מדוע התמונות הנפשיות שלנו נשארות חדות גם כשאנחנו נעים במהירות? צוות מדעני המוח בהובלת פרופסור מקסימיליאן ג'וש במכון למדע וטכנולוגיה אוסטריה (ISTA) זיהה מנגנון המתקן עיוותים חזותיים הנגרמים כתוצאה מתנועה בבעלי חיים. המחקר, שנערך בעכברים, מזהה פונקציית ליבה שניתן להכליל על פני מערכת הראייה החוליות, כולל פרימטים כמו בני אדם. הממצאים מתפרסמים ב מדעי המוח הטבעייםו
למרות התפתחותה המהירה בעשורים האחרונים, תעשיית מצלמות הווידיאו עדיין מדביקה את היכולות של העין האנושית. בפרט, מצלמות פעולה נועדו לתפוס צילומים כשהם שקועים בפעולה. כאשר אנו שופטים את איכות הקטעים ואת הצורך בציוד מפואר ותוכנת אופטימיזציה על בסיס יכולות העין האנושית, עולה שאלה: איך העיניים שלנו עושות את זה כל כך טוב?
חוקרים בראשות פרופסור מקסימיליאן יוש במכון למדע וטכנולוגיה אוסטריה (ISTA) ענו כעת על שאלה זו עם סיור טכני. שלושת המדענים והסופרים הראשונים תומס וגה-זוניגה, אנטון סאזר ואולגה סימונובה שילבו מגוון של טכניקות עדכניות כדי לזהות אזור מוח בעכבר שיכול לחזות ולמזער כיצד התנועות מעוותות את האות הוויזואלי ו אזור מוח זה, המתגורר עמוק במוח, מעתיק ממש את הפקודות המוטוריות של המוח לדיכוי עיוותים הנגרמים על ידי תנועה. "אנו מראים כי תיקון התמונות מתרחש מוקדם מאוד במהלך עיבוד חזותי לפני שהמידע מועבר לאזורים אחרים במוח הידועים כמייצגים תכונות חזותיות מורכבות יותר", אומר ג'וש. "לפיכך, אנו מדגימים כי המוח של היונקים מציג אסטרטגיות לפצות על התנועה ביעילות על ידי חיזוי השפעותיו על הראייה."
צילומי פורמולה 1 ללא ייצור לאחר
המדענים הצביעו על "גרעין הגנים לרוחב הגחון" (VLGN) כאזור המוח האחראי לתוכנת אופטימיזציה של וידאו היי-טק מובנית זו. הוא ממוקם בתלמוס הרוחבי, מבנה בצורת ביצה במרכז המוח, מתחת לקליפת המוח. החוקרים מצאו כי ה- VLGN משלב אותות מוטוריים וחושיים שונים מכל המוח, ומשמש כמרכז לחישוב אות מתקן מקיף. דוגמא אחת היא 'הבלתי מעורער' של אותות חזותיים ברגע שהעין נעה. זה מאפשר לחשב שלבים מאוחרים יותר של עיבוד חזותי בצורה יעילה הרבה יותר. "חשוב על אסטרטגיות לקבלת צילומי וידיאו טובים במהלך מירוץ פורמולה 1. מכיוון שהמכוניות נעות כל כך מהר, יש להפחית את זמן החשיפה כדי להפוך את הצילומים הסופיים פחות מטושטשים", מסביר ג'וש. קטעים כאלה יכולים לשדר בשידור חי בטלוויזיה ללא כל ייצור. זה בערך מה שה- VLGN עושה כדי לעזור לנו להבחין בתנועה שלנו לבין זה של העולם סביבנו. עם זאת, בניגוד למצלמה נייחת המציגה את המכוניות שמרוץ על ידי, תהליכי ה- VLGN של המוח מאותתות באופן דומה לצילומי העין של הפורמולה 1 של הנהג ', ומפצה באופן דינמי על התנועה לייצב את מה שאנו תופסים.
פונקציית ליבה שטסה מתחת לרדאר
עבודה קודמת חיפשה מנגנון המתאים ביעילות את הראייה במהלך התנועה. חלק גדול מהעבודה הזו התמקדו בלימוד תנועות עיניים סאקדיות בפרימטים. סכדים הם משמרות מהירות של מרכז המבט מחלק אחד של שדה הראייה לשני, תנועה שצריכה לטשטש תיאורטית או ליצור תמונה נפשית-אך לא תמיד עושה זאת. עם זאת, מחקרים אלה התמקדו במבנים קליפת המוח המעורבים בשלבים מאוחרים בהרבה של מסלול העיבוד הוויזואלי. בניגוד לכך, המערכת החושית שלנו "מופגזת" כל הזמן על ידי סוגים שונים של תנועות. אז ככל שהמוח מוקדם יותר יכול לפצות על תנועה בראייה, כך טוב יותר, מסביר ג'וש. "ככל הנראה לא נצפו הממצאים שלנו עד עכשיו מכיוון שבדקנו שלבים במסלול העיבוד הוויזואלי בו כבר תוקנה התמונה." כעת, מדעני ISTA משערים כי ממצאים על ה- VLGN בעכברים מייצגים פונקציה ליבה במוח היונקים. "מבנים דומים קיימים בפרימטים, וכנראה שזה גם המקרה לבני אדם. זה הופך את התוצאות שלנו למרגשות מאוד", אומר ג'וש.
מערכת מציאות מדומה לדימוי המוח in vivo
בין הטכנולוגיות המתקדמות ששימשו מדעני ISTA היה מיקרוסקופ הדמיה של סידן דו-פוטון בהתאמה אישית. טכניקה זו מאפשרת לצוות למדוד פעילות עצבית של VLGN במוח שלם בזמן שהעכברים ערים ומתנהגים כרגיל במערכת מציאות מדומה.
בעזרת ההתקנה הזו אנו יכולים לבדוק את מוחו של עכבר ולהתבונן בפעילות עצבי ה- VLGN בזמן שהעכברים משוטטים בעולם וירטואלי. "
פרופסור מקסימיליאן ג'וש, המכון למדע וטכנולוגיה אוסטריה
בשיטה זו גילה הצוות כי ה- VLGN מקבל עותקים מאוד ספציפיים של הוראות התנהגותיות שניתן להשתמש בהן כדי 'לבטל את העיוותים החזותיים' במהלך התנועה. "מאמר זה היה סיור טכני אמיתי, תוך שימוש בגישות מרובות כדי להשיג הבנה מקיפה של תפקיד ה- VLGN במוח העכבר", אומר ג'וש. "אנו שמחים לראות לאן ייקחו אותנו מחקרי המעקב."
מידע על מחקרי בעלי חיים
כדי להבין טוב יותר תהליכים בסיסיים, למשל, בתחומי מדעי המוח, האימונולוגיה או הגנטיקה, השימוש בבעלי חיים במחקר הוא הכרחי. אין שיטות אחרות, כמו בדגמי סיליקו, לא יכולות לשמש אלטרנטיבה. בעלי החיים מוגדלים, נשמרים ומטופלים על פי תקנות קפדניות.
