מדעני מוח גילו תאי מוח היוצרים מערכות קואורדינטות מרובות כדי לומר לנו "איפה אנחנו נמצאים" ברצף של התנהגויות. תאים אלה יכולים להשמיע רצפים שונים של פעולות, בדיוק כמו שניתן להגדיר תיבת נגינה לנגן רצפים שונים של צלילים. הממצאים עוזרים לנו להבין את האלגוריתמים המשמשים את המוח ליצירת התנהגויות מורכבות, כגון תכנון והיגיון, ועשויים להיות שימושיים בהבנה כיצד תהליכים כאלה משתבשים במצבים פסיכיאטריים כגון סכיזופרניה.
המחקר, שפורסם היום ב טֶבַע, מתאר כיצד מדענים ב-Sainsbury Wellcome Center ב-UCL ובאוניברסיטת אוקספורד חקרו עכברים שלמדו רצפים התנהגותיים שונים אך עם אותו מבנה. זה אפשר לצוות לחשוף כיצד עכברים מכלילים מבנים למשימות חדשות, סימן היכר של התנהגות אינטליגנטית.
כל יום אנו פותרים בעיות חדשות על ידי הכללה מהידע שלנו. קחו למשל את הבישול. כאשר אתה מתמודד עם מתכון חדש, אתה יכול להשתמש בידע הרקע שלך במתכונים דומים כדי להסיק מהם השלבים הדרושים, גם אם מעולם לא הכנת את הארוחה לפני כן. רצינו להבין ברמה התאית מפורטת כיצד המוח משיג זאת וגם להסיק מפעילות המוח הזו את האלגוריתמים המשמשים לפתרון הבעיה הזו".
ד"ר מוחמדי אל גבי, מחבר ראשון על המחקר ופוסט-דוקטורנט במדעי המוח במעבדת Behrens ב-Sainsbury Wellcome Center באוניברסיטת UCL ובמחלקת נופילד למדעי המוח הקליניים, אוניברסיטת אוקספורד
החוקרים נתנו לעכברים סדרה של ארבעה מיקומי מטרה. בעוד שפרטי הרצפים היו שונים, המבנה הכללי היה זהה. עכברים נעו בין מיקומי המטרה (ABC ו-D) שחזרו בלולאה.
"לאחר שחוו מספיק רצפים, העכברים עשו משהו מדהים – הם ניחשו חלק מהרצף שמעולם לא חוו קודם לכן. כשהגיעו ל-D במיקום חדש בפעם הראשונה, הם ידעו לחזור ישר ל-A. הפעולה הזו יכלה' לא נזכרו, מכיוון שהיא מעולם לא התנסתה מלכתחילה, זו עדות לכך שעכברים יודעים את המבנה הכללי של המשימה ויכולים לעקוב אחר ה"מיקום" שלהם בקואורדינטות התנהגותיות", הסביר ד"ר אל גבי.
כדי להבין כיצד למדו העכברים את המבנה הכללי של המשימה, החוקרים השתמשו בבדיקות סיליקון שאפשרו להם לתעד את הפעילות של מספר תאים בודדים מאזור במוח שנקרא קליפת המוח המדיאלית. הם גילו שהתאים מיפו ביחד את "התקדמות המטרה" של החיה. לדוגמה, תא אחד יכול לירות כאשר בעל החיים נמצא ב-70% מהדרך למטרה שלו, ללא קשר למקום היעד או כמה רחוק נדרש כדי להגיע אליו.
"מצאנו שהתאים עקבו אחר המיקום ההתנהגותי של בעל החיים ביחס לפעולות קונקרטיות. אם נחשוב על אנלוגיית הבישול, לתאים היה אכפת מהתקדמות לעבר יעדי משנה כמו קיצוץ הירקות. תת-קבוצה של התאים כווננה גם כדי למפות את ההתקדמות לעבר המטרה הכוללת, כגון סיום הכנת הארוחה, תאי "התקדמות המטרה" פועלים אפוא כאבני בניין גמישות שמתחברות יחד לבניית מערכת קואורדינטות התנהגותית", אמר ד"ר אל גבי.
למעשה, הצוות מצא שהתאים יוצרים מערכות קואורדינטות מרובות, כל אחת מספרת לבעל החיים היכן הוא נמצא ביחס לפעולה ספציפית. באופן דומה לתיבת נגינה שניתן להגדיר להשמיע כל רצף של צלילים, המוח יכול במקום זאת "לנגן" פעולות התנהגותיות.
הצוות עובד כעת כדי להבין כיצד דפוסי פעילות אלו מובנים בקשרים של המוח, הן בעת לימוד התנהגויות חדשות, והן כיצד הם מתחילים להופיע במוח המתפתח. בנוסף, עבודה מוקדמת של הקבוצה ומשתפי הפעולה שלהם מציעה שפעילות מוחית דומה קיימת במעגלים שווים בבני אדם בריאים. זה עודד את הצוות לעבוד עם פסיכיאטרים כדי להבין כיצד תהליכים אלה מושפעים במצבים כמו סכיזופרניה, שכידוע כרוכה באותם מעגלים מוחיים. זה יכול לעזור להסביר מדוע אנשים עם סכיזופרניה מעריכים יתר על המידה את ההתקדמות שלהם ליעדים המובילים לאשליות.
מחקר זה נתמך על ידי סטודנט לדוקטורט של Wellcome Trust (220047/Z/19/Z), Wellcome Principal Research Fellowship (219525/Z/19/Z), פרס Wellcome Collaborator (214314/Z/18/Z), The Wellcome Center עבור מימון ליבה אינטגרטיבי של הדמייה עצבית ו-Welcome for Human Neuroimaging מ-Wellcome Trust (203139/Z/16/Z, 203147/Z/16/Z), מלגת פוסט-דוקטורט של Sir Henry Wellcome (222817/Z/21/Z) , קרן הצדקה של Gatsby, פרס Wellcome Trust לפיתוח קריירה (225926/Z/22/Z), ו-Wellcome Trust SRF (202831/Z/16/Z).
