה למוח ולגוף שלנו בכל לילה בחיינו,
נגלה איך מתגברים על יַעֶפֶת
ונִלמד את ״כלל תשעים הדקות״.
ברוכים הבאים ליום הראשון בבית הספר לשינה. בשיעור הזה נברר שני רעיונות שעומדים ביסודו של מדע השינה, ותוך כדי כך נגלה גם מה קורה למוח ולגוף שלנו בכל לילה בחיינו. תחילה נבדוק את החשמל שזורם במוחנו ברגע זה, אחר כך נפגוש פרופסור גרמני יוצא דופן, שכל חייו ניסה להוכיח שקיימת טֵלֵפַּתיָה, ולבסוף נבלה את הלילה במעבדת שינה מודרנית.
הסטטיוּת בהתגלמותה
לפני הכול אני רוצה לומר לכם משהו שמעסיק את מחשבותי כבר כמה זמן. אתם מדהימים. הנה, אמרתי את זה, ואין דרך חזרה. עם זאת, לפני שתתחילו להרים את האף, עלי לומר עוד דבר. אני חושב שגם החברים שלכם מדהימים. למען האמת, אני חושב שכל מי שאתם מכירים הוא אדם בלתי רגיל (חוץ מג'ון מהנהלת חשבונות, כמובן, שבעצם הוא די מעצבן). מה פתאום אתם נפלאים כל כך? מכיוון שכל אחד ואחד מכם הוא הבעלים של אחד הדברים הכי מופלאים ומורכבים ביקום. הדבר הזה ריפא מחלות, הציב אדם על הירח ויצר יצירות אמנות עוצרות נשימה. הוא מאפשר לכם לראות את העולם ולהקשיב למוזיקה, לקבל החלטות חשובות ולהמשיך הלאה, לצחוק ולאהוב. הדבר המופלא הזה מונח בין האוזניים שלכם ברגע זה ממש, מזמזם חרש ומאפשר לכם לקרוא את המשפט הזה. כוונתי, כמובן, למוח שלכם. (אם לא ניחשתם את זה עד עכשיו, אני חוזר בי מהמחמאה הראשונית.)
אם היינו חותכים פרוסה רוחבית ממרומי הגולגולת של כל אדם שהוא, היינו עומדים מול מה שנראה כמו גוש גדול של ג'לי ורוד. אם נבדוק תחת עדשה של מיקרוסקופ רב־עוצמה חתך כלשהו של החומר המוזר הזה, נגלה שהוא מורכב מהמון תאים זעירים שנקראים נוירונים, או תאי עצב (ראו התרשים להלן). כל נוירון מורכב משלושה חלקים עיקריים: (1) ״דֶנְדְריטים״, סיבים דמויי אצבעות שקולטים אותות מתאים אחרים; (2) ״אַקְסוֹנים״, שמעבירים אותות לתאים אחרים; (3) ״גוף התא״, השולט בכול. יחד, התאים הפשוטים לכאורה האלה אחראים לכל מחשבה שחולפת בראשנו ולכל תחושה שאנחנו חווים.
הנוירונים הם מערכות זעירות של מסרים חשמליים. כאשר הדֶנְדְריטים מקבלים אות מנוירון שכן, גוף התא נכנס לפעולה ושולח פּוּלסים חשמליים זעירים לאורך האַקְסוֹן שלו והלאה אל התאים הסמוכים. המסרים החשמליים האלה טסים בראשנו ברגע זה ממש, לפעמים במהירות של יותר מ־300 קילומטרים לשעה. מדעני המוח סבורים כי במוח ממוצע יש כ־20 מיליארד נוירונים, ויותר מ־160 טריליון חיבורים ביניהם. אף על פי שכל נוירון יחיד מייצר רק כמות זעירה של חשמל, ההספק המשותף שלהם מרשים למדי — מוח ממוצע מפיק די אנרגיה להדליק נורה של 20 ואט.
כבר בסוף המאה התשע־עשרה הבינו מדענים שהמוח פועל על חשמל, אבל לא מצאו דרך למדוד את האותות הזעירים שמפיקות קבוצות של נוירונים. וכאן מופיע המוזר מכל אדם, ד״ר האנס ברגר.
חייו של האנס ברגר, שנולד בגרמניה ב־1873, השתנו ללא הכר אחרי פגישה גורלית עם תותח. ברגר גויס לשירות בחיל הפרשים בשנות העשרים לחייו. במהלך האימונים הוא נפל מגב של סוס סורר ונחת על הקרקע לרגליהם של סוסים רתומים לתותח. הנהג עצר את הסוסים בזמן, וברגר המזועזע יצא בלי פגע. אלא שבאותו הרגע ממש חשה אחותו של ברגר תחושה מוזרה, שאחיה בסכנה, ושלחה מברק כדי לשאול לשלומו. זה היה המברק היחיד עד אז שקיבל ברגר ממשפחתו, והוא התקשה להתייחס לכך כאל לא יותר מצירוף מקרים. במקום זאת הוא השתכנע שהאירוע המפחיד הוא הוכחה לקיומה של טֵלֵפַּתיָה, והקדיש את חייו לניסיון לגלות איך עוברות מחשבות ממוח אחד למוח אחר.
ברגר, שעבד לבדו, רצה מאוד לפתח את מה שהוא קרא לו ״ראי המוח״ — מערכת של חיישנים שאפשר יהיה להצמיד אותה לקרקפת ולמדוד באמצעותה את כמויות החשמל הזעירות שמייצרים הנוירונים בתוך הגולגולת. הניסויים המתסכלים של ברגר גזלו זמן רב, אבל הוא הסתגר במעבדה והתמיד בניסיונות שלו למרות הכישלונות (רישום ביומן, 1910: ״שמונה שנים! מנסה כל הזמן, שוב ושוב.״) אט־אט התרחק הפרופסור הגרמני מעמיתיו עד שלבסוף נחשב למשוגע תימהוני. כדי להקדיש למחקר זמן רב ככל האפשר, הוא דאג שאורח חייו יהיה צפוי ושגרתי מאין כמוהו, וכפי שציין אחד מעמיתיו לאחר מכן, ברגר ״מעולם לא הרשה לעצמו לסטות מהשגרה שקבע לעצמו... ימיו דמו זה לזה כשתי טיפות מים. שנה אחרי שנה הוא נשא אותן הרצאות. הוא היה 'הסטטיוּת בהתגלמותה'.״
כעבור עשרים שנות אכזבה אירעה לברגר שורה של פריצות דרך טכנולוגיות שבישרו הצלחה. (רישום ביומן, 1924: ״האפשר שהגשמתי את התוכנית שאני מטפח ומפתח כבר יותר מעשרים שנה?״) אחרי שהקדיש עוד כמה שנים לשכלול ההמצאה שלו, הודיע סוף־סוף ברגר שהוא מסוגל לרשום בנאמנות את גלי המוח, והציג את האֵלֶקְטְרוֹאֶנְצֵפָלוֹגְרַם (או בקיצור, ״מכונת אא״ג; ובעברית, ״רשמת מוח חשמלית״) הראשון בעולם.
למרבה הצער, תגובת הקהילה האקדמית להמצאה של ברגר היתה שמרנית במקצת. רבים מעמיתיו של ברגר חשבו שאי־אפשר להבחין בכמויות כה זעירות של פעילות חשמלית באמצעות חיישנים שמוצמדים לקרקפת, ועל כן הניחו שהממצאים שלו הם טעות או הונאה. אחרי שפרש מהאקדמיה, ב־1938, התערער במהירות מצבו הבריאותי של ברגר והוא שקע בדיכאון עמוק. מודד המוחות פורץ הדרך שם קץ לחייו ב־1941, כשתלה את עצמו בבית החולים.
ברגר לא הצליח להוכיח שקיימת טֵלֵפַּתיָה. במקום זאת הוא השאיר מורשת מופלאה ומוחשית הרבה יותר. מדענים בכל רחבי העולם הבינו לבסוף שהוא ביצע פריצת דרך אמיתית, והתחילו לבחון מקרוב את המצאתו המרשימה. עם הראשונים בהם נִמנה טייקון וול סטריט וחוקר יוצא דופן ושמו אלפרד לי לוּמיס.
היכל המדע
לוּמיס, שנולד ב־1887, היה בנקאי השקעות מצליח מאוד ואחרון המדענים החובבים הגדולים. לוּמיס הילד הוקסם מתצרפים, משחמט ומקסמים. בצעירותו הוא פיתח תשוקה למדע, ובסופו של דבר קשר קשרי עבודה קרובים עם פיזיקאי ידוע מאוניברסיטת ג'וֹנס הוֹפּקינס, ושמו רוברט ווד. זה היה שיתוף פעולה מוזר אך פורה. בשלב מסוים, לדוגמה, ווד בנה באסם שלו ״סְפֶּקְטוֹגְרַף״ גדול (מתקן שנועד לפזר קרינה לְספקטרום), אבל גילה כי שפופרת המכשיר, באורך של שלושה־עשר מטר, לא פעלה כראוי לעיתים קרובות מפני שהתמלאה בקורי עכביש. ווד ולוּמיס מצאו לבסוף פתרון יעיל לבעיה. בכל פעם שנסתם הסְפֶּקְטוֹגְרַף, הצמד הנועז הטיל חתול לתוך השפופרת והניח מעט מזון בקצה האחר שלה. החתול התקדם לעבר המזון, והפרווה שלו שימשה כמעין מטאטא נוצות ענקי שסילק את קורי העכביש.
לומיס בילה היטב באסם, ובסופו של דבר החליט לבנות לעצמו מכון מחקר פרטי משלו. בשנות העשרים של המאה העשרים הוא קנה בית גדול במדינת ניו יורק והתחיל להקים את ״היכל המדע״ שלו. בעשור שלאחר מכן הוא צייד את הבית בטכנולוגיה החדישה ביותר ואירח בו כמה מן המדענים הידועים ביותר בעולם, ובהם נילְס בּוֹהר, ג'וּליילְמוֹ מַרְקוֹני ואלברט איינשטיין. לומיס רשם על שמו כמה גילויים מדעיים וטכנולוגיים חשובים, מילא תפקיד חיוני בפיתוח המכ״ם, המציא דרך חדשה לבדוק מהירות לוע של כלי ירייה ועזר לבנות מערכות קשר קרקע־אוויר לכלי טיס.
באמצע שנות השלושים שמע לומיס על ההמצאה המופלאה של ברגר, ושאל את עצמו אם אפשר יהיה להשתמש בה בחקר השינה. הוא בנה מכונת אא״ג משלו והזמין אורחים ללון בהיכל המדע שלו ולעקוב אחרי מוחם. בתוך שנה גילה לומיס שמוחות של בני אדם אינם רדומים בזמן שהם ישנים, אלא מפיקים מספר קטן של גלים מסוגים מסוימים. אחר כך הוא גילה שהגלים האלה מופיעים בדפוס צפוי מאוד במשך הלילה (נעסוק בכך בהמשך השיעור). אומנם הזיהוי של שלבי השינה השונים האלה היה צעד משמעותי קדימה, אבל תעלומה סופית אחת עוד נותרה על כנה. הפיסה האחרונה הזאת בתצרף השתבצה במקומה רק כעבור עשרים שנה, והיתה תוצאה של אחד הניסויים החשובים ביותר שנערכו במאה העשרים.
מה יש בגל?
לגלי המוח שמכונות אא״ג עוקבות אחריהם יש שני מאפיינים עיקריים: אַמְפְּליטוּדָה (או מִשׂרעת) ותדר. שני המאפיינים האלה מודגמים בתרשים שבראש העמוד הבא.
אַמְפְּליטוּדָה (1) היא בעצם כמות האנרגיה המְרבית של הגל, ותדר (2) הוא מספר הפעמים שבהן חוזר הגל בכל שנייה. התדר נמדד בדרך כלל ביחידות שנקראות הֶרְץ.
כדי להבין את ההבדל בין אַמְפְּליטוּדָה לתדר, יועיל אולי לשיר שיר קטן. שירו בבקשה ״לָהההה״ בקול עמוק. זה עתה הפקתם תו בעל תדר נמוך, שייראה כמו הקו העליון בתרשים הבא....
