מחקר פורץ דרך חושף כיצד מערכת הראייה המורכבת של המוח לא רק תופסת אלא גם חוזה ומשנה את השקפתנו על העולם. מבט מעמיק זה מראה שהמוח שלנו משלב חוויות עבר עם מידע חזותי בהווה כדי לבנות מציאות, מה שעלול להוביל להטעיות או אשליות. קרדיט: twoday.co.il.com
הניסיון מעצב קישוריות עצבית: המוח שלנו מפרש מידע חזותי על ידי שילוב של מה שאנחנו רואים עם מה שאנחנו כבר יודעים.
חוקרים מקרן Champalimaud חשפו כיצד המוח שלנו משלב גירויים חזותיים עם ידע קודם כדי לשפר את התפיסה, תהליך מפתח שיכול להיות לו השלכות על טיפול בהפרעות בריאות הנפש כמו אוטיזם וסכיזופרניה. המחקר שלהם, שנתמך על ידי קרן la Caixa, מגלה כי נוירונים מחברים בין מושגים שונים, ומעדנים את היכולת שלנו לחזות ולפרש מידע חזותי על סמך חוויות העבר.
בניית היררכיה של ידע
איך נלמד להבין את הסביבה שלנו? עם הזמן, המוח שלנו בונה היררכיה של ידע, כאשר מושגים מסדר גבוה מקושרים לתכונות מסדר נמוך המרכיבות אותם. לדוגמה, אנו למדים שארונות מכילים מגירות ושלכלבים דלמטיים יש כתמים בשחור-לבן, ולא להיפך. מסגרת מקושרת זו מעצבת את הציפיות שלנו ואת תפיסת העולם, ומאפשרת לנו לזהות את מה שאנו רואים בהתבסס על הקשר וחוויה.
"קח פיל", אומר ליאופולדו פטראנו, מחבר בכיר של הספר לה קייסהמחקר במימון. "פילים קשורים לתכונות מסדר נמוך כמו צבע, גודל ומשקל, כמו גם הקשרים מסדר גבוה יותר כמו ג'ונגלים או ספארי. חיבור מושגים עוזר לנו להבין את העולם ולפרש גירויים מעורפלים. אם אתה בספארי, סביר להניח שתבחין בפיל מאחורי השיחים יותר מאשר אחרת. באופן דומה, הידיעה שמדובר בפיל גורמת לך יותר לתפוס אותו כאפור גם באור עמום של בין הערביים. אבל היכן במרקם המוח מאוחסן הידע הקודם הזה, וכיצד הוא נלמד?"
מושגים נלמדים וידע מוקדם על איך נראה כלב דלמטי עוזרים לך לפרש את הדפוס חסר המשמעות לכאורה הזה של כתמים שחורים ולבנים. קרדיט: דיוויד מאר (ספר: חזון מאת דיוויד מאר, MIT Press)
תפקיד המשוב בעיבוד חזותי
מערכת הראייה של המוח מורכבת מרשת של אזורים הפועלים יחד, כאשר אזורים נמוכים יותר מטפלים בפרטים פשוטים (למשל אזורים קטנים של חלל, צבעים, קצוות) ואזורים גבוהים יותר המייצגים מושגים מורכבים יותר (למשל אזורים גדולים יותר של חלל, חיות, פרצופים). תאים באזורים גבוהים יותר שולחים קשרי "משוב" לאזורים נמוכים יותר, ומעמידים אותם בעמדה ללמוד ולהטמיע מערכות יחסים בעולם האמיתי המעוצבות על ידי ניסיון. לדוגמה, תאים המקודדים "פיל" עשויים לשלוח משוב לתאים המעבדים תכונות כמו "אפור", "גדול" ו"כבד". לכן החוקרים החלו לחקור כיצד חוויה חזותית משפיעה על הארגון של תחזיות המשוב הללו, שתפקידן התפקודי נותר ברובו לא ידוע.
חיבורי חוויה חזותית ומשוב
"רצינו להבין כיצד תחזיות המשוב הללו מאחסנות מידע על העולם", אומר רודריגו דיאס, אחד המחברים הראשונים של המחקר. "כדי לעשות זאת, בחנו את ההשפעות של חוויה חזותית על הקרנות משוב לאזור חזותי נמוך יותר שנקרא V1 בעכברים. גידלנו שתי קבוצות של עכברים בצורה שונה: האחת בסביבה רגילה עם חשיפה קבועה לאור, והשנייה בחושך. לאחר מכן ראינו כיצד חיבורי המשוב, והתאים שהם מכוונים אליהם ב-V1, הגיבו לאזורים שונים של שדה הראייה."
השפעת החוויה החזותית על קישוריות המוח
בעכברים שגדלו בחושך, חיבורי המשוב ותאי V1 ישירות מתחתיהם ייצגו שניהם את אותם אזורים של מרחב חזותי. הסופרת הראשונה ראדהיקה רג'אן קולטת את הסיפור, "היה מדהים לראות עד כמה הייצוגים המרחביים של אזורים גבוהים ונמוכים יותר התאימו בעכברים הכהים. זה מצביע על כך שלמוח יש תוכנית גנטית אינהרנטית לארגון הקשרים המיושרים במרחב, ללא תלות בקלט חזותי." עם זאת, בעכברים שגדלו בדרך כלל, הקשרים הללו היו פחות מדויקים, ויותר כניסות משוב העבירו מידע מאזורים שמסביב לשדה הראייה.
רג'אן ממשיך, "מצאנו שעם ניסיון חזותי, משוב מספק מידע הקשרי וחדשני יותר, ומשפר את היכולת של תאי V1 לדגום מידע מאזור רחב יותר של הסצנה החזותית." אפקט זה היה תלוי במקור באזור החזותי הגבוה יותר: הקרנות משוב משכבות עמוקות יותר היו בסבירות גבוהה יותר להעביר מידע היקפי בהשוואה לאלו משכבות שטחיות.
הסתגלות מונעת ניסיון במשוב חזותי
יתרה מכך, הצוות גילה כי בעכברים שגדלים בדרך כלל, קלט משוב בשכבה עמוקה ל-V1 מתארגן בהתאם לדפוסים שהם "מעדיפים" לראות, כגון קווים אנכיים או אופקיים. "לדוגמה," אומר דיאס, "כניסות המעדיפות קווים אנכיים נמנעות משליחת מידע היקפי לאזורים הממוקמים לאורך הכיוון האנכי. לעומת זאת, לא מצאנו הטיה כזו בקישוריות בעכברים שגדלו כהים."
"זה מצביע על כך שלחוויה חזותית יש תפקיד מכריע בכוונון עדין של קשרי משוב ועיצוב המידע המרחבי המועבר מאזורים חזותיים גבוהים לנמוכים יותר", מציין Petreanu. "פיתחנו מודל חישובי שמראה כיצד ניסיון מוביל לתהליך בחירה, ומפחית את הקשרים בין משוב לתאי V1 שהייצוגים שלהם חופפים מדי. זה ממזער את היתירות, ומאפשר לתאי V1 לשלב מגוון מגוון יותר של משוב."
השלכות על הפרעות בריאות הנפש
אולי בניגוד לאינטואיציה, המוח עשוי לקודד ידע נלמד על ידי חיבור תאים המייצגים מושגים לא קשורים, ושיש סיכוי נמוך יותר שיופעלו יחד בהתבסס על דפוסים בעולם האמיתי. זו יכולה להיות דרך יעילה באנרגיה לאחסן מידע, כך שכאשר נתקלים בגירוי חדש, כמו פיל ורוד, החיווט המוגדר מראש של המוח ממקסם את ההפעלה, משפר את הזיהוי ומעדכן את התחזיות לגבי העולם.
זיהוי ממשק מוחי זה שבו ידע קודם משתלב עם מידע חושי חדש עשוי להיות בעל ערך לפיתוח התערבויות במקרים שבהם תהליך האינטגרציה הזה משתבש. כפי שפטראנו מסכם, "חושבים שחוסר איזון כזה מתרחש במצבים כמו אוטיזם וסכיזופרניה. באוטיזם, אנשים עשויים לתפוס הכל כחדש מכיוון שמידע קודם אינו חזק מספיק כדי להשפיע על התפיסה. לעומת זאת, בסכיזופרניה, מידע קודם יכול להיות דומיננטי מדי, מה שמוביל לתפיסות שנוצרות באופן פנימי ולא מבוססות על קלט חושי ממשי. הבנה כיצד משולבים מידע חושי וידע קודם יכולה לעזור להתמודד עם חוסר האיזון הזה".
