חידש אותי זה: איך יכול להיות שקריאת המילים הללו מפעילה טלאים רגישים למילים כמעט זהים של מערכת הראייה של המוח שבך וכמעט כל קורא אחר בסיפור זה? וכי קבוצה שונה של אזורים חזותיים רגישים לפנים-התקדמה בעמדות כמעט זהות במוחו של כל קורא————יכול להפעיל כדי לעבד את פניהם של החוקרים, האם עליכם לפגוש אותם?
במשך שנים התלבטו החוקרים כיצד מוחנו מפתח בעקביות אזורים המתמחים להכרה בפנים, חפצים, מילים ומקומות, למרות שאנשים חוויו חוויות חיים שונות בהרבה.
שתי תיאוריות מתחרות שלטו בדיון זה. אחד מציע כי אזורי המוח המתמחים הללו הם "חוטרים קשה" מלידה, שנקבעו מראש על ידי הקוד הגנטי שלנו. השני מציע שהמוח מתחיל כ"צפחה ריקה ", כאשר ההתמחות מתעוררת כולה באמצעות ניסיון ותשומות סביבתיות.
כעת, מחקר פורץ דרך של חוקרים במכון Wu Tsai Neurosciences של סטנפורד ומשתפי פעולה בינלאומיים מציע נקודת מבט ניואנסית המגשרת על שני הקצוות הללו.
המחקר עלה מהמעבדה של קלאנית גריל-פקח, הסוזן ס. וויליאם ה. הינדל פרופסור בבית הספר למדעי הרוח והמדעים ובמכון למדעי המוח וו-צאי, והובל על ידי סטודנטית פסיכולוגית אמילי קובוטה, אלום ממוחו של וואסאי נוירו, תכנית חישוב ותוכנית טכנולוגיה. הממצאים, שפורסמו ב- 17 במרץ בהתנהגות אנושית טבעית, מגלים כי בעוד שהיבטים מרכזיים בארגון המוח קיימים מלידה, יש גם יכולת משמעותית לגמישות והתפתחות באמצעות ניסיון.
"הייתי ממש סקרנית לגבי הרעיון שכמה דברים על בני אדם כבר מוגדרים מלידה, ואז הסביבה והניסיון יכולים להשתנות לא מעט כשאנחנו מתפתחים", הסביר קובוטה. "באמת רציתי לדעת מה מוגדר מלידה ומה יש ליכולת לשנות."
המחקר התמקד בקליפת המוח הזמנית הגחון (VTC), אזור מוח המכריע להכרה חזותית של חפצים, פנים, מילים ומקומות. מחקרים קודמים בקרב מבוגרים הראו כי אזורים סלקטיביים קטגוריות אלה ממוקמים בעקביות באזורים דומים של המוח בין אנשים פרטיים. עקביות זו הובילה לוויכוחים בשאלה האם אזורים אלה מוגדרים או מעוצבים לחלוטין על ידי ניסיון.
כדי לחקור שאלה זו, החוקרים היו צריכים לבחון את המוח של התינוקות-הישג מאתגר שלא היה בר ביצוע בעבר עם גישות הדמיה של MRI MRI. אולם זהו תחום בו מעבדה של גריל-פקח מחדשת כבר שנים רבות, כולל כמשתתף מוביל ביוזמת התפתחות העצבים בוו-צאי נוירו, הנתמך על ידי אחד הרעיונות הגדולים של המכון במענקים במדעי המוח.
"בעזרת Wu Tsai Neuro, קיבלנו מימון לבניית סלילי MRI ספציפיים לתינוקות", הסביר גריל-סוודר, בהתייחס למרכיבי הליבה של סורק MRI המשמשת כאנטנות לגילוי ושינויים מגנטיים עדינים למיפוי מבנה המוח. כתוצאה משיתוף פעולה יצרני עם מחבר משותף בוריס קיל, מומחה עולמי בעיצוב סלילי MRI באוניברסיטת המדעים המיושמים מיטלהסן בג'ייסן, גרמניה, אמר גריל-סקייטור, "יש לנו עכשיו סלילים לתינוקות מלידה ועד שנה ושנתיים, מה שמאפשר לנו לדמיין את ברייזות של תינוקות בפועל, בביצועים, בביצועים, בביצועים, בביצועים, בביצועים של BRITE," "כתוצאה".
שימוש בסלילים מותאמים אישית אלה-כמו גם כלי תוכנה כדי להסתגל להבדלים במבנה המוח התינוקות-הצוות מיפה דפוסי קישוריות במוחם של תינוקות שינה מלידה ועד גיל שישה חודשים, כמו גם מוח למבוגרים להשוואה. זה נדרש טכניקות MRI דיפוזיה מתקדמות (DMRI), שיכולות להתחקות אחר צרורות של סיבי עצב-החומר הלבן של המוח מקשר בין אזורי מוח שונים.
הצוות התמודד גם עם הבעיה כיצד למצוא פחות פחות מחקר-גרסאות התינוקות של אזורי מוח הידועים כמעורבים בזיהוי קטגוריות שונות של קלט חזותי בקרב מבוגרים. לשם כך, הצוות יצר למעשה מכונת זמן דיגיטלית כדי להקרין את מיקומם של אזורים פונקציונליים למבוגרים לאחור על מוח תינוקות באמצעות אנטומיה מוחית כמדריך.
התוצאות חשפו רמה מפתיעה של ארגון במוח תינוקות. החוקרים מצאו כי אזורים ב- VTC עם ארגון סלולרי מובהק, או ציטו -ארכיטקטורה, היו גם קשרים חומר לבן מובהקים מלידה. הם גם מצאו כי חיבורים היו מאורגנים על סמך האם הם נושאים מידע חזותי שמקורו במרכז או פריפריה של שדה הראייה (המכונה "אקסצנטריות חזותית"). באופן ספציפי, אזורי VTC שנועדו להפוך לפנים ואזורי מילים החלו מלידה עם יותר קשרים הנושאים פרטים ברזולוציה גבוהה ממרכז השדה הראייה, ואילו אזורים עתידים להפוך לאזורים רגישים למקום התחילו עם יותר קשרים לאזורים חזותיים היקפיים.
ארגון זה נשאר יציב באמצעות פיתוח לבגרות, ויכול לעזור להסביר כיצד התפתחות אזורים פונקציונליים נפוצים באופן עקבי בין אנשים מבלי שצריך בפועל להיות קשוחים מלידה, אמרו המחברים.
קובוטה רואה בתוצאות "סיפור אופטימי", היא אמרה, "מכיוון שהיא מציעה שיש לך ארכיטקטורה עצבית בסיסית זו מלידה שניתן להשתמש בה כדי לבנות את היכולת להכיר בקטגוריות שונות, אך היא לא קשורה כל כך לקטגוריה עצמה. זה אומר שיכול להיות גמישות מסוג כלשהו ככל שהייצוגים הללו מתגייסים."
בעוד שהארגון הכולל היה יציב, החוקרים צפו גם בשינויים בעוצמת החיבורים לאזורי מוח שונים לאורך זמן, מה שמרמז כי חיבורי החומר הלבן רחוקים מלהידה בלידה. מעניין לציין כי הם מצאו כי פרופילי קישוריות של אזורים פונקציונליים באזורי VTC החולקים את אותה ארכיטקטורה סלולרית שפותחו במקביל, מה שמרמז על מסלול התפתחותי משותף. יחד, ממצאים אלה מראים כי לקשרי חומר לבן יש ארגון מולד וגם את היכולת לשנות על פני פיתוח.
"תובנה זו אפשרית רק מכיוון שהצלחנו למדוד לראשונה את החומר הלבן של אזורים פונקציונליים ספציפיים בלידה", הדגיש את הגריל-סוודר, שהוא. "הייתי רוצה לחשוב שהמחקר שלנו יכול להעביר את הדיון הרחק מהדיכוטום 'הוא סוג שיחה זה מולד או לא מולד להבנה ניואנסית יותר של מה שנמצא בלידה ומה ניתן לחוויה חזותית כדי לייצר את מוחנו והתנהגותנו למבוגרים."
השלכות המחקר נובעות מעבר רק להבנת התפתחות מוחית תקינה. על ידי זיהוי אילו היבטים של ארגון המוח קיימים בלידה ואילו מתפתחים באמצעות ניסיון, המחקר יכול ליידע זיהוי מוקדם של התפתחות חומר לבן לא טיפוסי, מה שעלול להוביל לאבחון והתערבות קודמים להפרעות התפתחותיות כמו דיסלקסיה, עיוור פנים התפתחותי (Prosopagnosia) ואוטיזם, אם שם כמה.
זה מספר לנו על גבולות הגמישות של מערכת הראייה שלנו, ויש לו גם השלכות בריאותיות כיצד לאבחן עיכובים או ליקויים התפתחותיים, ואולי מה יהיו תקופות הזמן הקריטיות שאולי תרצה להתערב. "
קלאניט גריל-פקח, סוזן ס. וויליאם ה. הינדל פרופסור בבית הספר למדעי הרוח והמדעים
במבט קדימה, החוקרים מתכננים להמשיך ללמוד התפתחות מוחית אצל תינוקות, תוך שילוב מדדים נוספים כמו פעילות מוחית תפקודית ו- MRI כמותי כדי לקבל הבנה מקיפה יותר של אופן התפתחות המוח בראשית החיים.
מחקר זה מייצג צעד משמעותי קדימה בפירוק יחסי הגומלין המורכבים בין מבנה מוח מולד להתפתחות תלויה בניסיון. על ידי מראה שלמוח יש עקרונות מארגנים מולדים המנחים אך אינם קובעים בקפידה את הארכיטקטורה התפקודית שלו, המחקר מציע נקודת מבט ניואנסית יותר על הטבע העתיק לעומת דיון טיפוח.
