המוח מווסת את האותות החזותיים בהתאם למצבים פנימיים, כפי שחושפת מחקר חדש של מדען המוח של LMU לורה בוסה.
מה שאנו רואים הוא לא רק ייצוג עצבי של תבנית האור בעין, אלא פרשנות של התמונה הזו, שהצרכים והציפיות שלנו תורמים לה. גורמים אלה מעוצבים על ידי התנסויות קודמות ותלויים גם במצבים פנימיים כמו הפעילות ההתנהגותית שלנו והערנות או הקשב שלנו – המכונה לעתים קרובות ביחד "עוררות". במחקר חדש שפורסם לאחרונה בכתב העת PLoS ביולוגיה, חוקרים מ-LMU, מאוניברסיטת פרייבורג וממרכז ברנשטיין למדעי המוח החישוביים ניתחו פעילות עצבית בתלמוס החזותי. זהו אזור במוח שמקבל אותות חזותיים ישירות מהעין דרך עצב הראייה לפני עיבודם והעברתם הלאה. ליתר דיוק, הם חקרו את גרעין הג'ניקולטי הצדי התלמודי (dLGN), הממשק העיקרי לאותות חזותיים מהרשתית לקליפת הראייה.
מה קורה בתלמוס?
"זה ידוע מזמן שהנוירונים של ה-dLGN, כמו הנוירונים בגרעינים תלמיים אחרים, מציגים דפוסי פעילות בולטים הקשורים לעוררות", מסבירה פרופסור LMU לורה בוסה, חוקרת ראשית של המחקר ובקרוב תהיה החוקרת הראשית ב- אשכול המצוינות של Synergy. שני מצבי ירי תלויי מצב תוארו במיוחד: ירי מתפרץ, הנוטה להתרחש במצבים של עוררות נמוכה וחוסר פעילות התנהגותית; וירי טוניק, הנצפה במצבי ערנות. "זה הוביל להשערה שגרעיני תלמי משתמשים במצבי ירי מתפרץ וטוניק כדי לשלוט או לשנות באופן דינמי את זרימת המידע לאזורים בקליפת המוח ובין אזורים בהתאם למצב העוררות של החיה." עם זאת, הצעה זו טרם נבדקה בניסוי. "המנגנונים העצביים שבאמצעותם עוררות משפיעה על עיבוד מידע חזותי נותרו ברובם בלתי מוסברים."
במחקר החדש, הצוות של Busse השווה ישירות את הפעילות שנמדדה בתלמוס עם מידת העוררות. "התעוררות באה לידי ביטוי בקוטר האישונים של יונקים, כאשר אישונים גדולים יותר מעידים על מצב מתעורר", מסביר הנוירוביולוג. בדרך זו נוכל להסיק מסקנות לגבי מצב הגירוי של בעל חיים משינויים בגודל אישוניו. החקירה המשולבת של פעילות תלמי ותלמיד סייעה לצוות של Busse לקבל פרספקטיבה ברורה על הקשר בין פעילות תלמית ומידת העוררות.
רשמים תחושתיים הם מווסתים
גילינו שבמהלך שלבים מסוימים של הרחבת אישונים והתכווצות, מתרחשים דפוסים שונים של הפעלה עצבית. הפעילות החשמלית בתלמוס החזותי משולבת עם דינמיקת האישונים על פני פרקי זמן הנעים בין שניות למספר דקות."
פרופסור כריסטיאן לייבולד מאוניברסיטת פרייבורג וממרכז ברנשטיין למדעי המוח החישוביים, אחד הכותבים הבכירים של המחקר
אפנון זה של דפוסי פעילות עצבית במהלך עוררות היה חזק: זה לא היה תלוי בגורמים אחרים, כגון מה שהחיה ראתה או אם היא זזה, יושבת בשקט או מזיזה את עיניה.
"לכן המחקר שלנו מראה שמידע חזותי בסיסי מועבר בקידוד דיפרנציאלי לאזורים 'גבוהים' יותר במוח כמו קליפת הראייה בשלבים שונים של עוררות", מסכמת הנוירוביולוגית לורה באסה. זה מספק הסבר מכניסטי ראשון לאופן שבו תפיסה חזותית יכולה להיות מושפעת משינויים במצב העוררות. "התוצאות שלנו תומכות בהשערה כי אפנון תלוי עוררות אינו תהליך יחיד, אלא כנראה משחק גומלין של שינויים המתרחשים על פני טווחי זמן שונים."
