דגים ובני אדם: איך פועלת מערכת הראייה

כיצד עובדת מערכת הראייה : מחקר חדש מגלה אוניברסליות בחיפוש החזותי בין דגים ובני אדם

מחקר חדש מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב הראה כי הדרך שבה דגים מבצעים חיפוש חזותי דומה לצורה שבה בני אדם עושים זאת. מחקר זה מספק תובנה חשובה לגבי הצורה שבה מערכת הראיה פועלת

חיפוש חזותי, היכולת למצוא אובייקט ספציפי מתוך הרקע, היא משימה בה בני אדם נתקלים על בסיס יומי. בעודנו מחפשים מכונית במגרש החניה או מפתח בין פריטים רבים על השולחן שלנו, אנו מסתמכים על תכונות חזותיות שמושא העניין שלנו יבדל בהן משאר האובייקטים. יכולת זו לא ייחודית לבני אדם, גם לבעלי חיים, מהצורך למצוא פריטי מזון ועד לאיתור טורפים אורבים, יכולת זו צריכה להיות מדויקת ומהירה כדי להבטיח את הישרדותן.

ביונקים, כולל בני אדם, חשיבותו של החיפוש החזותי הובילה לפיתוח של יכולת מוחית חשובה המאפשרת לסרוק את הסביבה החזותית באופן מקביל. יכולת זו, הנקראת pop-out, מאפשרת לצופה לזהות את מושא העניין במהירות. התיאוריה הרווחת היא שחיפוש מסוג pop-out מבוסס על אוכלוסייה של תאי מוח שביחד יוצרים מפה שמחשבת עבור כל מקום בסביבה החזותית עד כמה הוא שונה מסביבתו. מפה זו מפשטת את הייצוג של הסביבה החזותית ומדגישה את המיקום השונה ביותר מהאזורים הסמוכים אליו. במהלך צפייה מזדמנת, תשומת לבו של הצופה נמשכת לכיוון מיקום זה. במהלך השנים, עבודה רבה הוקדשה להראות כי התאי המיוחדים הללו נמצאים בקליפת המוח, שהוא האזור הגדול ביותר והאחרון להתפתח במוח היונקים.

נכון לעכשיו, רוב המחקר התמקד בקופים ובבני אדם על מנת ללמוד את נושא החיפוש החזותי. עם זאת, מחקר העוסק בבעלי חיים מוקדמים יותר באבולוציה עשוי להביא פרספקטיבה חדשה להבנת המוח האנושי על ידי חקירת נקודות המבט האבולוציונית וההתפתחותית של התנהגויות חשובות מסוג זה.

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature Communications, קבוצת חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בחרה בגישה זו והמחקר החדש התמקד בדגי הקשת, בעלי חיים שאין להן קליפת מוח מפותחת. דגי הקשת מציגים התנהגות ציד מורכבת מבחינה חזותית בכך שהם יכולים לירוק סילון מים על טרף שנמצא בעלווה מעל פני המים. במעבדה הדגים מסוגלים ללמוד להבחין בין מטרות מלאכותיות המוצגות על מסך מחשב במהלך ניסוי. הקבוצה מאוניברסיטת בן-גוריון מינפה את ההתנהגות החזותית יוצאת דופן הזאת כדי ללמוד על נושא החיפוש החזותי בחיה בעלת חוליות מוקדמת יותר מבחינה אבולוציונית.

קבוצת המחקר מהאוניברסיטה כוללת את פרופ’ רונן שגב ואת תלמידת הדוקטורט מור בן-טוב מהמחלקה למדעי החיים, את פרופ’ עופר דונחין מהמחלקה להנדסה ביורפואית ואת פרופ’ אהד בן-שחר מהמחלקה למדעי המחשב.

כפי שמחקר זה מגלה, דגי הקשת יכולים לבצע חיפוש חזותי מסוג pop-out של מטרות נעות. כלומר, הדגים יכולים לזהות מטרה שזזה מהר יותר מהאובייקטים האחרים המוצגים על המסך. חשוב לציין שיכולת ראייה זו לא הושפעה ממספר האובייקטים בתצוגה, ממצא המעיד על חיפוש מסוג pop-out. זוהי העדות הראשונה לחיפוש חזותי מסוג pop-out בחיה שאינה יונק ובאופן ספציפי יותר, לא קוף או בן אדם.

כדי להבין את החישוב הדרוש להתנהגות זו במוח דג הקשת, החוקרים המשיכו והקליטו את הפעילות של תאי מוח מהטקטום האופטי של דג הקשת. הטקטום האופטי הוא האזור החזותי העיקרי ואחד מהאזורים הגדולים במוחו של דג הקשת. אזור זה קיים גם ביונקים, עם זאת, בשל ההרחבה המסיבית של קליפת המוח אצל בני אדם, חלקו היחסי של אזור זה במוחם , כמו גם במוחם של הקופים, קטן יותר. המחקר החדש מראה כי דפוסי הפעילות של תאי המוח של דג הקשת דומים לאלה שנמצאו בקליפת המוח הראייתית של היונקים. משמעות הדבר הוא כי קליפת המוח החזותית אולי אינה מרכיב חיוני ליצירת המפה המייצגת את המיקומים הייחודיים בשדה הראייה.

תוצאות המחקר של הקבוצה מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב מראות שחיפוש חזותי מסוג pop-out קיים בדגים. מחקר זה יכול עשוי להצביע על כך שמנגנון החיפוש המקבילי עשוי להיות נפוץ, ואולי אפילו אוניברסלי, בקרב המערכות החזותיות של בעלי החוליות.

· מצ”ב הקישור למאמר בכתב העת Nature Communications:

http://www.nature.com/ncomms/2015/150310/ncomms7476/full/ncomms7476.html


דילוג לתוכן