במשך עשרות שנים, מדענים התמקדו באופן שבו המוח מעבד מידע בצורה היררכית, כאשר אזורי מוח שונים מתמחים למשימות שונות. עם זאת, האופן שבו אזורים אלה מתקשרים ומשלבים מידע כדי ליצור שלם קוהרנטי נותר בגדר תעלומה. כעת, חוקרים מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו קירבו אותנו לפתרון זה על ידי התבוננות כיצד נוירונים מסתנכרנים על פני המוח האנושי בזמן הקריאה. הממצאים מתפרסמים ב טבע התנהגות אנושית והם גם הבסיס לתזה מאת ג'ייקוב גארט, המועמד לדוקטורט בבית הספר לרפואה של UC San Diego.
איך הפעילות של המוח קשורה לחוויה הסובייקטיבית של התודעה היא אחת השאלות הבסיסיות ללא מענה במדעי המוח המודרניים. אם אתה חושב על מה שקורה כשאתה קורא טקסט, משהו במוח צריך להפוך את סדרת השורות הזו למילה ואז לשייך אותה לרעיון או לאובייקט. הממצאים שלנו תומכים בתיאוריה שהדבר מושג על ידי אזורים רבים ושונים במוח שפועלים בסנכרון".
אריק הלגרן, Ph.D., למד סופר בכיר, פרופסור במחלקות למדעי המוח ורדיולוגיה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת סן דייגו
הסנכרון הזה של אזורי מוח שונים, הנקרא "התפתלות משותפת" נחשב חיוני לקשירת פיסות מידע שונות יחד ליצירת שלם קוהרנטי. במכרסמים נצפתה אדוות משותפות בהיפוקמפוס, החלק במוח המקודד זיכרונות. בבני אדם, הלגרן ועמיתיו הבחינו בעבר כי גלגול משותף מתרחש גם על פני כל קליפת המוח.
לבחינת אדוות שיתוף ברמה המכניסטית, איליה ורז'בינסקי, MD/Ph.D. מועמד בתוכנית להכשרת מדעני רפואה של בית הספר לרפואה באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, שהשלים את מחקרו במעבדתו של Halgren, הוביל מחקר שפורסם ב-Proceedings of the National Academy of Sciences שבחן מה קורה לנוירונים בודדים שיורים באזורים שונים בקליפת המוח במהלך אדוות. המחקר הנוכחי בוחן את התופעה בעדשה רחבה יותר, ושואל כיצד המיליארדים הרבים של נוירונים בקליפת המוח מסוגלים לתאם את הירי הזה לעיבוד מידע.
"יש 16 מיליארד נוירונים בקליפת המוח – כפול ממספר האנשים על פני כדור הארץ", אמר הלגרן. "באותו אופן צריך לארגן מקהלה גדולה כדי להישמע כישות אחת, יש לתאם את נוירוני המוח שלנו כדי לייצר מחשבה או פעולה אחת. ריפוד משותף הוא כמו נוירונים ששרים על גובה הצליל ובקצב, ומאפשרים לנו לשלב מידע ולהבין את העולם אלא אם כן הם משתוללים, לנוירונים האלה אין כמעט השפעה על השני, אבל ברגע שהגלים נוכחים כשני שלישים מזוגות הנוירונים בקליפת המוח הופכים להיות מסונכרנים ההשפעה הייתה."
קשה היה להבחין באדוות משותפים בקליפת המוח בבני אדם עקב מגבלות של סריקת מוח לא פולשנית. כדי לעקוף את הבעיה הזו, החוקרים השתמשו בגישה הנקראת סריקת אלקטרואנצפלוגרפיה תוך גולגולתית (EEG), המודדת את הפעילות החשמלית של המוח מתוך הגולגולת. הצוות חקר קבוצה של 13 חולים עם אפילפסיה עמידה לתרופות שכבר עברו ניטור EEG כחלק מהטיפול בהם. זה סיפק הזדמנות לחקור את פעילות המוח לעומק יותר מאשר סריקות מוח טיפוסיות באמצעות גישות לא פולשניות.
למשתתפים הוצגה סדרה של שמות בעלי חיים משובצים במחרוזות של עיצורים אקראיים או גופני שטות ולאחר מכן התבקשו ללחוץ על כפתור כדי לציין את החיה שאת שמה הם ראו. החוקרים צפו בשלושה שלבי קוגניציה במהלך מבחנים אלו: שלב היררכי ראשוני באזורים חזותיים של קליפת המוח בו יכול המשתתף לראות את המילה מבלי להבין אותה באופן מודע; שלב שני שבו מידע זה "זרע" עם גלים משותפים לאזורים אחרים בקורטקס המעורבים בתפקודים קוגניטיביים מורכבים יותר; ושלב אחרון, שוב עם אדוות שותפים, שבו המידע על פני הקורטקס משולב בידע מודע ובתגובה התנהגותית – לחיצה על הכפתור.
החוקרים גילו שלאורך התרגיל התרחשו אדוות משותפות בין חלקי המוח השונים המעורבים בשלבים קוגניטיביים אלו, אך האדוות הייתה חזקה יותר כאשר המשתתפים קראו מילים אמיתיות.
לממצאי המחקר יש השלכות ארוכות טווח על הטיפול בהפרעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות, כגון סכיזופרניה, המאופיינות בשיבושים בתהליכי שילוב המידע הללו.
"יהיה קל יותר למצוא דרכים לשלב מחדש את התודעה אצל אנשים עם הפרעות אלה אם נוכל להבין טוב יותר כיצד מוחות משולבים במקרים טיפוסיים ובריאים", הוסיף הלגרן.
באופן רחב יותר, לממצאי המחקר יש השלכות משמעותיות על הבנתנו את הקשר בין תפקוד המוח לחוויה האנושית.
"זוהי שאלה בסיסית של הקיום האנושי ועומדת בלב היחסים בין המוח והמוח", אמר הלגרן. "על ידי הבנת האופן שבו נוירונים של המוח שלנו עובדים יחד, אנחנו יכולים לקבל תובנות חדשות על טבעה של התודעה עצמה."
מחברים נוספים במחקר כוללים את אריק קסטנר בבית הספר לרפואה באוניברסיטת סן דייגו, צ'אד קרלסון במכללה הרפואית של ויסקונסין, ורנר ק. דויל ואורין דווינסקי בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת ניו יורק, ותומס תסן בבית הספר לרפואה גייזל .
המחקר מומן, בחלקו, על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (מענקים MH117155, T32MH020002) והמשרד לחקר הצי (מענק N00014-16-1-2829).
