תארו לעצמכם שאתם מאבטחים באחד מאותם סרטי שוד בקזינו שבהם היכולת שלכם לזהות פשע מתהווה תלויה בשאלה אם אתם מבחינים בשינוי עדין באחד ממסכי האבטחה הרבים המוצבים על שולחנכם. זה אתגר של זיכרון עבודה חזותי. על פי מחקר חדש של מדעני מוח במכון Picower ללמידה וזיכרון ב-MIT, היכולת שלכם לזהות במהירות את האנומליה עשויה להיות תלויה בגל מוח בתדר תטא (3-6 הרץ) הסורק דרך אזור בקליפת המוח שממפה את שדה הראייה שלכם.
הממצאים בבעלי חיים, שפורסמו ב-20 באוקטובר ב עֲצָבוֹן, לעזור להסביר כיצד המוח מיישם זיכרון עבודה חזותי ומדוע הביצועים מוגבלים ומשתנים כאחד. מחקרים קודמים של מעבדות אחרות מצאו שגם תשומת הלב עולה ויורדת עם גלי תטא. ומחקרים רבים של המעבדה של פרופסור פיקוור ארל ק. מילר תמכו בתיאוריה שהמוח משתמש בגלים בתדרים שונים כדי לבצע את החישובים האנלוגיים הדרושים למשימות קוגניטיביות כמו זיכרון עבודה. המחקר החדש מספק המחשה חדשה של ההשפעות של אותם גלי מוח על התפקוד.
זה מראה שגלים משפיעים על הביצועים כשהם שוטפים את פני הקורטקס. זה מעלה את האפשרות שגלים נודדים מארגנים או אפילו מבצעים חישוב עצבי".
פרופסור ארל ק. מילר, חבר סגל במחלקה למדעי המוח והקוגניציה של MIT
Hio-Been Han, פוסט דוקטורט לשעבר במעבדתו של מילר וכיום עוזר פרופסור באוניברסיטה הלאומית של סיאול, הוביל את המחקר.
גל דמוי מכ"ם
במחקר, בעלי חיים שיחקו במשחק וידאו שבו הופיע מערך של ריבועים צבעוניים ולאחר מכן נעלמו על המסך. לאחר כשנייה, המערך הופיע שוב עם ריבוע אחד עם צבע שונה. החיות נאלצו להציץ בזו שהשתנתה, באופן אידיאלי מהר ככל האפשר. כדי לשמור על ניקוד, החוקרים עקבו אחר זמן התגובה ומיקום מבטן של החיות. הם גם מדדו את כוח גלי המוח על פני ספקטרום תדרים רחב ו"קוצים" חשמליים עצביים בודדים באזור הנקרא "שדות העין הקדמיים" שממפה מידע חזותי באופן אנלוגי למקום בו הוא פוגע לראשונה ברשתית (מה שנקרא מפה "רטינוטופית").
בניתוח הפוסט-הוק שלהם של מאות ניסויים במשחק, הבחינו החוקרים שהדיוק והמהירות של החיות התבררו כתלויים בשילוב של השלב של גל מוח בתדר תטא כאשר הופיע הריבוע שהשתנה, והמיקום האנכי על המסך של ריבוע המטרה. במילים אחרות, לכל גובה על המסך היה שלב משלו של גל התטא שבו הביצועים היו במיטבו, וככל שהופיע ריבוע מטרה נמוך יותר על המסך, השלב של הגל המתאם עם שיא הביצועים היה מאוחר יותר.
"שלב התטא האופטימלי להתנהגות השתנה לפי מיקום היעד הרטינוטופי, מתקדם מהחלק העליון לתחתית שדה הראייה", כתבו החוקרים ב- עֲצָבוֹן. "ניתן להסביר זאת על ידי גל נודד של פעילות על פני משטח הקורטיקלי במהלך עיכוב הזיכרון."
הממצא מצביע על כך שלמערכת המוח לאיתור שינויים בשדה הראייה שלו יש מידה מסוימת של שונות קצבית. אם שלב הגל בזמן הופעת הריבוע שהשתנה היה אופטימלי עבור המקום בו נמצא הריבוע, הביצועים היו טובים יותר. אם זה לא היה, הביצועים היו גרועים יותר. מילר אמר שהמעבדה שלו תצטרך להמשיך ולחקור את התופעה כדי להבין מדוע היא התפתחה כפי שהתפתחה. תטא הוא מנגנון תשומת לב נפוץ כאשר בעלי חיים צריכים לפקח על יותר ממיקום אחד בו זמנית, ציין מילר.
ממצאים נוספים
ממצאים אחרים במחקר מוסיפים לבסיס הראיות שהמעבדה של מילר בנתה לאופן שבו המוח משתמש בגלים בפעולותיו ובחישוביו. מחקרים רבים שנעשו במעבדתו, למשל, הראו שגלי תדר אלפא ובטא (~8-25 הרץ) כופים על המוח את הבנת חוקי המשימה ומווסתים מתי ניתן להשתמש בגלי תדר גמא מהירים יותר (30 הרץ ומעלה), כדי לקודד נתונים מהחושים. אין ספק, במחקר הזה, המעבדה הבחינה שגלי תטא כאילו מתזמרים את היריבות הזו בין בטא לגמא. בשלב המעורר של גלי התטא, בטא דוכא ומידע חזותי ניכר בפעילות הספייק העצבי. בשלב המעכב של תטא, כוח הבטא היה חזק יותר והספייק ירד.
המחקר גם הראה שהשפעת גל התטא על הביצועים גדלה בהתאם למספר הריבועים שעל החיות לזכור. זה מעלה השלכה קלינית פוטנציאלית, אמר מילר. המעבדה שלו עובדת על פיתוח מערכות משוב אנלוגיות בלולאה סגורה שיכולה לחזק את כוחם של גלים בתדרים שונים. בהפרעות שבהן כוח התטא נמוך מדי, המחקר מצביע על כך שיכולת זיכרון העבודה החזותי לסבול, אבל התערבות זו יכולה לעזור.
בנוסף להאן ומילר, המחברים האחרים של המחקר הם סקוט ברינקאט, מדען מחקר במעבדתו של מילר, וטימותי בושמן, פרופסור באוניברסיטת פרינסטון.
המשרד למחקר ימי, המכון הלאומי לעיניים של ה-NIH, קרן המחקר הלאומית של קוריאה, האוניברסיטה הלאומית של סיאול, קרן Freedom Together ומכון Picower ללמידה וזיכרון מימנו את המחקר.
