את הפרצוף נזהה מיד. רק אחר כך נזהה את המברג

פרופ' שאול הוכשטיין מהאוניברסיטה העברית חוקר תהליכי למידה וזיכרון של מידע חזותי. הוא ועמיתיו טוענים, בניגוד לחשיבה המקובלת, כי המהירות שבה אדם מזהה עצמים והמידה שבה הוא זוכר אותם תלויות במידת חשיבותם להישרדותו ולא במידת המורכבות שלהם

אורי ניצן

שלוש דוגמאות מניסויי עיבוד מידע ראייתי.
בתמונה א' זקוק הנבדק לעשירית השנייה,
בממוצע, כדי לבחור את החריג מבחינת הצבע או
ההטיה; בתמונה ב' נדרשת בממוצע שנייה כדי
לבחור את יוצא הדופן – הקו שהטייתו שונה
משאר הקווים בעלי אותו צבע. בתמונה ג'
נדרשת עשירית השנייה לאיתור הפרצוף, שהוא
עצם מורכב יחסית

בניית תמונה של העולם הסובב היא אחת המשימות המסובכות ביותר שמבצע המוח, והמחקר המדעי רק מתחיל לפענח את המנגנונים האחראים לביצועה. מערכת הראייה נדרשת לעבד את תמונת העולם ולבנות ייצוג פנימי שלו. רק אחרי עיבוד התמונה, וגילוי הטמון בה, יכול האדם להגיב לאירועים שמתרחשים סביבו.

פרופסור שאול הוכשטיין מהמרכז הבין-תחומי לחישוביות עצבית באוניברסיטה העברית חוקר תהליכים של לימוד חזותי וזיכרון, המשתתפים בבניית תמונת העולם. תהליכים אלה מתבססים על שינויים בזמן אמת בתאי העצב במוח. "הנושא הכללי שמעסיק אותנו הוא גבולות היכולת של המוח להשתנות", אומר הוכשטיין. "אנחנו מנסים לענות על שתי שאלות מרכזיות: איך בני אדם לומדים באמצעות מערכת הראייה? והיכן מתרחשים תהליכי הלמידה החזותית ואגירת הזיכרון? כדי לענות על

השאלות הסבוכות הללו אנחנו חוקרים את מערכת הראייה בכמה רמות ובכמה שיטות: רישום חשמלי מתאי עצב בודדים, הדמיה מוחית של אזורים שלמים במוח, ומבחנים התנהגותיים שבוחנים את יכולות הלמידה החזותית והזיכרון, המאפשרים לנו לתאר את החוקיות המעצבת את תמונת העולם".

הגירוי הראייתי הראשוני מורכב ממיליוני פוטונים של אור, שנופלים על כל אחד ממאה מיליון תאי הרשתית בעין. כדי לפענח ולזהות את ה"נראה", המוח מנתח היבטים שונים של התמונה בתהליך עיבוד, שמערב יותר משלושים מרכזי ראייה באזורים שונים של המוח. מרכזי הראייה מאורגנים בהייררכיה, ממרכזים נמוכים שבהם מתבצע עיבוד ראשוני של המידע המגיע מהעין, ועד למרכזי ראייה גבוהים שמקנים לייצוג התמונה מאפיינים מופשטים כמו משמעות והקשר. מרכזי הראייה הגבוהים אחראים גם על זיהוי עצמים ותפישת קטגוריות של חיות, בתים, כלים, אוכל, פרצופים וכדומה.

באחד משלבי העיבוד הנמוכים מזהה המוח את הגבולות בין אזורים מוארים לאזורים מוצלים, ועל ידי כך מעניק לתמונה הנראית משמעות ראשונית הקשורה לגבולות בין עצמים שונים או חלקי עצמים. במרכזים הולכים ועולים פעילות תאי המוח כבר מייצגת קווי מתאר (קווים בהטיה זוויתית, במקום ובעובי מסוימים); מקווים אלה נבנה ייצוג של צורות גיאומטריות, שאליהן מתווספים צבע ותנועה. בסוף התהליך מתקבל ייצוג של עצמים מורכבים כמו פנים.

עיבוד המידע הראייתי מתבצע בשתי דרכים עיקריות ומשלימות. הדרך הראשונה
היא "עיבוד במקביל", המתרחש כאשר מערכת הראייה מעבדת במקביל היבטים
שונים של התמונה. בצורת עיבוד זו רק בסוף התהליך מתמזגים יחד הצבע,
התנועה, הצורה, המיקום במרחב ומשתנים אחרים, לכדי תמונה שלמה. הדרך
השנייה מכונה "העיבוד הטורי". בעיבוד מסוג זה עובר המידע ממרכז ראייה
אחד לזה שבא אחריו, כאשר כל מרכז "קולט מידע שמגיע אליו ממרכזים
נמוכים יותר, משדרג אותו ומעביר אותו הלאה למרכזי ראייה גבוהים
יותר", מסביר הוכשטיין. "כשאדם קורא עיתון, למשל, מרכזי הראייה בונים
קווים מהנקודות השחורות שמודפסות על הדף, מהקווים מורכבות האותיות,
מהאותיות מלים, ומהמלים משמעות".

תיאוריית הלימוד החזותי הקלאסית מניחה שקל לנו יותר לזהות ולזכור צורה
פשוטה או תכונה מסוימת של תמונה, מאשר צורה מורכבת. כך למשל, בתמונה
א' אנחנו מזהים תוך כעשירית השנייה את יוצא הדופן, בין אם מדובר בצבע
החריג של הקו ובין אם מדובר בהטיה הזוויתית השונה שלו במרחב. "לעומת
זאת", מסביר הוכשטיין, "זיהוי החריג בתמונה ב' הוא משימה קשה יותר.
כאן התמונה מורכבת יותר, ומערכת הראייה חייבת לעבד במקביל מידע שקשור
לצבע ומידע שקשור להטיה זוויתית, ולחבר את תוצאות העיבודים האלו עבור
כל קו בנפרד. במקרה הזה המתבונן נזקק בממוצע לשנייה שלמה כדי לגלות
את החריג".

לפי התיאוריה הקלאסית זמן הזיהוי של עצם עולה ביחס ישיר למורכבות שלו
ולמספר העצמים בשדה הראייה שבתוכם נדרש הצופה לבודדו. הוכשטיין
ועמיתתו ד"ר מירב אחישר, אף היא מהמרכז לחישוביות עצבית, פיתחו בשנים
האחרונות תיאוריה שמגדירה מחדש את תהליכי הלמידה והזיכרון החזותיים,
ומציעה אלטרנטיווה לעקרון המורכבות. "אנחנו סבורים שמהירות הזיהוי של
עצמים, והזכירה שלהם, לא תלויים בפשטות העצם אלא דווקא במידת החשיבות
והרלוונטיות שלו לחיינו", מסביר הוכשטיין. "המוח משתמש הן בעיבוד
במקביל והן בעיבוד טורי, אבל המידע שחודר למודעות ונאגר בזיכרון מגיע
בראש ובראשונה ממרכזי הראייה הגבוהים. התוצר הסופי של העיבוד הוא זה
שחודר ראשון למודעות שלנו".

כאשר החוקרים ביקשו מנבדקים להביט בקבוצת עצמים כמו זו שבתמונה ג'
ולגלות את הפרצוף – פעולה חיונית להישרדות של בני אדם – הם ביצעו את
המשימה תוך עשירית שנייה, מהירות דומה לזו שנדרשת כדי לגלות צבע או
זווית הטיה יוצאי דופן. "כשביקשנו מהם לגלות עצם פחות 'חשוב' כמו כלי
עבודה, הם נזקקו לזמן ארוך יותר", אמר הוכשטיין. זאת, על אף
שהמורכבות של פנים אנושיות גבוהה בהרבה מזו של עצמים אחרים.

לדברי הוכשטיין, "הנחת העבודה שגיבשנו היא שהמוח מאתר, מזהה וזוכר את
'העיקר', ומוחק ושוכח את הטפל שנמצא בסביבה שלו. בבדיקה שערכנו מצאנו
שהנבדקים לא מצליחים לזכור ולזהות עצמים נוספים שמסודרים סביב הפרצוף
שגילו; הם גם לא זכרו את הפרטים המדויקים של הפנים עצמם. הזיהוי
המהיר של העיקר כרוך בחוסר מודעות לפעילות באזורים נמוכים יותר של
מערכת הראייה".

נדבך חשוב בביסוס התיאוריה החדשה היה חקר הפיסיולוגיה של מערכת הראייה
והתכונות של תאי העצב ברמות השונות בהייררכיה. במחקרים רבים על מערכת
הראייה נרשמה הפעילות החשמלית המתעוררת בתאים אלה במוחותיהם של חיות
מעבדה, בתגובה להצגת תמונות פשוטות או מורכבות. אפשר, למשל, ללמד
קופים לזהות צורה מסוימת, כמו פרצוף, ולנגוע בה באצבע כשהיא מוצגת על
גבי מסך המחשב. רישום הפעילות החשמלית במהלך הלימוד, או תוך כדי
זיהוי תמונת העצם, איפשר לחוקרים לאתר מרכזי ראייה המעורבים בלמידה
ובזיהוי עצמים.

"האלקטרודות שחוקרים ממקמים במוח אינן מגרות תאי עצב", מדגיש
הוכשטיין, "אלא רושמות את הפעילות החשמלית הטבעית. הקופים לא מרגישים
דבר כיוון שבמוח אין קולטנים לכאב, ורמת הבטיחות הגבוהה של השיטה
מאפשרת לרופאים לבצע רישום חשמלי דומה גם בחולים עם תסמונות
נוירולוגיות מסוימות".

בשלב הבא נבדקה רמת ההתאמה בין הממצאים בקופים למערכת הראייה של בני
אדם. "ערכנו לנבדקים בדיקות הדמיה מוחית מסוג ,fMRI בשעה שהם התבוננו
בתמונות של עצמים שונים על מסך מחשב. בבדיקה אפשר לראות את אספקת הדם
לאזורים השונים של המוח, וככל שאזור פעיל יותר זרימת הדם אליו חזקה
יותר. באמצעות בדיקת fMRI הוכח שקיים מתאם בין מיקום מרכזי הראייה של
האדם, הפעילים במהלך זיהוי פרצופים, למיקום אותם המרכזים אצל הקוף",
אמר הוכשטיין. פעילות זו זוהתה בכמה אזורים באונה האחורית-הצדדית של
המוח. אלה אזורים שהפגיעה בהם גרמה בכמה מקרים לאובדן היכולת לזהות
פרצופים. דוגמה מפורסמת לפגיעה מהסוג הזה מתוארת בספרו של הנוירולוג
האמריקאי אוליבר סאקס, "האיש שחשב שאשתו היא כובע".

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~442901389~~~174&SiteName=hayadan