כיצד המוח קולט את מה שהעין רואה?
כיצד אנחנו יודעים שאנו רואים? איך מתרגם המוח את קרני האור לחוויה של ראייה? חוקרי מכון ויצמן זיהו דפוס פעולה מסוים של פעילות חשמלית עצבית, האחראית לראייה המודעת
כאשר אנו מסתכלים על עצם כלשהו - כמו פני אדם - עדשת העין ממקדת את האור המגיע ממנו על גבי רקמה רגישה לאור הממוקמת בחלקה האחורי של העין, הקרויה רשתית. עם זאת, דמות הפנים הנוצרת על גבי הרשתית אינה מבטיחה כי אכן נראה אותו.
קליטת האור מהווה את הצעד הראשון, הפיסיקלי, של תהליך הראייה. בהמשך מעובדים האותות העצביים שמקורם ברשתית. עיבוד זה, אשר נעשה באופן היררכי, במספר שלבים, מתבצע בחלקי המוח האחראיים על תפקודי הראייה.
שלבים אלה מהווים את המנגנונים התפיסתיים המעורבים בראייה, כלומר יוצרים את המודעות לכך שאנו רואים פנים. אם כן, באיזו נקודה מתרחש המעבר מקליטה פיסית של אנרגיית אור לשלב בו האדם מודע לכך שהוא רואה עצם מוגדר כלשהו? כיצד בדיוק מתרחש התהליך הזה במוח? האם הוא נעשה באופן הדרגתי, או מיידי?
הראייה מתחילה במוח
לפרופ' רפאל מלאך ולתלמיד המחקר ליאור פיש, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, ניתנה הזדמנות נדירה לחפש את התשובה לשאלות אלה בתוככי המוח עצמו, בעזרת קבוצת מתנדבים חולי אפילפסיה, שבמסגרת הטיפול הרפואי שהם מקבלים מושתלות במוחם אלקטרודות זעירות.האלקטרודות רושמות את פעילותן של קבוצות תאי עצב במוחם של נבדקים ערים, וכך מאפשרות לחוקרים לקבוע את המיקום המדויק של הפעילות העצבית, ולאפיין את הדינאמיקה שלה במידת דיוק רבה, הנמדדת באלפיות השנייה (שהיא המהירות שבה מבוצעת פעילות מוחית מסוג זה).
ליאור פיש ופרופ' מלאך שיתפו פעולה עם פרופ' יצחק פריד ועם רופאים וחוקרים נוספים מהמרכז הרפואי בתל-אביב על-שם סוראסקי, ועם תלמידי מחקר נוספים ממכון ויצמן למדע. המדענים גייסו חולים שהיו מוכנים להתנדב להשתתף בניסוי, שנועד לברר את הבסיס העצבי לתפיסה ראייתית מודעת.
הנבדקים התבקשו להביט במסך מחשב אשר עליו הוקרן במהירות "עצם מטרה" כלשהו - פני אדם, בית או חפץ, ולומר מהו העצם בו צפו. מייד לאחריו הוקרנה תמונה נוספת, חסרת משמעות, שכל מטרתה לעצור את התהליך התפיסתי.
עצם המטרה הוצג לזמן קצר ביותר - 16 אלפיות השנייה - שהוא פרק זמן גבולי, על סף התפיסה: צפייה ממושכת יותר תאפשר לנבדקים להבחין בו בוודאות, ואילו הפחתה מזערית ממנו תגרום לעצמים להישאר "בלתי-נראים" - כלומר בלתי נתפסים - מבחינתו של האדם הצופה בהם.
באמצעות הצגת החפץ לפרק זמן שהוא בדיוק על סף התפיסה, וידאו החוקרים כי השינויים המתחוללים בפעילות העצבית של המוח אכן קשורים בהפעלת "מתג המודעות" - חציית סף התפיסה ממצב של חוסר ראייה למצב של ראייה - ואינם נובעים מהשינויים הפיסיים המתחוללים בשדה הראייה (שבמקרה של ניסוי זה הם זניחים).
החוקרים האריכו או קיצרו את משך הזמן שבין הצגת עצם המטרה לבין התמונה הממסכת (המבדילה), והשוו את רישומי הפעילות החשמלית המוחית במקרים שבהם הצליחו הנבדקים לזהות את עצם המטרה לאלה שהתקבלו כאשר נכשלו בזיהוי.
באופן זה עלה בידיהם להצביע במדויק על הפעילות המתחוללת במוח בעת המעבר לתפיסה מודעת, על מיקומה ועל מאפייניה.
"הדלקה" עצבית
המדענים גילו שהמעבר לראייה מודעת היה קשור להתפרצות מהירה של פעילות עצבית המתחוללת באזורים הגבוהים של המוח אשר אחראים על תהליכי זיהוי מידע ראייתי, כלומר, אזורים המגיבים למראה עצמים שלמים (כמו פנים של בני-אדם). פעילות זו נפסקה רק כאשר הנבדקים לא הצליחו להבחין בעצם המטרה.פרופ' מלאך: "הממצאים שלנו מרמזים, כי המעבר לתפיסה מודעת הוא תוצאה של תבנית מסוימת של פעילות עצבית המתחוללת במוח, שאפשר לדמות אותה לתהליך של 'הדלקה': שינוי זעיר במידע החזותי המגיע למוח גורם לשינוי גדול בפעילות העצבית.
בנוסף, גילינו כי ה'דליקה' העצבית ממשיכה 'לבעור' גם אחרי שהעצם הנצפה מסולק משדה הראייה. אנחנו מניחים כי מהרגע שהופעלו, תאי העצב ממשיכים לתדלק את פעילותם באמצעות תקשורת הדדית עם תאים שכנים, המעוררת גם אותם לפעילות".
המדענים גילו עוד כי המעבר לתפיסה מודעת אינו הדרגתי אלא מתחולל בבת אחת - קצת בדומה ל"מתג" המסיט את המודעות בין שתי אפשרויות תפיסה שונות של אשליה חזותית.
ליאור פיש: "התפקיד של התמונה הממסכת, המפריעה, היה לסייע לנו להבחין בנקודת המעבר הקריטית הזאת, כלומר, לקבוע את כמות הסף של מידע חושי שגורם להפעלת תהליכי התפיסה המודעת.
כך, לדוגמא, כאשר התמונה הממסכת מוצגת תוך פרק זמן קצר מדי לאחר הצגת עצם המטרה, היא עוצרת את האותות המודיעים על הצגת המידע החזותי עוד לפני 'הצתת' המודעות למידע הזה, וכתוצאה מכך הנבדק אינו מסוגל לזהות את העצם המוצג לפניו.
מעבר לזמן סף מסוים, הנבדק נעשה פתאום מודע לעצם המטרה, דבר שרומז כי המוח זקוק לפרק זמן מינימאלי של עיבוד המידע החושי כדי 'להצית' את התפיסה המודעת".
המחקר, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Neuron, חושף את הקשר בין המנגנון ה"מצית" את פעילותם של תאי עצב הממוקמים באזורים גבוהים של עיבוד מידע ראייתי, לבין תפיסה מודעת בבני-אדם, ומספק לו עדויות מוצקות.
עם זאת, שאלות רבות נותרות פתוחות: האם זה המנגנון היחיד האחראי על המעבר לתפיסה מודעת? ואם לא - מה הם המנגנונים הנוספים? האם מדובר בתופעה מקומית, או שאולי קיימים אזורים נוספים במוח - גבוהים או נמוכים יותר בהיררכיה של עיבוד המידע - המעורבים ב"דליקה" העצבית?
מענה לשאלות אלה יספק הבנה טובה יותר של התפיסה המודעת והקשר שלה לפעילות העצבית - הבנה שתקדם אותנו צעד קטן נוסף בדרך לפענוח אחת התעלומות הגדולות של הטבע: כיצד חוויותינו, שאינן חומריות, ועם זאת כה מוחשיות, מיתרגמות לתהליכים פיסיים המתחוללים במוח.
הכתבה המלאה פורסמה במגזין מכון ויצמן .
לפנייה לכתב/ת 
