הקוליקולוס העליון הוא אזור במוח האמצעי שבאופן מסורתי נחשב כמסייע לבעלי חיים להתמצא במקומות חשובים בחלל, כמו לכוון את עיניהם וראשם לעבר הבזק אור בהיר. מחקר חדש מאוניברסיטת שיקגו מראה שחלק זה של המוח ממלא תפקיד גם במשימות קוגניטיביות מורכבות כמו סיווג חזותי וקבלת החלטות.
במחקר החדש, שפורסם ב מדעי המוח בטבעמדדו מדענים את המידע הכלול בדפוסים של פעילות תאי מוח על פני מספר אזורי מוח המעורבים בהחלטות קטגוריות חזותיות. החוקרים עקבו אחר פעילות בקוליקולוס העליון (SC) וחלק מקליפת הקודקוד האחורית (PPC), אזור בקליפת המוח שחשוב להחלטות קטגוריות חזותיות. להפתעתם, הם ראו שפעילות ב-SC מעורבת אפילו יותר מה-PPC בהנחיית החלטות הקטגוריה של הנבדקים, מה שמרמז שהיא עוזרת לתאם תהליכים קוגניטיביים מסדר גבוה יותר, שלפי המסורת חושבים שמתרחשים בניאוקורטקס.
"זהו מקום ממש מפתיע למצוא אותות קוגניטיביים מסוג זה מכיוון שאזור זה במוח מקושר באופן מסורתי להתנהגויות התמצאות מרחביות פשוטות יותר ואפילו לתפקודים רפלקסיביים", אמר דיוויד פרידמן, דוקטורט, פרופסור לנוירוביולוגיה והמכון למדעי המוח ב-UCChicago. מחבר בכיר של המחקר החדש. "יש לנו את מבנה המוח העתיק הזה מבחינה אבולוציונית, שנראה כמעורב אפילו יותר בהחלטות קוגניטיביות מורכבות מאשר אזורי קליפת המוח שחקרנו בניסויים שלנו."
אזור מוח עתיק עם כוחות מפתיעים
כל בעלי החיים, מדגים וזוחלים ועד יונקים כמו פרימטים ובני אדם, צריכים להבחין במהירות ולסווג עצמים בשדה הראייה שלהם. האם החפץ נע לעברם מהווה מכשול או איום? האם הדבר הזה מזנק על ידי טורף או טרף?
ה-SC הוא אזור במוח שנשמר מבחינה אבולוציונית בכל החולייתנים, גם אלה ללא ניאוקורטקס מתוחכם יותר. זה עוזר לכוון את התנועות של הראש והעיניים לכיוון גירויים חזותיים, ובאופן מסורתי האמינו שהוא מפעיל פעולות מוטוריות רפלקסיביות על ידי העברת תשומות מאזורי מוח במעלה הזרם. עם זאת, מחקר עדכני הראה שהוא מעורב גם במשימות מורכבות כמו בחירת נקודת התמצאות ותשומת לב לגירויים במיקומים מרחביים שונים.
פרידמן וצוותו חוקרים אזורים אחרים בקליפת המוח עם קשרים אנטומיים חזקים ל-SC במשך שנים. אזורים סמוכים אלה מעורבים במשימות קבלת החלטות גמישות ותובעניות מבחינה קוגניטיבית, והחוקרים רצו לראות אם ה-SC מעורב גם בחשיבה מופשטת יותר. עבור המחקר האחרון, הם אימנו קופים לבצע משימת קבלת החלטות חזותית שבה הם צפו בתמונות על מסך מחשב. החיות קיבלו תגמולים של מיץ פירות על לחיצה על כפתור בזמנים הנכונים כדי להקצות תמונות לקטגוריות הנכונות.
בזמן שהנבדקים ביצעו את המשימה, החוקרים תיעדו את פעילות תאי המוח ב-SC ובאזור התוך-פריאטלי הצידי (LIP), חלק מה-PPC שהמעבדה של פרידמן הראתה בעבר מעורב בהחלטות קטגוריות במהלך משימות מסוג זה. מכיוון שהמשימה דרשה מהנבדקים לשמור על מבטם במקום אחד ולציין את הבחירות שלהם באמצעות תנועת יד, התכנון הניסוי הבחין בפעילות המוח הדרושה לקטגוריות – לא תנועות העין או הראש נחשבות בדרך כלל לתפקידו של ה-SC.
החוקרים ראו פעילות רבה ב-SC שקודדה את הקטגוריות של התמונות שהחיות הסתכלו עליהן, ופעילות זו התרחשה חזק יותר מאשר ב-PPC. הם גם ביצעו ניסוי שבו הזריקו תרופה כדי להרדים זמנית את ה-SC במהלך אותה משימה. זה אמנם לא פגע ברוב התפקודים המוטוריים והחזותיים של הנבדקים, אבל זה השפיע באופן דרמטי על יכולתם לסווג נכון את התמונות עד שהשפעות התרופה פגו.
"התוצאות שלנו מראות לנו שהתחום הזה באמת חשוב למשימה", אמר פרידמן. "אפילו במשימות שבהן החיות אינן צריכות להזיז את עיניהן או להפנות את תשומת הלב שלהן למקומות שונים, הקוליקולוס העליון מעורב בהתנהגויות קוגניטיביות מורכבות יותר אלו."
ה"אומף" המיוחד הזה לפתרון בעיות
פרידמן אמר שזה לא רק מפתיע למצוא את הפעילות הזו ב-SC; יכול להיות שזה אומר משהו לגבי הסיבה לכך שאזור המוח הזה מגויס לפתרון משימות כה מורכבות. מכיוון שהוא קיים בכל בעלי החוליות, מכרישים פרימיטיביים ועד לבני אדם מודרניים, זה היה אחד מאזורי המוח המוקדמים ביותר שהתפתחו כדי לסייע בעיבוד תשומות חזותיות ויצירת תנועות מתאימות. אבל במחקר החדש הזה, הוא מעורב גם בתפקודים לא מרחביים בעליל. האם זה יכול להיות סימן לכך שעיבוד מרחבי מספק "עומפ" מיוחד לפתרון בעיות?
פרידמן הצביע על סוג תנועות העיניים ומחוות הידיים שבני אדם עושים כאשר מתבקשים להיזכר במשהו או לקבל החלטות. אם מישהו שואל מה אכלת לארוחת ערב אמש, למשל, העיניים שלך נסחפות לעתים קרובות כלפי מעלה, כאילו התשובה כתובה על התקרה. או כשאתה שוקל החלטה בין שתי אפשרויות, אתה עשוי להזיז את הידיים שלך למעלה ולמטה כמו שני צדדים של מאזן שיווי משקל.
"ייתכן שחלק מהנתונים האלה אומרים לנו היא שהסיבה שאנחנו מבצעים סוגים כאלה של מחוות מרחביות ותנועות עיניים היא בגלל שהחלקים המרחביים של המוח מגויסים כדי לעזור לנו לבצע את הפונקציות הקוגניטיביות הלא מרחביות האלה", אמר תחילה. הסופרת ברברה פייסחוביץ', PhD, סטודנטית לתואר שני לשעבר במעבדתו של פרידמן, כיום חוקרת פוסט-דוקטורט בהרווארד.
לחלופין, לכולנו היה ניסיון של נאבקים להבין משהו שנכתב בטקסט – כמו הודעה ארוכה לעיתונות על מחקר במדעי המוח – אבל זה נלחץ באופן מיידי כאשר אותו מידע מוצג בגרפיקה.
"אומרים שתמונה שווה 1,000 מילים – אפילו דיאגרמה מרחבית פשוטה מאוד יכולה להעביר במהירות כל כך הרבה יותר מידע ממה שאתה יכול לתאר", אמר פרידמן. "זה כאילו המוח יצר את נייר הגרף הנפשי היפה הזה שבו הוא יכול להשתמש כדי לפתור בעיות מרחביות ולא מרחביות כאחד."
