המוח שלנו מפרש מידע חזותי על ידי שילוב של מה שאנחנו רואים עם מה שאנחנו כבר יודעים. מחקר שפורסם בכתב העת עֲצָבוֹן על ידי חוקרים מקרן Champalimaud, ונתמכת על ידי CaixaResearch Health Call של לה קייסה Foundation, חושף מנגנון ללמידה ואחסון של ידע קיים זה על העולם. הם מצאו כי נוירונים מחווטים לחבר מושגים שלכאורה אינם קשורים זה לזה. חיווט זה עשוי להיות חיוני לשיפור יכולתו של המוח לחזות את מה שאנו רואים בהתבסס על חוויות העבר, ולקרב אותנו צעד נוסף להבנה כיצד תהליך זה משתבש בהפרעות בריאות הנפש.
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 כמו ג'ונגלים או ספארי. חיבור מושגים עוזר לנו להבין את העולם ולפרש גירויים מעורפלים. אם אתה בספארי, יש סיכוי גבוה יותר שתזהה פיל מאחורי השיחים מאשר אחרת, הידיעה שזהו פיל גורמת לך יותר לתפוס אותו כאפור אפילו באור עמום של בין הערביים ידע מוקדם מאוחסן, וכיצד הוא נלמד?".
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 יחסים בעולם האמיתי המעוצבים 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.
רצינו להבין כיצד תחזיות המשוב הללו מאחסנות מידע על העולם. לשם כך, בחנו את ההשפעות של חוויה חזותית על הקרנות משוב לאזור חזותי נמוך יותר הנקרא 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".
רודריגו דיאס, אחד המחברים הראשונים של המחקר
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, "זה היה מדהים לראות עד כמה הייצוגים המרחביים של אזורים גבוהים ונמוכים יותר מתאימים בעכברים הגדלים כהים. זה מצביע על כך שלמוח יש תוכנית גנטית אינהרנטית לארגון אלה מיושרים מרחבית. חיבורים, 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 חוויה חזותית, 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.
יתרה מכך, הצוות גילה שבעכברים שגדלים בדרך כלל, כניסות משוב בשכבות עמוקות ל-V1 מתארגנות 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 כהים שגדלו".
"זה מצביע על כך שחוויה חזותית ממלאת תפקיד מכריע בכוונון עדין של קשרי משוב ועיצוב המידע המרחבי המועבר מאזורים חזותיים גבוהים לנמוכים יותר", מציין פטראנו. "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".
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 עלול 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".
