מדי יום, המוח שלך מקבל אלפי החלטות תחת אי ודאות. רוב הזמן, אתה מנחש נכון. כשלא, לומדים. אבל כשהיכולת של המוח לשפוט הקשר או להקצות משמעות מתערערת, המחשבות וההתנהגות עלולות להשתולל. בהפרעות פסיכיאטריות, החל מהפרעת קשב וריכוז ועד סכיזופרניה, המוח עלול לשפוט בטעות כמה ראיות יש לאסוף לפני פעולה – או לא להסתגל כאשר כללי העולם משתנים על סמך מידע חדש.
אי ודאות מובנית בחיווט של המוח. ציירו קבוצות של נוירונים מצביעים – חלקם אופטימיים, חלקם פסימיים. ההחלטות שלך משקפות את הממוצע." כשהאיזון הזה מוטה, המוח יכול לקרוא לא נכון את העולם: לייחס יותר מדי משמעות לאירועים אקראיים, כמו בסכיזופרניה, או להיתקע בדפוסים נוקשים, כמו בהפרעה אובססיבית-קומפולסיבית.
הבנת הטעויות הללו מאתגרת מדענים מזמן. המוח מדבר בשפתם של נוירונים בודדים. אבל fMRI – הכלי שאנו משתמשים בו כדי לחקור את פעילות המוח באנשים – עוקב אחר זרימת הדם, לא את הפטפוט החשמלי של תאי מוח בודדים."
מייקל האלסה, פרופסור למדעי המוח, בית הספר לרפואה של אוניברסיטת טאפטס
גישור על פער זה פירושו שילוב של תובנות ממחקרים חד-תאיים בבעלי חיים, הדמיית מוח אנושית והתנהגות. כעת, סוג חדש של מודל מחשב המבוסס על ביולוגיה אמיתית מאפשר לחוקרים לדמות כיצד מעגלי מוח מקבלים החלטות ומסתגלים כשהכללים משתנים.
נִקרָא שינייםהמודל בונה ריאליזם ביולוגי לתוך העיצוב שלו, משקף את האופן שבו תאי מוח אמיתיים מחוברים ומקודד לאופן שבו הם מייחסים ערך לתצפיות לעיתים קרובות מעורפלות ולא שלמות על הסביבה החיצונית. בניגוד להרבה מערכות בינה מלאכותית שמתנהגות כמו "קופסאות שחורות", שיניים מראה לחוקרים בדיוק כיצד הנוירונים הווירטואליים שלו מקשרים בין מבנה לתפקוד. כתוצאה מכך, מדענים יכולים למפות כיצד המוח הווירטואלי הזה לומד מניסיון ומסתובב בהתבסס על מידע חדש.
ב א מחקר שפורסם ב-16 באוקטובר ב תקשורת טבעהמחבר הבכיר Halassa ועמיתיו במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) השתמשו שיניים לחקור כיצד מעגלי מוח מתאמים חשיבה גמישה. כמו סימולטור טיסה למוח, שיניים לְאַפשֵׁר החוקרים בודקים מה קורה כאשר מעגלים מרכזיים של קבלת החלטות יוצאים ממסלולם. כשהם החלישו את הקשר הווירטואלי בין שני אזורי מוח מדומים – קליפת המוח הקדם-מצחית והתלמוס המדיודורסלי – המערכת החלה כברירת מחדל ללמידה איטית יותר מונעת הרגלים. התוצאה ההיא מציע מסלול זה חיוני להסתגלות.
כדי לראות אם התחזיות הללו מתקיימות באנשים, הצוות ערך אז fMRI נלווה מחקר, שהיה בפיקוח שניהם בורקהרד פלגר מאוניברסיטת רוהר בוכום והלאסה. מתנדבים שיחקו במשחק שבו הכללים השתנו באופן בלתי צפוי. כצפוי, קליפת המוח הקדם-מצחית טיפלה בתכנון ובאזור העמוק והמרכזי של המוח הידוע כהרגלים מונחי סטריאטום – אך התלמוס המדיודוסלי נדלק כאשר השחקנים הבינו שהכללים השתנו והתאימו את האסטרטגיה שלהם.
ההדמיה איששה את מה שהמודל חזה: התלמוס המדיודוסלי פועל כמרכזייה המקשרת בין שתי מערכות הלמידה העיקריות של המוח – גמישות ורגילות – עוזרת למוח להסיק מתי ההקשר השתנה ולהחליף אסטרטגיות בהתאם.
חלסה מקווה שהמחקר יעזור להניח את הבסיס לסוג חדש של "פסיכיאטריה אלגוריתמית", שבו מודלים ממוחשבים עוזרים לחשוף כיצד מחלות נפש נובעות משינויים במעגלים במוח, ומזהים סמנים ביולוגיים למטרת טיפולים מדויקים.
"אחת השאלות הגדולות בפסיכיאטריה היא איך לחבר את מה שאנחנו יודעים על גנטיקה לתסמינים קוגניטיביים", אומר הַבָּעַת פָּנִים בראביבה וואנג, המחבר הראשי של ה שיניים מחקר, מחבר שותף של fMRI מחקר, ודוקטורנט ב-MIT במעבדה של חלסה.
"מוטציות רבות הקשורות לסכיזופרניה משפיעות על קולטנים כימיים שנמצאים ברחבי המוח", אומר וואנג. "שימושים עתידיים של שיניים עשוי לעזור לנו לראות כיצד השינויים המולקולריים הנרחבים הללו עלולים להקשות על המוח לארגן מידע לחשיבה גמישה."
מחקר שדווח ב- שיניים המחקר נתמך על ידי המכון הלאומי לבריאות הנפש של המכון הלאומי לבריאות תחת מענקים P50MH132642, R01MH134466 ו-R01MH120118 ועל ידי הקרן הלאומית למדע במסגרת מענקים CCR-2139936, CCR-2003830 ו-CCF-181078. בין א. וואנג מאוניברסיטת דרום סין נורמלית שימש ככותב ראשי במחקר ה-fMRI. מחקר ה-fMRI נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין; מרכז מחקר לקוגניציה מוחית ופיתוח אנושי, גואנדונג, סין; קרן המחקר הבסיסי והיישומי של גואנגדונג; דויטשה Forschungsgemeinschaft (DFG, קרן המחקר הגרמנית); ואת פוֹרוּם מַעֲנָק. מידע מלא על מחברים, מממנים, מתודולוגיה, מגבלות וניגודי עניינים זמין במאמר שפורסם. התוכן הוא באחריות המחברים בלבד ואינו מייצג בהכרח את הדעות הרשמיות של המממנים.
