ראייה ותחושה מתמזגים במוח לעיצוב תפיסה

סריקות מוח חדשות בשדה גבוה במיוחד חושפות מפות גוף נסתרות בתוך מערכת הראייה, המראות כיצד המוח שוזר ראייה ומגע יחד כדי לבנות תחושת תפיסה מאוחדת.

מחקר: מפות גוף חילוניות מגשרות על ראייה ומגע במוח האנושי. קרדיט תמונה: FocalFinder/Shutterstock.com

באחרונה טֶבַע במחקר, חוקרים חקרו כיצד המוח משלב מידע מהעיניים וחוש המישוש ליצירת מפות מורכבות של סביבתו.

הממצאים שלהם חשפו שהמוח מכיל מפות מתואמות ונרחבות המקשרות בין ראייה ומגע, התומכות במערכת משולבת מגולמת.

מערכות חזותיות ומגע פועלות באופן טבעי בבני אדם

התפיסה האנושית מעוצבת על ידי אינטראקציות בין מערכות חושיות, במיוחד הקשר ההדוק בין ראייה ומגע. כאשר מישהו רואה אדם אחר נוגע או סובל מכאבים, המערכת הסומטו-סנסורית שלו מגיבה לעתים קרובות כאילו נגעו בו.

מחקרי הדמייה קודמים הראו שהתבוננות בפעולות או מגע מפעילים אזורים ספציפיים לחלקי הגוף בקליפת המוח הסומטו-סנסורית והמוטורית, והשפעות צולבות-מודאליות דומות נצפו גם באזורי ראייה ברמה גבוהה יותר. אינטראקציות אלו תומכות בחוויות שילוחיות, אמפתיה וקוגניציה מגולמת. עם זאת, עדיין לא ברור כיצד המוח מקשר בין המבנים החישוביים של ראייה וסומאטוסנסציה.

אפילו ללא גירוי חיצוני, אזורים סומטו-סנסוריים עשויים להיות פעילים במהלך תהליכי הפניה עצמית, התבוננות פנימית או ממוקדת גוף. לעומת זאת, כאשר קלט חזותי מרמז על אינטראקציה גופנית, המוח חייב לתרגם מידע חזותי לפורמטים סומטוסנסוריים. זה מנבא את קיומם של אזורים עצביים המכוונים במשותף למסגרות ייחוס חזותיות וסומטו-חושיות.

סריקות ברזולוציה גבוהה עוקבות אחר קישורים פונקציונליים על פני קליפת המוח

החוקרים פיתחו מודל חישובי חדש לבחינת הקשרים בין כל חלק במוח למערכות הראייה והסומטו-חושיות. הם התמקדו בשני אזורי "מקור" עיקריים: קליפת הראייה הראשונית, המכילה מפה של שדה הראייה, והקורטקס הסומטוסנסורי הראשוני, הכוללת מפה של הקולטנים החושיים של הגוף.

הם השתמשו בנתונים ברזולוציה גבוהה של 174 משתתפים בפרויקט Human Connectome, שכל אחד מהם השלים שעה אחת של סריקות מנוחה ושעה אחת של סריקות צפייה בווידאו.

עבור כל יחידת מוח זעירה (voxel), המודל העריך את חוזק הקשרים הפונקציונליים שלו למיקומים שונים בתוך קליפת הראייה הראשונית והקורטקס הסומטוסנסורי הראשוני.

דפוסי קישוריות אלו אפשרו לחוקרים להסיק אם ווקסל הגיב יותר כמו אזור מכוון חזותי, אזור מכוון חלקי גוף או שילוב של שניהם. הם בדקו עד כמה מודלים שונים מתאימים לנתונים באמצעות אימות צולב כדי להבטיח שהממצאים היו אמינים, תוך שימוש בגישה שמחלקה אוטומטית את השונות המוסברת על ידי מקורות חזותיים לעומת מקורות סומטו-חושיים.

הצוות גם ביצע מספר ניתוחים תומכים, כולל מבחנים סטטיסטיים של חוזק סומטוטופי, מקבץ לזיהוי דפוסים ובדיקות כדי לוודא שהתוצאות היו עקביות בקבוצות שונות של משתתפים. הם גם זיהו אזורים חזותיים סלקטיביים לגוף כדי להשוות עם תחזיות המודל של כוונון רב-מודאלי (ויזואלי בשילוב עם מגע).

צפייה בסרטון מגבירה את הפעילות המקושרת למגע בקליפת הראייה

במנוחה, המודל חשף ארגון נרחב הקשור לחלקי גוף על פני אזורי מוח רבים, כולל אזורים פריאטליים, חזיתיים, מדיאליים ואינסולירים. מפות אלו הראו את הסדר הצפוי של חלקי גוף שונים, כגון שיפוע הבוהן ללשון האופייני.

דפוסי ייצוגים של גפיים תחתונות, תא מטען וגפיים עליונות תואמות את הידוע ממחקר סומטוסנסורי קודם. יש לציין שמפות מסודרות אלו הופיעו אפילו ללא כל מגע או תנועה, אם כי המחברים מציינים שלא ניתן לקשור פעילות ספונטנית במצב מנוחה לתוכן נפשי ספציפי.

במהלך צפייה בווידאו, הקישוריות הקשורה לגוף התחזקה משמעותית והתפשטה לכמחצית מהקורטקס. אזורים חושיים ראשוניים נותרו ללא שינוי במידה רבה, אך אזורים סומטו-חושיים וקודקודים ברמה גבוהה יותר הראו עליות משמעותיות, אשר מתיישבות עם האופן שבו אנשים מעבדים פעולות נצפו ומגע אצל אחרים.

באופן הבולט ביותר, כוונון סומטוטופי ברור נצפה באזורים חזותיים רבים, במיוחד באזורי הגב והרוחב, שבהם צפויים רק אותות חזותיים. אזורים חזותיים אלה הכילו כתמים מתחלפים: חלקם התנהגו יותר כמו אזורים חזותיים רטינוטופיים, בעוד שאחרים התנהגו יותר כמו אזורים סומטוסנסוריים מכוונים לחלקי הגוף.

באזורים סלקטיביים של הגוף החזותי, חלקים ספציפיים של קליפת המוח הפגינו כוונון סומטוסנסורי חזק יותר, המתאים לתפקידיהם הידועים בעיבוד הגוף והפעולות. השפעות אלו היו חזקות יותר כאשר המשתתפים צפו בקטעי וידאו הכוללים סוכנים אנושיים בהשוואה לסצינות ללא אנשים, מה שמצביע על כך שכיוונון סומטוטי בקליפת המוח החזותית היה תלוי תוכן.

בסך הכל, התוצאות מראות שהמוח מכיל מפות מתואמות המקשרות בין ראייה למגע, התומכות במערכת משולבת ומגלמת.

מפות היברידיות המקשרות בין ראייה למגע

ניתוח זה מגלה שראייה ומגע משולבים בצורה הדוק יותר במוח ממה שהניחו בעבר. המחברים מדגימים שהקורטקס החזותי הגבי מכיל מבנה סומטוטופי המיושר עם מפות רטינוטופיות, מה שמצביע על כך שאזורים חזותיים מכילים גם חישובים עם הפניות לגוף.

המחקר בדק ישירות שתי השערות יישור: יישור ויזו-מרחבי (קישור כוונון חלקי גוף למיקום שדה הראייה) ויישור קטגורי (קישור כוונון חלקי גוף לסלקטיביות חזותית של חלקי גוף). עדויות תמכו בשניהם: אזורי גב הראו יישור ויזו-מרחבי, בעוד שאזורי גחון הראו יישור קטגורי.

יישור זה תומך ככל הנראה בתפיסה מגולמת, אפנון חוצה-מודאלי, אינטראקציה חזותית גמישה ותהליכים סמנטיים הקשורים לייצוגי גוף. הממצאים מהדהדים מחקרי עכברים שבהם תגובות סומטו-חושיות שולטות בקליפת הראייה, מה שמצביע על הומלוג אנושי אפשרי.

נקודות החוזק העיקריות כוללות שימוש במערכי נתונים גדולים וברזולוציה גבוהה ובגירויים נטורליסטיים, אשר חושפים ארכיטקטורה חוצה-מודאלית עדינה, החסרה לעיתים קרובות במשימות קונבנציונליות. גישת הדוגמנות גם לוכדת דפוסי קישוריות על פני ראייה ומגע בדיוק גבוה.

עם זאת, נותרו אי ודאות לגבי העקרונות הארגוניים המדויקים של מפות סומטו-חושיות, שהן פחות מסודרות מטופוגרפיה חזותית, ולגבי האופן שבו מיפויים אלה מתפתחים מבחינה התפתחותית או מסתגלים עם האימון.

למרות מגבלות אלו, המחקר מציע עיקרון ארגוני בסיסי שבו מפות חזותיות-סומטו-חושיות מיושרות מספקות בסיס עצבי לתפיסה רב-חושית מגולמת.

הורד את עותק ה-PDF שלך עכשיו!