“תקציב האנרגיה של המוח קבוע – זו הסיבה לכך שנגרם ‘עיוורון תפיסתי’ הגורם לתאונות”

קבוצת מחקר בראשותה של פרופ’ נילי לביא מיוניברסיטי קולג’ בלונדון גילתה באופן ישיר את המסלול במוח שגורם לעיוורון תפיסתי זמני, שבמהלכו אותות אזהרה חשובים לא מגיעים למוח למרות שהחושים קולטים אותם. בשיחה עם אתר הידען מסבירה פרופ’ לביא כי לתכונה זו יש השלכות על מה שמכנים הגורם האנושי בתאונות דרכים עבודה ובית, שגיאות רפואיות ועוד

“יכולת החישוב של המוח קבועה, ולכן אם הוא עמוס, נוצר עיוורון קשבי שבו העין רואה אך המוח לא מעבד”. כך עולה ממחקר שהתפרסם השבוע (3 באוגוסט 2020) בכתב העת Journal of Neuroscience. בראש המחקר עמדה פרופ’ נילי לביא, מומחית למדעי המוח מיוניברסיטי קולג’ בלונדון.

“מגבלות על יכולת תפיסתית גורמות לתופעות שונות של עיוורון תפיסתי. במחקר אנו מציעים חישוב נוירופיזיולוגי, המייחס את יכולות התפיסה הללו באופן ישיר למגבלות המטבוליזם התאי המוחי. הנחנו כי אספקת האנרגיה המוחית הכוללת נותרה קבועה, ללא קשר לדרישה המנטאלית של המשימה, ולכן נדרש מנגנון קשב לוויסות רמות המטבוליזם התאי בהתאם לדרישות המשימה. עומס תפיסתי מוגבר במשימה (הטלת ביקוש רב יותר לחישובים עצביים) אמור לגרום אפוא להגברת חילוף החומרים באיזור שבו מתבצע העיבוד, ולהפחתת חילוף חומרים המשתתפים בעיבוד באיזורים אחרים במוח הם העיבוד נעשה ללא הכוונה.” כותבים החוקרים במאמר.

“כדי לבחון זאת עקבו החוקרים אחר רמות של חומר המשתתף בתהליך חילוף החומרים המתבצע בנוירונים שבקליפת המוח – האיזור שבו מתבצע העיבוד החזותי אצל משתתפים משני המינים. החומר, ציטוכרום C אוקסידאז (OxCCO) הוא סמן תוך תאי. כדי למדוד את רמתו, השתמשו החוקרים במכשיר לא פולשני – ספקטרוסקופ רחב פס בתחום האינפרה אדום הקרוב. המשתתפים ביצעו משימת חיפוש חזותית רציפה מהירה תחת עומס תפיסתי גבוה (חיפוש מורכב אחר שילוב של תכונות) או עומס נמוך (חיפוש של פריטים שתכונותיהם בולטים). חיפושים לא רלוונטיים הוצגו למחצית אקראית של המשתמשים.”

מסתבר שרמות ה- OxCCO באזורי קליפת המוח החזותית הגיבו לגירויי כאשר המשימה דרשה עומס גבוה, לעומת מקרים של עומס תפיסתי נמוך, ואילו רמות ה- OxCCO באיזורים המבצעים עיבוד ללא השגחה הופחתו באופן משמעותי. “ממצאים אלה מנעידים על מנגנון פיצוי קשב המסדיר את רמות חילוף החומרים בהתאם לדרישות העיבוד. יתרה מזאת, הם מספקים עדויות חדשות לההנחה הרווחת כי רמות המטבוליזם הכללי של המוח נשארות קבועות ללא קשר לרמות העומסים.”

בראיון לאתר הידען מסבירה פרופ’ לביא: “רצינו לגלות את מקור המגבלה הקוגניטיבית והתחושה שיש למוח שלנו קיבולת מוגבלת לעיבוד אינפורמציה.”

“מחקרים רבים הראו עד היום שיש למוח שלנו קיבולת מוגבלת, והדבר בולט במקרים של עומס גבוה אז אנו חווים עוורון או חרשות תפיסתית בלתי מכוונים. המטרה שלנו הפעם היתה למצוא באופן ישיר את הסיבות לתופעות הללו. לשם כך השתמשנו בשיטה שמאפשרת לנו לבודד את אחד האנזימים העיקריים במיטוכונדריה של הנוירונים השתתף בשרשרת המטבוליזם של החמצן בתא. ההשערה שלנו הייתה שהמקור לקיבולת המוגבלת של יכולת העיבוד הוא מגבלת האנרגיה המטבולית שהמוח מקבל. אף על פי שהמוח מקבל כמות גדולה של כ-20% מכלל האנרגיה המטבולית של הגוף אפילו במצב מנוחה, אין לו אפשרות להעלות את צריכת האנרגיה כאשר הוא נדרש למשימות מנטליות מורכבות.”

“מכאן יוצא שהאנרגיה היא משאב מוגבל שהמוח חייב לעשות שקלול תמורות (Trade Off) של תשומת הלב.. אם משימה כלשהי דורשת יכולת חישוב גבוהה יותר, לא נשארת מספיק קיבולת למשימות אחרות.
אם מתרחש משהו שאמור להתריע בפנינו ואנחנו לא שמים לב זה לא בגלל שאיננו רואים אותו. העיין רואה, אך המוח לא יכול לעבד את המידע החזותי הזה כי לא נשאר אנרגיה לנוירונים להגיב למידע החדש שנמצא מחוץ למיקוד.”

האסוציאציה הראשונה שחשבתי עליה בהקשר זה היא שכחת ילדים ברכב ובכלל הגורם האנושי בתאונות האם לכך הכוונה?

פרופ לביא: “זה מסביר מדוע אנשים לא רואים מכונית או אופנוע המתקרבים אליהם או הולך רגל העומד לחצות את הכביש, כאשר הקשב שלהם מופנה לדבר אחר. זה עיוורון ממשי. לא מספיק שיש גירוי של העין – כלומר שהעין שלנו מסתכלת לכיוון. כדי לראות המוח צריך לעבד את התמונה בקליפת המוח החזותית אבל כדי שהנוירונים שם יגיבו הם צריכים לקבל אנרגיה, שנלקחה למשימה אחרת. הראינו את העיוורון הלא מתוכנן הזה במחקרים קודמים בהם שתמשנו ב-fMRI. בניסוי הפעם לא בדקנו את ההשפעה על הזכרון, במקרה של שכחת ילד ברכב, אבל לא צריך רק להסתמך על הזכרון. כדי לשכוח ילד, צריך גם לא לשמוע אותם ברקע. אם התינוק בוכה בכי עצום כמובן שנשמע אבל אם עשה קולות קטנים חמודים, השמיע קול לא נקלוט את. זה מתחיל ברמות יותר בסיסיות יותר של אי תפיסה של פרטים שלא מתרכזים בהם. זו גם עובדה סטטיסטית שמתוך תאונות הדרכים בהם אשם הגורם האנושי מרבית התאונות נובעות מחוסר תשומת לב של הנהג.”

איך פותרים את זה?
“צריך לדאוג לסדר עדיפויות בנהיגה, ולא לנסות למשל להסתכל על מסך הווייז אם לא בטוחים בדיוק לאן לפנות בצומת מורכבת. עדיף להגיע למקום הלא נכון (ולתקן אחר כך) מאשר לא להגיע בכלל.”
“ולא רק בנהיגה. כבר היו מקרים שבניתוח מורכב, מנתחים שהיו עסוקים במשימה מסויימת לא שומעים את סימני האזהרה, כמו באחד המקרים שבהם מנותחת נפטרה כי הם לא קלטו שיש לה מחסור בחמצן במוח, למרות שההתראות היו בולטות.”

אולי עדיף לעבור למכוניות אוטונומיות ובכך לנטרל את הגורם האנושי?

“מאז 2010 אני עובדת עם חברת טויוטה במסגרת האוניברסיטה. מאז 2017 אני גם עובדת בחברת mindvision המפתחת בינה מלאכותית למכוניות. בחמש השנים האחרונות אני חברה בקבוצת מחקר הממומנת על ידי חטיבת הטכנולוגיה החכמה והמחוברת של יגואר-לנדרובר. התקדמנו המון, אך עדיין יש לבינה המלאכותית מגבלה. יש הרבה מקרים שבהם התבונה המלאכותית לא תדע כיצד לנהוג כיוון שלא נתקלה במצב דומה במהלך לימוד המכונה. היו גם תאונות כדוגמת התאונה המפורסמת של טסלה שבה הנהג צפה בסרט של הארי פוטר, ולא שם לב לסימני האזהרה שהופעלו כאשר המכונית ביקשה להעביר אליו את השליטה. גם למכוניות יש בעיית אנרגיה – אי אפשר להתקין בהן מספר בלתי מוגבל של מעבדים גרפיים (GPU) בגלל המשקל,” מסבירה פרופ לביא.

(במאמר מוסגר, זו הסיבה שמכוניות אוטונומיות מסוגלות להסתדר בעיקר בכבישים בין עירוניים, או בכבישים עירוניים שתוכננו במיוחד ואשר אליהם עברה הכשרה בלמידת מכונהץ ולמרות התפתחויות בתחום המיחשוב לרכב, המכשול הזה עדיין מונע מכוניות אוטונומיות בדרגה 5, גם בתוספת התפתחות של התקשורת בין הרכב לבין התשתית והמכוניות האחרות בכביש – כלומר מכוניות אוטונומיות בכל מצב. שא.ב.)

כולנו צריכים להיזהר ולהימנע מפעולות קריטיות הדורשות ריכוז כאשר איננו מרוכזים, עכשיו אנו לפחות יודעים מה הסיבה לכך.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• הפעילות המוחית שלנו בזמן שינה יכולה להעיד מתי אנחנו חולמים
  
• כיצד המוח מציב גבולות לחיפוש בזיכרון?
• האינטרנט של המוח
• פשוט להוסיף זיכרון / מסימיליאנו די ונטרה ויורי ו’ פרשין