הורמונים ולמידה

חוקרים ממדעי המוח רואים בלמידה תהליך עצבי בו מעורבים אלמנטים כמו תפיסה, עיבוד ואינטגרציה של מידע ברמה המוחית. המוח מושפע מתהליכים המתרחשים בגוף, ואחד הגורמים המשפיעים ביותר הוא ההורמונים. במחקרים נמצא כי ההורמונים משפיעים על ההתנהגות בכלל ועל יכולת הלמידה בפרט. הבדלים בריכוזי הורמון הטסטוסטרון קיימים החל מהשבוע השמיני להריון. כתוצאה מההבדל ההורמונאלי בשלב העוברות, אנו עדים לשונות בהתפתחות המוח, במבנה הגוף, בתפקוד קוגניטיבי ובהתנהגות בין המינים. ההורמונים משפיעים על התפתחות התנהגויות תלויות מין בילדות כמו: יכולת מוטורית שבאה לידי ביטוי למשל בדיוק בזריקת כדור וגם מאפיינים קוגניטיביים מסוימים כמו תפיסה מרחבית ויכולת מילולית, אשר שונים בין המינים. קיים מנגנון עצבי האחראי על התנהגויות הנובעות מחשיפה מוגברת להורמונים. מחקרים עכשוויים גורסים כי קיימת ככל הנראה מעורבות של ההיפותלמוס ואמיגדלה, ושל קשרים אינטר-סינפטיים ואזורים בקורטקס המעורבים בעיבוד מידע ויזואלי במנגנון זה. כתוצאה ממחקרים רבים על יונקים גובשה ההשערה שחשיפה טרום לידתית לטסטוסטרון משפיעה על התפתחויות עצביות והתנהגותיות. המחקרים מראים שרמות גבוהות של הורמוני גונדי טרום לידתי או בקרב ילודים משפיעות משמעותית על הבדלים בין המינים באופן התפתחות המוח. ההשערה שהורמונים משפיעים בצורה דומה על ההתפתחות הנוירוביהייביוריסטית נדונה, אך מחקרים עדכניים מציגים הוכחות משכנעות שחשיפה טרום-לידתית לאנדרוגן משפיעה על התנהגות בזמן משחק בהתאם למין. ישנן גם הוכחות גוברות שהתנהגויות אחרות המצביעות על הבדלים בין המינים, כולל נטייה מינית, זהות ליבה מגדרית, מאפיינים אישיותיים וביצועים מוטוריים מושפעות באופן דומה, והיסודות העצביים של ההשפעות ההורמונאליות על התנהגות, ניתנים לזיהוי. קיימות הוכחות המאששות את חשיבות התפקיד של הטסטוסטרון בהתפתחות של התנהגות מגדרית. כמו כן, קיים דיון לגבי התנהגויות אחרות שנראות כמושפעות בצורה דומה מחשיפה טרום לידתית לטסטוסטרון, אך בעצם קשורות יותר למכניזם עצבי שיכול לתווך בין ההשפעות האלו. בשבוע השלישי להריון העובר הופך מחד שכבתי לתלת שכבתי מבחינת המבנה התאי. שכבת האקטודרים היא השכבה ממנה תיווצר מערכת העצבים. השכבה תיסגר לצינור ממנו ייווצרו חוט השדרה והמוח. משכבה זו ייווצרו תאי העצב ורוב תאי התמך של המערכת, אשר מוכוונים על ידי סיגנלים שונים לנדידה לאזור היעד שלהם. בצינור ייווצרו שלפוחיות ליצירת החלקים השונים של המוח, תוך כדי יצירת כיפופים שמאפשרים לו להיות קומפקטי. דיפרנציאציה של תאי העצב לשכבות השונות בקורטקס תלויה בתזמון של יציאה ממחזור התא אשר בסיומו ייעודם נקבע. האקסון המתארך מגיע לתא המטרה ליצירת סינפסה בהנחיית סיגנלים סביבתיים. ברגע שנוצרה סינפסה, מתחיל לעבוד מעגל עיבוד אינפורמציה שעובר עדכון נוסף במידת הצורך - כמות נוירוטרנסמיטר שמשתחררת מהתא הפרה סינפטי, כמות רצפטורים על התא הפוסט סינפטי ועוד. בשנתיים הראשונות לחיים ישנו גידול מאסיבי בנפח המוח ובסיומו מוח הילד יגיע ל 80% ממשקל מוח בוגר (תוך שלוש שנים המוח יגיע ל-90% ממשקלו של המוח הבוגר). ישנם הבדלים בין המינים בכל הקשור ביכולות המרחביות ובהיבטים קוגניטיביים ומוטוריים נוספים, לפחות בחלק מהמקרים, כתוצאה מהשפעתם של הורמוני מין נקביים וזכריים. זאת ניתן לומר כיוון שאובחן שרמה גבוהה של הורמונים נשיים, בעיקר של אסטרדיול, מעצימה ומשפרת ביצועים במשימות בהן נשים מצטיינות, אך מזיקה בביצוע משימות בהן גברים היו מצטיינים. הסבר נוסף לכך הוא שמלבד ההשפעות הארגוניות של הורמוני האשכים על יכולות מרחביות במהלך שלבי ההתפתחות המוקדמים, קיימות השפעות משמעותיות של הורמוני המין הללו על היכולות במשך כל החיים. רמות הורמוני המין הנשי, בעיקר אסטרדיול ופרוגסטרון, עשויות להשתנות באופן דרמטי עם השלבים השונים במחזור החודשי. אם אמנם הורמונים אלו משפיעים על היכולת המרחבית, רמת הביצועים של נשים במבחני תפיסה מרחבית תשתנה בשלבים הורמונליים שונים של המחזור החודשי. ואכן, מספר מחקרים מצאו שהתופעות במהלך המחזור החודשי הביאו לביצועים נמוכים במבחנים מרחביים במהלך שלבים מסוימים בהם רמות האסטרוגן והפרוגסטרון גבוהות ועם זאת, בשלב הווסת, בו יש רמה נמוכה של הורמון האשכים, הביצועים עולים. במחקר שנערך בנושא, נאספו דגימות דם מ - 12 נשים בגילאי 38 – 23, שאינן משתמשות בגלולות או חומרים דומים ואשר דיווחו על מחזור סדיר בין 27 ל - 29 ימים. בעזרתן ניתן היה לנתח מספר הורמונים הידועים בתנודותיהם במהלך המחזור החודשי ובהשפעה שלהם על הקוגניציה. ההורמונים נמדדו במשך מעל 6 שבועות במרווחים של שלושה ימים, על ידי לקיחת דם מאותן נשים, כדי לנתח ריכוזים של ההורמונים אסטרדיול, פרוגסטרון, טסטוסטרון, הורמון ההצהבה (LH), והורמון מגרה הזקיק (FSH). המדידות התכופות של ההורמונים מעל 6 שבועות אפשרו אימות כמעט מושלם של שלבי מחזור שונים וניתוח של הורמונים פוטנציאליים הפעילים בשלבים אלו. בנוסף, הנשים נתבקשו לבצע שלוש משימות של תפיסה מרחבית: מבחן היכולת לסובב ייצוגים מנטליים (Mental Rotation Test). מבחן דו־ממדי של רוטציה מנטלית (Mirror Picture Test). מבחן הדמויות – מבחן יכולת מרחבית (Hidden Figures Test). רמת הביצועים נמדדה במהלך שתי פגישות, כאשר חצי מהקבוצה התחילה עם המבחן הקוגניטיבי הראשון ביום ה – 22 למחזור, ואילו החצי השני התחילו בזמן הווסת. כל זאת כדי לבחון שני שלבים שונים במחזור החודשי בהתאמה. מטרות מחקר זה היו להראות כי אמצעים שונים של קוגניציה מרחבית מווסתים על ידי הורמונים במהלך המחזור החודשי ובנוסף, לנתח איזה מההורמונים אחראי לשינויים קוגניטיביים אלה. התוצאה החשובה ביותר של המחקר הנוכחי היא קיומו של הבדל משמעותי ביכולת המרחבית, כפי שנבדקה על ידי מבחן יכולת הרוטציה של ייצוגים מנטליים (MRT) בשני שלבים של המחזור החודשי. למרות שהמדגם היה קטן, אפקט זה היה ברור מאוד; היכולות המרחביות של כל הנשים במחקר, מלבד אחת, היו נמוכות בשלב המוקדם של המחזור החודשי ביחס לרמת ביצועים גבוהה במהלך הווסת – השלב בו רמת ההורמונים גבוהה יותר. בנוסף ובהתאם למחקרים אחרים, להורמון האסטרדיול הייתה השפעה משמעותית על תוצאה זו. עם זאת, לא נראה שהאסטרדיול הוא ההורמון היחיד בעל השפעה על קוגניציה מרחבית. טסטוסטרון לבדו או טסטוסטרון בשילוב עם ההשפעה השלילית של האסטרדיול היו בעלי השפעה חיובית וחזקה במיוחד על הביצועים במבחן ה MRT. במחקר זה, שני ההורמונים בנפרד השפיעו על הביצועים כך שריכוז גבוה של אסטרדיול הוביל לירידה בתפיסה המרחבית ואילו ריכוז גבוה של טסטוסטרון גרם לעליה. רמת הביצועים במשימות הקשורות בתפיסה מרחבית רגישה לתנודות הורמונליות במהלך המחזור החודשי. וכן, שהיבטים שונים של יכולות מרחביות קשורים להשפעותיהם של הורמונים שונים או לשילובים של כמה הורמונים. לאור ממצאי המחקר שהוזכר לעיל בנוסף למחקרים הנוספים שהוזכרו ושקיימים בספרות המחקר בתחום, ניתן ללמוד כי בזמן המחזור החודשי לנשים יש קושי רב יותר בביצוע משימות הקשורות לתפיסה מרחבית וניתן לצפות מהן להישגים נמוכים יותר במבחני הנדסה, גאומטריה, כימיה וכל מקצוע אחר הקשור לתפיסה מרחבית, מאשר לא בתקופת הוסת. הטסטוסטרון הוא הורמון זכרי אשר מופרש לגוף כבר בשבוע השביעי להריון. האשכים מתחילים לייצר את ההורמון אשר בסופו של דבר יקבעו את מין הילוד, ריבוי טסטוסטרון שיופרש למחזור הדם משמעו שהעובר יהיה ממין זכר ומעט מההורמון יגרום לעובר להתפתח לכדי נקבה. פעילות הורמונלית זו תקבע את המאפיינים הזכריים אשר יבואו לידי ביטוי בהמשך חיי היילוד, מבנה אנטומי, מבנה המוח ומאפייני פעולתו, מאפייני פעילות כללית ומאפיינים התנהגותיים בפרט מחקרים רבים נערכו בנושא הבדלי המין ויכולות קוגניטיביות, חלקם קושרים בין הורמונים וזיכרון או יכולת מרחבית וביצוע מטלות קריאה וכתיבה ודומיהם. הראיות מצביעות על הבדלים במבנה המוח בין המינים והשפעות שונות של ההורמונים על יכולת שכלית. מספר מחקרים מצאו שרמת טסטוסטרון גבוהה בנשים מביאה ליכולת תפיסה מרחבית טובה ואילו בקרב הגברים לרמה נמוכה של ביצוע וזה מרמז על כך שקיימת רמה אופטימלית של הימצאות ההורמון אשר משפיעה על רמת ביצוע מטלה וכי אצל גברים על רמה זו להישמר ברמה מתונה. במחקר שנערך בנושא, בדקו את רמות הטסטוסטרון בקרב מתבגרים בנים, לפני ואחרי פעילות ספורט מאומצת או מתונה שהתבססה על ריצה של 4 ק"מ בזמן של כ-12 דקות ואת השפעתה על זיכרון עבודה. במחקר השתתפו 20 בני נוער כבני 15-16 מהם נלקחו דגימות רוק לפני ואחרי הפעילות על מנת לקבוע את רמת הטסטוסטרון וכמו כן נערכו להם מבחנים הבודקים יכולת קוגניטיבית הקשורה בזיכרון עבודה, סידור מילים על פי סדר אלפביתי וסידור מספרים לפי סדר עולה, זיכרון עבודה. מחקרם התבסס על מחקר קודם שהראה כי רמת הטסטוסטרון משפיעה על ביצוע קוגניטיבי. חוקרים אחרים מציינים מחקרים נוספים מהם עולה כי קיימת רמה אופטימאלית של הימצאות ההורמון על מנת להביא לרמת ביצוע טובה של מטלות הקשורות ליכולת מרחבית. לכן אחת ממטרות המחקר שהוזכר לעיל היא לקבוע האם שינויים ברמת הטסטוסטרון בעקבות התעמלות מאומצת, קשורה לשינויים בזיכרון עבודה. תוצאות מחקר זה לא הניבו מסקנות חד משמעיות לגבי השאלה שנשאלה. מתברר, שדווקא קבוצת התלמידים אשר השתתפו בפעילות ספורטיבית מתונה, הם אלו שבקרבם נמצא שיפור תפקוד קוגניטיבי אולם לא באופן משמעותי. למרות זאת, גם בקבוצת הספורט האינטנסיבי נמצא הבדל בתפקוד אך פחות משמעותי ופחות בר השפעה על התפקוד הקוגניטיבי מאשר לקבוצת הספורט המתון. כלומר רמה מתונה של הורמון הטסטוסטרון משפיעה על תפקוד אך יותר מרמה זו כבר יש בה משום גורם המפחית את התפקוד. מהמחקר אפשר ללמוד כי 12 דקות של ספורט מאומץ מעלות את רמת ההורמונים בגוף, טסטוסטרון במקרה זה, ועליה זו למעשה משפיעה באופן שלילי על זיכרון העבודה שהוא התפקוד הקוגניטיבי הספציפי שנבדק. לאור ממצאי המחקר שהוזכר לעיל בנוסף למחקרים הנוספים שהוזכרו ושקיימים בספרות המחקר בתחום, ניתן להסיק כי פעילות ספורטיבית משפיעה במידה מסוימת על תפקוד קוגניטיבי. לידע זה חשיבות רבה כשלוקחים בחשבון את שיעורי הספורט בכל בתי הספר והתיכונים בפרט. ייתכן כי שיעורי ספורט אשר מתקיים באמצע שעות הלימודים משפיעים על התלמיד בשיעורים הבאים לאחר מכן או לחליפין, העדר שיעורי ספורט בימים מסוימים יש בהם משום הפסד עבור התלמידים. כמו כן, חשוב לתת את הדעת לרמת המאמץ הנדרש מכל תלמיד בשיעור ספורט שכן ממצאי המחקר שתואר מעידים על הבדלים בין תפקוד קוגניטיבי שלאחר מאמץ גדול לבין תפקוד קוגניטיבי במאמץ מתון. Davis, C,. Miyamoto, K. & Momii, K. (2007) Understanding the Brain: The Birth of a Learning Science, chapter 1: An ABC of the Brain. pp.23-33 . Hines, M. (2010). Sex-related variation in human behavior and the brain. Trends in Cognitive Sciences, Vol.14, No.10, pp. 448-456 Hausmann, M., et all (2000). Sex Hormones Affect Spatial abilities During The Menstrual Cycle. Behavioral Neuroscience. Vol. 114, No. 6, pp. 1245-1250. Kimura, D. (1996) Sex, sexual orientation and sex hormones influence human cognitive function. Current Opinion in Neurobiology, 6, pp. 259-263 Budde, H., et all (2009). Steriod hormones in the saliva of adolescents after different exercise intensities and their influence on working memory in a school setting. Psychoneuroendocrinology. 35, pp. 382-391. Hampson, E. & Kimura, D. (1994) Cognitive pattern in Men and Women Is Influenced by Fluctuations in Sex Hormones. Current Directions in Psychological Science, Vol.3, No.2, pp. 57-61