מדעני מוח חשפו כיצד קלט חושי הופך לפעולה מוטורית על פני מספר אזורי מוח בעכברים. המחקר, שנערך ב-Sainsbury Wellcome Center ב-UCL, מראה שקבלת החלטות היא תהליך גלובלי במוח שמתואם על ידי למידה. הממצאים יכולים לסייע לחקר הבינה המלאכותית על ידי מתן תובנות כיצד לתכנן רשתות עצביות מבוזרות יותר.
"עבודה זו מאחדת מושגים שתוארו בעבר עבור אזורי מוח בודדים לתצוגה קוהרנטית הממפה את הדינמיקה העצבית של המוח. כעת יש לנו תמונה מלאה של מה שקורה במוח כאשר קלט חושי הופך באמצעות תהליך החלטה לפעולה, " הסביר פרופסור טום מרסיק-פלוגל, מנהל מרכז הרווחה של סיינסברי ב-UCL והמחבר המקביל בעיתון.
המחקר, שפורסם היום ב טֶבַעמתאר כיצד החוקרים השתמשו בבדיקות Neuropixels, טכנולוגיה חדישה המאפשרת הקלטות בו-זמנית על פני מאות נוירונים באזורי מוח מרובים, כדי לחקור עכברים הלוקחים חלק במשימת קבלת החלטות. המשימה, שפותחה על ידי ד"ר איוונה אורסוליק ב-SWC, אפשרה לצוות להבחין בין עיבוד חושי ובקרה מוטורית. החוקרים חשפו גם את התרומה של למידה באמצעות חקר בעלי חיים המאומנים במשימה והשוואתם לבעלי חיים נאיביים.
לעתים קרובות אנו מקבלים החלטות על סמך ראיות מעורפלות. לדוגמה, כאשר מתחיל לרדת גשם, אתה צריך להחליט באיזו תדירות גבוהה צריכות להיות טיפות הגשם לפני שאתה פותח את המטריה שלך. חקרנו את אותה שילוב ראיות מעורפלות בעכברים כדי להבין כיצד המוח מעבד החלטות תפיסתיות."
ד"ר מייקל לוזה, סר הנרי וולקאם פוסט-דוקטורט ב-SWC ומחבר ראשון משותף על המאמר
עכברים אומנו לעמוד במקום בזמן שהם צופים בדפוס חזותי נע על המסך. כדי לקבל פרס, העכברים נאלצו ללקק זרבובית כאשר זיהו עלייה מתמשכת במהירות התנועה של הדפוס החזותי. המשימה תוכננה כך שמהירות התנועה לעולם לא הייתה קבועה, במקום זאת היא משתנה ללא הרף. גם העיתוי של העלייה במהירות הממוצעת השתנה מניסוי לניסוי כך שהעכברים לא יכלו פשוט לזכור מתי התרחשה העלייה המתמשכת. לפיכך, העכברים היו צריכים לשים לב כל הזמן לגירוי ולשלב מידע כדי להבין אם התרחשה העלייה במהירות.
"על ידי אימון העכברים לעמוד במקום, ניתוח הנתונים שיכולנו לבצע היה הרבה יותר נקי והמשימה אפשרה לנו לבחון כיצד נוירונים עוקבים אחר תנודות אקראיות במהירות לפני שהעכברים עשו פעולה. בעכברים מאומנים, גילינו שאין אזור מוח בודד המשלב עדויות חושיות או מתזמר את התהליך במקום זאת, מצאנו נוירונים שמפוזרים בדלילות אך רחבות על פני המוח, הוכחות תחושתיות ותחילת פעולה", הסביר ד"ר אנדריי קילקביץ', עמית מחקר בכיר במעבדה ובמפרק של Mrsic-Flogel. המחבר הראשון על הנייר.
החוקרים הקליטו מכל עכבר מספר פעמים ואספו נתונים מיותר מ-15,000 תאים על פני 52 אזורי מוח ב-15 עכברים מאומנים. כדי להסתכל על למידה, הצוות גם השווה את התוצאות להקלטות של עכברים נאיביים.
"גילינו שכאשר עכברים לא יודעים מה פירוש הגירוי החזותי, הם מייצגים רק את המידע במערכת הראייה במוח ובכמה אזורים במוח התיכון. לאחר שלמדו את המשימה, התאים משלבים את העדויות בכל רחבי המוח, " הסביר ד"ר לוזה.
במחקר זה, הצוות בחן רק חיות נאיביות וכאלה שלמדו את המשימה במלואה, אך בעבודה עתידית הם מקווים לחשוף כיצד תהליך הלמידה מתרחש על ידי מעקב אחר נוירונים לאורך זמן כדי לראות כיצד הם משתנים כאשר עכברים מתחילים להבין את המשימה . החוקרים גם מחפשים לחקור האם אזורים ספציפיים במוח פועלים כמוקדים סיבתיים בביסוס הקשרים הללו בין תחושות ופעולות.
מספר שאלות נוספות שהעלה המחקר כוללות כיצד המוח משלב ציפייה מתי מהירות הדפוס החזותי תגדל כך שבעלי חיים מגיבים לגירוי רק כאשר המידע רלוונטי. הצוות מתכנן ללמוד עוד יותר את השאלות הללו באמצעות מערך הנתונים שהם אספו.
מחקר זה מומן על ידי פרסי Wellcome (217211/Z/19/Z ו-224121/Z/21/Z) ועל ידי מענק הליבה של Sainsbury Wellcome Centre מ-Gatsby Charitable Foundation (GAT3755) ו-Wellcome (219627/Z/19/Z ).
