הינך נמצא כאן

בין המוח לשפם

28.11.2012

מדעני המכון חיברו "זיפי שפם של חולדה" לאצבעות של בני-אדם, וגילו כיצד המוח לומד להשתמש בחוש חדש החוש העיקרי המשמש את החולדות אינו מוכר כלל לבני-אדם: הן מניעות במהירות את זיפי השפם שלהן – כשמונה פעמים בשנייה - וכך חשות את סביבתן. האם גם בני-אדם יכולים ללמוד לחוש באופן זה? ומה אפשר ללמוד מכך על תהליך החישה הטבעי של בני- אדם? במחקר של מדעני מכון ויצמן למדע הורכבו "זיפי שפם" עשויים פלסטיק על אצבעותיהם של בני-אדם, שהתבקשו לבצע משימת התמצאות פשוטה. ממצאי המחקר, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Journal of Neuroscience, מספקים תובנות חדשות על האופן בו המוח לומד להשתמש בחוש חדש ולא מוכר, ועל עקרונות ה"חישה פעילה", הנעשית באמצעות תנועה. בנוסף, הם עשויים לסייע בפיתוח עזרים וטכניקות יעילים לעיוורים.
מימין: ד"ר עמוס אריאלי, אלדד אסא, ד"ר אבי סאייג, פרופ' אהוד אחישר וד"ר גורן גורדון. תנועה מתמדת
בניסוי שתיכנן צוות המדענים, אשר כלל את ד"ר אבי סאייג, ד"ר גורן גורדון ואלדד אסא, מקבוצתו של פרופ' אהוד אחישר, ואת ד"ר עמוס אריאלי, כולם מהמחלקה לנוירוביולוגיה, התבקשו הנבדקים לשבת על כיסא כשעיניהם מכוסות. לשתי האצבעות המורות שלהם – ביד ימין וביד שמאל – חוברו "זיפים" אלסטיים דקים באורך של 30 ס"מ, שלבסיסם הוצמדו מד מיקום ומד כוח. משני צדי הכיסא, לפני הנבדקים, הוצבו שני עמודים, שאחד מהם מוקם מעט מאחורי השני. הנבדקים התבקשו להשתמש ב"זיפים" כדי לקבוע איזה משני העמודים הוא האחורי. אם הנבדק הצליח לענות נכונה, המדענים הקטינו את הפער, והנבדק חזר על המשימה.
 
כבר בהתנסות ראשונה הפגינו הנבדקים הצלחה מרשימה למדי: הם הצליחו לזהות נכונה את העמוד האחורי עד להפרש של שמונה ס"מ בלבד. בדיקה של הנתונים גילתה, כי האסטרטגיה בה השתמשו כדי לבצע את המשימה הייתה המרה של מידע מרחבי במידע שקשור בזמן: הם הניעו קדימה את ידיהם המחוברות ל"זיפים" באופן טבעי, וההפרש בין הזמן בו "זיף" אחד נתקל בעמוד לבין הזמן שבו ה"זיף" השני נתקל בו הוא שאיפשר להם לקבוע איזה עמוד הוא האחורי.  
 
 
אילוסטרציה

למחרת חזרו המדענים על הניסוי, וגילו כי יכולתם של הנבדקים השתפרה במידה ניכרת: הפרש הסף לזיהוי נכון ירד משמונה ס"מ לשלושה בלבד, וחלק מהנבדקים הצליחו לענות נכונה גם כשההפרש עמד על ס"מ אחד בלבד. הגורם המרכזי לשיפור היה שינויים בתיפקוד המוטורי (התנועתי): ביום השני השתפר התיאום בתנועת שתי הידיים של הנבדקים, ובנוסף, הם שינו את מהירותן. הממצא המעניין היה, שיכולתם של הנבדקים לזהות את פערי הזמנים נותרה קבועה בשני ימי הניסוי. האטת מהירות התנועה של הידיים גרמה לכך, שפער הזמנים הצביע על הבדלי מיקום קטנים יותר. במילים אחרות, הנבדקים מצאו דרך לשפר את הרזולוציה התפיסתית ללא שינוי של הרזולוציה התחושתית.

 
ד"ר סאייג: "מרבית החושים קשורים בפעילותם של שרירים: גלגל העין, קצות האצבעות. יותר מכך, תהליך החישה הוא תהליך פעיל. לדוגמה, כדי לחוש במרקם של אריג יש להניע את האצבע עליו, וכדי לראות, העין נמצאת בתנועה מתמדת. המחקר הזה מראה, כי שינויים בתנועת השרירים בלבד יכולים לחדד את התפיסה החושית, ללא שינויים בעיבוד המידע התחושתי במוח".
 
המדענים יצרו מודל סטטיסטי אשר מתאר כיצד מעדכנים הנבדקים את "תמונת העולם" שלהם לאורך הניסוי בעקבות המידע החושי המגיע אליהם, עד שהם מגיעים לדרגת ביטחון מספקת לגבי מיקום העמודים. המודל הצליח להסביר כמה חזרות נדרשו לנבדק עד שמסר תשובה. בנוסף, המדענים הגדירו את עקרונות התנועה שהובילו לתשובה בצורה המדויקת ביותר: בכל ניסיון למקם את העמודים עברו הנבדקים בהדרגה מתנועות ארוכות וממושכות לתנועות קצרות, כך ששטף המידע הנכנס (כלומר, כמות המידע ליחידת זמן) נותר קבוע. "הניסוי נעשה בצורה מאוד מבוקרת, תוך גישה מלאה לכל המשתנים: באמצעות מדי המיקום והכוח, המעקב אחר הנבדקים, והדיווחים שלהם", אומר ד"ר גורדון. "כל זה איפשר התאמה טובה של התיאוריה לנתוני הניסוי, וקבלת נתונים מדויקים על האופן בו נעשית חישה פעילה".
 
ממצאי המחקר מספקים תובנות חדשות על הדרך בה המוח תופס את העולם סביבו, ועל האופן בו הוא לומד להפעיל חוש חדש. בנוסף, הם מצביעים על האפשרות, כי השיפור המיידי בתפיסה בעת למידה של חוש חדש הוא שיפור מוטורי, אשר מוביל לאסטרטגיות תנועה יעילות יותר. אסטרטגיות תנועה כאלה עשויות לסייע לעיוורים, הנדרשים ללמוד להשתמש בחוש המישוש – וכן בעזרים שונים הקשורים בו – כתחליף לחוש הראייה.
 
 
 
 
"ראייה ומישוש מבוססים על מערכים של קולטנים שסורקים את העולם החיצוני באופן פעיל", אומר פרופ' אחישר. "המחקר הנוכחי חושף מספר עקרונות מהותיים של החישה הפעילה, ומראה שהפעלת חוש מלאכותי חדש בצורה 'טבעית' מאפשרת רמת חישה טובה". ד"ר אריאלי מוסיף: "החזון שלנו הוא לאפשר לעיוורים 'לראות' דרך קצות האצבעות באופן טבעי ויעיל באמצעות מצלמות זעירות הממירות את התמונה בגירוי מכאני".
 
מערך הניסוי
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם