מדענים בארצות הברית עשו צעד אחד ענק לקראת היום שבו מכונות תוכלנה לקרוא את מחשבותינו.
היכולת לחבר מחשב לראשו של אדם ולקרוא את מחשבותיו נשמעת מדע בדיוני, אך לא מן הנמנע שבעתיד הלא כל כך רחוק נוכל לעשות את זה. אל תיבהלו – זה לא אומר שבעתיד יותקנו לכולנו שקעי USB בראש. נכון לעכשיו מדובר בצעד הרבה יותר קטן, ובכל זאת מדהים: פריצת דרך שהשיגו לאחרונה מדענים שהצליחו לנבא בהסתברות גבוהה מאוד באיזו תמונה מסתכלים הנבדקים, על פי ניתוח מידע שנאסף ממוחם. את היישומים המעשיים אתם יכולים כבר לדמיין בעצמכם.
איך קוראים את המוח?
קריאת מוח היא תחום חדש ומתפתח במדעי המוח שעוסק במעקב אחר תהליכי מחשבה באמצעות שיטות של הדמיה מוחית. אחת משיטות ההדמיה המוחית המתקדמות והאינפורמטיביות ביותר היא ההדמיה הפונקציונלית (Functional Imaging).
איך פועלת ההדמיה הפונקציונלית? תהליכי המחשבה במוח מלווים בפעילות חילוף חומרים (למשל צריכת חמצן) מוגברת של התאים המעורבים בעיבוד המידע – למשל צריכת חמצן מוגברת. כמו כל תא אחר בגוף שצורך אנרגיה לשם פעילותו, גם תא העצב (נוירון) צורך משאבים רבים יותר כשהוא "חושב" לעומת נוירון שנמצא במנוחה. לכן, אזור במוח שיש בו ריכוז של תאי עצב שעוסקים בפעילות חשיבה נמרצת יזדקק למשאבים רבים יותר מאזורים אחרים שרוב תאי העצב בהם נמצאים במנוחה.
את המשאבים האלה מקבלים תאי העצב בעיקר ממחזור הדם, ולכן אספקת הדם אליהם גוברת בשעה שהם פעילים. מעקב אחר זרימת הדם באזורים שונים במוח מספקת לפיכך מדד עקיף אך עשיר במידע על הפעילות המוחית שלנו.
MRI ראש | אנימציה: דווין ריד; לקוח מוויקיפדיה
ההדמיה הפונקציונלית, באמצעות דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI), מתבססת על ההבדל בין התהודה המגנטית של דם מחומצן לבין זה של דם לא מחומצן. ההדמיה בשיטה הזו מזהה בזמן אמת אלו חלקים במוח נוטלים חלק בפעילויות מחשבתית כגון קריאה או שינון, על ידי מיפוי זרימת הדם המחומצן אליהם. לדוגמה, אם מבנים, תבניות או תהליכים ספציפיים במוח פעילים בזמן שאנו שומעים את התקליט האחרון של הראפר קניה וסט, משננים חומר למבחן או סתם מדמיינים משהו להנאתנו, אזורים מסוימים במוח "יידלקו" על מסכי מכשיר ההדמיה וילמדו איזה מבנים ואיזה תהליכים במוח מעורבים בפעולה הקוגניטיבית הזו. כך אפשר ללמוד רבות על מעורבותם של חלקים שונים במוח בתהליכי המחשבה השונים.
כל זה היה נכון עד לפני כמה שנים. כיום חוקרי המוח מאמינים שבמידע מניסויי ההדמיה הפונקציונלית מסתתר מידע הרבה יותר רב משסברו בעבר. נעשה מאמץ רב לנתח את המידע המתקבל מניסויי ההדמיה הפונקציונלית, בתקווה להבין את העקרונות שעליהם מבוססים מנגנוני עיבוד המידע העצבי. כלומר, החוקרים אינם מנסים להבין איזה חלק במוח אחראי על עיבוד מידע מסוים (למשל חלק פלוני במוח אחראי ליכולת לקרוא ספר), אלא מתרכזים בשאלה איך קבוצה של תאים פועלת כדי לעבד את המידע.
ממחקרים מהסוג הזה התברר למשל שתאי עצב מסוימים באזורים מסוימים של המוח מגיבים לאספקטים ספציפיים מאוד של גירוי חזותי, כמו הניגוד בין מקטעים בהירים וכהים. הדמיה של הפעילות המוחית בתאים האלה מספקת מידע רב על המידע החזותית שמעובד בתאים הללו בכל רגע. כשאדם מתבונן בתמונה ניתן לקבוע שהפעילות המוחית שלו "מקודדת" את התמונה שבה הוא מתבונן, והאתגר הוא כמובן לפענח את הקוד הזה.
עיבוד מידע חזותי
במחקר פורץ דרך שפורסם לאחרונה בכתב העת "Nature" אימנו החוקרים אימנו תוכנת מחשב לזהות איך מבנים עצביים מגיבים לגירויים חזותיים שונים, על סמך ניתוח של מידע מניסוי שבו מתנדבים התבוננו ב-1,750 תמונות שונות, בזו אחר זו, כשהם מחוברים למכשיר fMRI. המידע שנאסף מתגובותיהם של המתנדבים לכל התמונות שימש ליצירת מודל כללי ששואף לנבא איזה פעילות מוחית תתקבל בעת חשיפה לגירויים חזותיים שונים.
דימות המוח ב-fMRI מהקודקוד עד בסיס הגולגולת | אנימציה: ויקיפדיה
המבחן האולטימטיבי של המודל הוא כמובן אם הוא יצליח לנבא על סמך פעילות מוחית באיזו תמונה בדיוק אדם מתבונן. כדי לבדוק את המודל נתנו החוקרים לנבדקים להתבונן ב-120 תמונות חדשות, שלא הופיעו בסדרה המקורית, והקליטו את הפעילות המוחית שלהם. לאחר מכן הזינו את המידע למודל הממוחשב שפיתחו. ההסתברות הסטטיסטית לנחש מהי התמונה הנכונה הוא 0.8 אחוז בלבד, משום שהמחשב צריך לבחור תמונה אחת מתוך 120. תוצאות הניסוי היו מדהימות – המודל שפיתחו החוקרים הצליח לזהות ב-90 אחוזי הצלחה באיזה תמונה התבוננו הנבדקים.
החוקרים שדיווחו על הניסוי משתעשעים באפשרות שבעתיד יוכלו "לצלם" חלומות של אנשים שיישנו כשהם מחוברים למכשיר ההדמיה. נכון לעכשיו הם מתרכזים בעיקר בניסיונות להבין טוב יותר איך המוח מפענח מידע, ובפרט מידע חזותי.
תובל בן יחזקאל
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
