חזון מעצב התנהגות, ומחקר חדש של מדעני מוח ב-MIT מגלה, התנהגות ומצבים פנימיים מעצבים את הראייה. המחקר, שפורסם ב-25 בנובמבר ב עֲצָבוֹן, מוצא בעכברים שבאמצעות מעגלים ספציפיים, מרכז הבקרה המנהלי של המוח, הקורטקס הקדם-מצחתי, שולח מסרים מותאמים לאזורים השולטים בראייה ובתנועה כדי להבטיח שהעבודה שלהם מעוצבת על ידי הקשרים כמו רמת העוררות של העכבר והאם הם נמצאים בתנועה.
"זו המסקנה העיקרית של המאמר הזה: יש תחזיות ממוקדות להשפעה ממוקדת", אמרה הסופרת הבכירה מריגאנקה סור, פול ולילה ניוטון פרופסור במכון Picower ללמידה וזיכרון ובמחלקה למדעי המוח והקוגניציה של MIT.
מדעני מוח, כולל השכן הסמוך למשרדו של סור ב-MIT ארל ק. מילר, הציעו זה מכבר שהקליפת המוח הקדם-מצחית מטה את העבודה של אזורים יותר אחורה בקליפת המוח. מעקב אחר מעגלים אנטומיים תומך ברעיון זה. אבל במחקר החדש, המחבר הראשי והפוסט-דוקטורט של Sur Lab Sofie Ährlund-Richter ביקשו לקבוע אם ה-PFC משדר אות גנרי או מותאם אישית את המידע שהוא מעביר לאזורים שונים במורד הזרם. היא גם רצתה להסתכל מחדש על אילו נוירונים ה-PFC מדבר, ואיזו השפעה יש למידע על אופן הפעולה של אזורים אלה.
הצוות של אהרלונד-ריכטר וסור חשף כמה גילויים חדשים. האחד היה ששני האזורים הפרה-פרונטליים שהם התמקדו בהם, הקורטקס האורביטו-פרונטלי (ORB) והאזור הקדמי הקדמי (ACA), מעבירים באופן סלקטיבי מידע על עוררות ותנועה לשני האזורים במורד הזרם שהם חקרו, קליפת הראייה הראשונית (VISp) והקורטקס המוטורי הראשוני (MOp), כדי להשיג מטרות ברורות. לדוגמה, ככל שהעכבר היה מגורה יותר כך הניעו את VISp מ-ACA לחדד את המיקוד של המידע החזותי שהוא מייצג, אבל ORB צלצל רק אם הגירוי היה גבוה מאוד ואז נראה שהקלט שלו מפחית את החדות של הקידוד החזותי. אהרלונד-ריכטר משערת שככל שהעוררות גוברת, ACA עשוי לעזור לקליפת המוח החזותית להתמקד בפתרון מה שעשוי להיות בולט במה שהיא רואה, בעוד ש-ORB עשוי לדכא את ההתמקדות במסיחי דעת לא חשובים.
"שני תת-אזורי ה-PFC האלה סוג של איזון אחד את השני", אמר אהרלונד-ריכטר. "בעוד שאחד יגביר גירויים שעשויים להיות יותר לא בטוחים או קשה יותר לזיהוי, השני סוג של מעכב גירויים חזקים שעשויים להיות לא רלוונטיים."
מעגלים מעקב והקשה
במחקר, Ährlund-Richter ביצעה מעקבים אנטומיים מפורטים של המעגלים ש-ACA ו-ORB יוצרים עם VISp ו-MOp כדי למפות את הקשרים ביניהם. בניסויים אחרים, עכברים היו חופשיים לרוץ על גלגל שכן הם צפו גם בתמונות מובנות או בסרטים נטורליסטיים ברמות שונות של ניגודיות. לפעמים העכברים קיבלו שאיפות אוויר קטנות שגרמו להם לעורר יותר. בינתיים, מדעני המוח עקבו אחר פעילות הנוירונים ב-ACA, ORB, VISp ו-MOp. במיוחד, הם האזינו למידע שזורם דרך ההקרנות העצביות (או ה"אקסונים") שהשתרעו מהאזורים הקדם-פרונטליים לאחורים.
המעקבים האנטומיים הראו כי משלימים כמה מחקרים קודמים, ה-ACA וה-ORB כל אחד מתחבר לסוגים רבים ושונים של תאים באזורי המטרה, לא רק לסוג תא אחד. אבל הם עושים זאת עם גיאוגרפיות מובחנות. ב-VISP, למשל, ACA נכנס לשכבה 6 ואילו ORB נכנס לשכבה 5.
בניתוח שלהם של המידע המועבר והפעילות העצבית, המדענים יכלו להבחין במספר מגמות. נוירוני ACA העבירו יותר מידע חזותי מאשר נוירוני ORB והיו רגישים יותר לשינויים בניגוד. גם נוירוני ACA הגדילו את קנה המידה עם מצב עוררות, בעוד שלנוירוני ORB נראה היה אכפת רק אם העוררות חצתה סף גבוה. בינתיים, כאשר "מדברים" עם MOp, ה-ACA וה-ORB העבירו כל אחד מידע על מהירות הריצה, אבל עם VISp, האזורים העבירו רק אם העכבר זז או לא. לבסוף, ACA ו-ORB גם העבירו מצב עוררות וטפטוף של מידע חזותי ל-MOp.
כדי להבין איזו השפעה הייתה לזרימת המידע הזו על תפקוד הראייה, המדענים חסמו לפעמים את המעגלים ש-ACA ו-ORB יצרו עם VISp כדי לראות איך זה שינה את מה שעשו נוירוני VISP. כך הם גילו ש-ACA ו-ORB השפיעו על קידוד חזותי בדרכים ספציפיות והפוכות, בהתבסס על רמת העוררות והתנועה של העכבר.
"הנתונים שלנו תומכים במודל של משוב PFC שמתמחה הן ברמת תת-אזורי ה-PFC והן ברמת המטרות שלהם, מה שמאפשר לכל אזור לעצב באופן סלקטיבי פעילות קליפת המוח ספציפית למטרה במקום לווסת אותה באופן גלובלי", כתבו המחברים ב- עֲצָבוֹן.
בנוסף לסור ואהרלונד-ריכטר, מחברי המאמר האחרים הם יומה אוסקו, קייל ר. ג'נקס, אמה אודום, האויאנג הואנג ודון ב' ארנולד.
המימון למחקר הגיע ממלגת פוסט-דוקטורט של קרנות ונר-גרן, המכון הלאומי לבריאות וקרן חופש ביחד.
