האופן שבו המוח מתמודד עם מידע שאינו מסונכרן בזמן

מחקרים חדשים חושפים את האופן שבו המח מתמודד עם מידע שאינו מסונכרן בזמן. לממצאי המחקרים חשיבות רבה בהבנת תופעות עצביות שקשורות לבעיות בתזמון מידע תחושתי, כמו למשל בטרשת נפוצה והזנחת צד, ובשיקום המטופלים שסובלים מהן. בנוסף, הממצאים יובילו לפיתוח טכנולוגיות חדישות לניתוחים באמצעות מערכות רובוטיות ממרחק רב.

שני מחקרים חדשים מלמדים על האופן שבו המח מייצג משוב תחושתי מושהה, כלומר, מידע תחושתי שחוזר אל המוח לעיבוד בזמן מאוחר מהרגע בו התרחש האירוע שהוביל אליו. מעבר להבנה של האופן שבו המח מבצע אינטגרציה בין החושים, לממצאים אלה יש חשיבות בהבנה של תופעות עצביות הקשורות לבעיות בתזמון מידע תחושתי, למשל טרשת נפוצה והזנחת צד (העשויה להופיע בעקבות שבץ מוחי), ובשיקום המטופלים אשר סובלים מהן. יתרה מכך, הממצאים האלו יובילו לפיתוח טכנולוגיות חדישות לניתוחים באמצעות מערכות רובוטיות ממרחק רב.

המחקרים נעשו כחלק מעבודת הדוקטורט של ד”ר גיא אברהם, בהנחייתם של ד”ר אילנה ניסקי ופרופ’ אמיר קרניאל ז”ל מהמחלקה להנדסה ביורפואית, וד”ר ליאור שמואלוף מהמחלקה למח וקוגניציה ומרכז זלוטובסקי לחקר העצב באוניברסיטת בן-גוריון בנגב. הם נעשו בשיתוף פעולה עם ד”ר פיראס מוואסי (Johns Hopkins University), ד”ר רז לייב, פרופ’ עופר דונחין, ד”ר אסף פרסמן (אוניברסיטת בן-גוריון) ופרופ’ סנדרו מוסא-איבלדי (Rehabilitation Institute of Chicago ). המחקרים נעשו במסגרת מימון הקרן הדו-לאומית למדע ישראל-ארה”ב (BSF), הקרן הלאומית למדע (ISF) ויוזמת הרובוטיקה החקלאית, ביולוגית וקוגניטיבית של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

ד”ר אילנה ניסקי: “כאשר מקיימים אינטראקציה עם הסביבה, כמו למשל בנקישה על הדלת, המערכת התחושתית בגופנו קולטת ומעבדת אותות מחושים שונים: אנו מרגישים את שרירי הזרוע המורמת נמתחים, אנו רואים את האצבעות מתנגשות בדלת, שומעים את הנקישה, וחשים את הכוח שמתקבל במפרקי האצבעות. למרות שמקור כל האותות באירוע יחיד – הנקישה – כל אחד מהם מגיע למח ומעובד בו במהירות שונה, כך שמתקבלות השהיות בין האותות שמקורם בחושים שונים. התופעה הזו טבעית, והעובדה שאנו תופסים את אירוע הנקישה כאירוע יחיד מעידה על כך שהמח מצליח להתמודד עם השהיות אלו. אולם, לא ברור כיצד הוא עושה זאת: האם הוא משתמש בשעון פנימי שמאפשר לו לייצג את ההשהיה כהפרש זמן בין המידע הנוכחי והמושהה? או שהוא משערך אותה רק על סמך המידע הנוכחי שזמין לו באותו רגע?”.

באחד המחקרים, החוקרים בחנו את האופן שבו המח מתמודד עם משוב כוח מושהה. תמונתו של דני מכליס, צלם האוניברסיטה, נבחרה לייצג את המחקר בשער כתב העת Journal of Neurophysiology. במסגרת המחקר, נבדקים ביצעו תנועות ישרות לעבר מטרה, ובשלב מסוים החוקרים הפריעו לתנועה שלהם על ידי הפעלת כוח בכיוון מאונך לכיוון התנועה באמצעות זרוע רובוטית. העוצמה של כוח זה הייתה תלויה במהירות של תנועת היד כמה עשרות מילישניות אחורה (מהירות מושהית). הנבדקים אמנם הצליחו להתמודד עם הכוח המושהה וחזרו לבצע תנועות ישרות למרות הנוכחות של הכוח. אולם, החוקרים מצאו שהמח לא מצליח לייצג את הכוח כתלוי רק במהירות המושהית, אלא רק כשילוב בין המהירויות – הנוכחית והמושהית.

במחקר השני, שהתקבל לפרסום בכתב העת eNeuro, החוקרים בחנו את האופן שבו המח מתמודד עם משוב ראייתי מושהה. נבדקים שיחקו במשחק פונג וירטואלי: בהזזת היד שלהם, הם שלטו בתנועת מחבט על המסך והתבקשו לחבוט בכדור שנע במישור. במהלך הניסוי, השהו החוקרים את תנועת המחבט ביחס לתנועת היד (בדומה למה שקורה בעבודה עם מחשבים איטיים). לאחר שהנבדקים שיחקו זמן מסוים בסביבה המושהית, נמצא שהם מבצעים תנועות ארוכות יותר מאלו שביצעו לפני כן. כלומר, המח של הנבדקים לא הצליח לפרש את ההשהיה בין תנועת היד ותנועת המחבט כהפרש זמנים, אלא כעיוות מרחבי של הקשר ביניהם.

ד”ר גיא אברהם הסביר שמחקרים אלו מעידים על כך שהתמודדות עם השהיה במהלך ביצוע פעולות מוטוריות לא בהכרח נעשית באמצעות שימוש בשעונים פנימיים שמודדים זמן, אלא על ידי ייצוג שמבוסס על מידע נוכחי. כאמור, למסקנה זו ערך רב בהבנת תופעות עצביות ופיתוח טכנולוגיות רפואיות רלוונטיות לטיפול ושיקום.