הראייה היא אחד החושים הבסיסיים ביותר, המעצבים את האופן שבו אנו תופסים, מנווטים ומתקשרים עם העולם הסובב אותנו. עם זאת, עבור יותר מ-12 מיליון אמריקאים החיים עם לקות ראייה, אפילו ליקויים קטנים יכולים להשפיע עמוקות על חיי היומיום, להגביל את העצמאות ואת איכות החיים הכוללת.
חוקרים זיהו זה מכבר את הפוטנציאל של למידה תפיסתית חזותית (VPL) – תהליך שבאמצעותו המוח משפר את יכולתו לזהות הבדלים עדינים בגירויים חזותיים, כגון דפוסים עדינים או כיוונים – כדי לשפר את הראייה. VPL כבר נחקר בהקשרים מקצועיים כמו רדיולוגיה, שבהם זיהוי מדויק של חריגות קלות בתמונות רפואיות יכול להציל חיים. עם זאת, נותר אתגר משמעותי: שיפורים בתפיסה החזותית באמצעות VPL מוגבלים בדרך כלל לחלק המדויק של שדה הראייה שמאומן, מה שמגביל מאוד את היישומים הקליניים והמעשיים הרחבים שלו.
כדי להתמודד עם האתגר הזה, לוק רוזדהל, Ph.D., חוקר ראשי, עוזר פרופסור במחלקה להנדסה ביו-רפואית במכללה להנדסה ומדעי המחשב באוניברסיטת פלורידה אטלנטיק, ועמית מכון חישה (I-SENSE), קיבל מענק של 746,998 דולר לשלוש שנים מהמכון הלאומי לעיניים של המכונים הלאומיים לבריאות.
המענק יתמוך במחקר שלו שמטרתו לחשוף את המנגנונים העצביים המאפשרים ל-VPL להכליל מעבר לתנאים הספציפיים שבהם הוא נרכש. עבודתו של רוזדהל מתמקדת באופן שבו צורות שונות של קשב – כגון קשב מבוסס תכונה, המתמקדת במאפיינים ספציפיים של גירויים חזותיים, ותשומת לב מרחבית, המכוונת את המיקוד למיקומים מסוימים בשדה הראייה – מתקשרות כדי לאפשר העברת למידה חזותית לאזורים לא מאומנים.
מענק זה מייצג הזדמנות מדהימה לקדם את ההבנה שלנו כיצד המוח לומד לראות וכיצד ניתן להפוך את הלמידה לסתגלנית יותר. המטרה הסופית שלנו היא להבין את המנגנונים המאפשרים ללמידה תפיסתית חזותית לעבור על פני שדה הראייה. על ידי זיהוי כיצד תורמת תשומת הלב לתהליך זה, אנו יכולים לפתח פרדיגמות אימון יעילות יותר לשיקום הראייה וליצור מערכות בינה מלאכותית המחקות את היכולת המופלאה של המוח האנושי להסתגל וללמוד מניסיון חזותי".
לוק רוזדהל, Ph.D., חבר במכון המוח של FAU Stiles-Nicholson
הפרויקט של Rosedahl ישתמש בשילוב של מודלים חישוביים, הדמיית מוח וניתוח נוירוכימי כדי ללמוד כיצד מידע חזותי מאורגן מחדש במהלך הלמידה. המחקר יחקור באופן ספציפי טכניקה המכונה "אימון כפול", שבה אימון על משימה משנית, לכאורה לא קשורה במיקום חדש של שדה ראייה, מובילה להעברת מיומנויות חזותיות שנרכשו בעבר למקום זה. על ידי שילוב נתונים ממדדי ביצועים התנהגותיים, הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI) ושינויים בריכוזי נוירוטרנסמיטר שנמדדו באמצעות ספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית, מטרת הפרויקט היא לפתח מודל מאוחד של עיבוד חזותי, VPL וקשב.
"אנו מצפים שהמודל הזה לא רק יקדם את מדעי המוח הבסיסיים אלא גם ישמש משאב רב ערך עבור הקהילה המדעית הרחבה יותר החוקרת למידה חזותית בתרחישים בעולם האמיתי", אמר רוזדהל.
ההשלכות של מחקר זה הן מרחיקות לכת. עבור אנשים עם לקות ראייה, היכולת להכליל למידה חזותית על פני שדה הראייה יכולה לשפר באופן דרמטי את היעילות והאפקטיביות של תוכניות שיקום. עבור אנשי מקצוע בתחומים כגון רדיולוגיה, מעקב או כל תחום המסתמך על אפליה חזותית ניואנסית, תובנות אלו עשויות לספק שיטות אימון מתקדמות המשפרות את הדיוק והביצועים. יתר על כן, העקרונות שנחשפו במחקר זה יכולים להוות השראה לתכנון של מערכות בינה מלאכותית שלומדות ומתאימות בדרכים דומות יותר למוח האנושי, במיוחד במשימות הדורשות שיפוט ויזואלי מתוחכם.
מטרת המחקר ארוכת הטווח של Rosedahl היא להבין את האינטראקציות בין תהליכים חזותיים מרובים, כולל למידת קטגוריות, למידה תפיסתית חזותית ותשומת לב, כדי לייעל הן פרדיגמות אימון והן אסטרטגיות שיקום. עבודתו מתבססת על ממצאים קודמים לפיהם VPL הוא בדרך כלל מאוד ספציפי למיקום, במטרה לחשוף כיצד שילובים של מנגנוני קשב יכולים להתגבר על מגבלה זו.
במהלך שלוש השנים הקרובות, רוזדהל והצוות שלו יפעלו לפענוח התהליכים העצביים העומדים בבסיס למידה חזותית גמישה, ויסללו את הדרך להתערבויות אפקטיביות יותר עבור אנשים עם לקות ראייה וגישות חדשות לאימון בתחומים מקצועיים הדורשים מומחיות חזותית ברמה גבוהה.
"עבודתו של פרופ' רוזדהל נותנת מענה לאתגר מהותי במדעי החזון עם השפעה עצומה בעולם האמיתי", אמרה סטלה בטאלמה, Ph.D., דיקן המכללה להנדסה ומדעי המחשב. "על ידי חשיפת האופן שבו המוח יכול להכליל למידה חזותית, מחקר זה יכול לשנות את שיקום הראייה והכשרה מקצועית, להגדיר מחדש מה אפשרי עבור אנשים עם לקות ראייה ולקדם את ההבנה שלנו בתפיסה אנושית. יש לו גם פוטנציאל לעורר גישות חדשניות ללמידה והסתגלות הן בבני אדם והן במכונות".
