ნიუ-იორკის უნივერსიტეტის (NYU Tandon) მეცნიერებმა უნიკალური ექსპერიმენტის წყალობით დაადგინეს, თუ როგორ მართავს და აბალანსებს ადამიანის ტვინი მხედველობითსა და სმენით სიგნალებს რეალურ დროში.
ჟურნალ Nature Communications-ში გამოქვეყნებულმა ნაშრომმა აჩვენა, რომ შუბლის წილი (Frontal Cortex) მოქმედებს როგორც ერთგვარი „მოძრაობის მარეგულირებელი“, რომელიც მუდმივად წყვეტს, თუ რომელ სენსორულ ნაკადს მიანიჭოს პრიორიტეტი კონკრეტულ მომენტში.
სამეცნიერო ექსპერიმენტების უმეტესობა, როგორც წესი, გამარტივებულ ლაბორატორიულ ტესტებს გულისხმობს, თუმცა ამჯერად ნეირომეცნიერებმა სრულიად განსხვავებულ მიდგომას მიმართეს. მათ რეალურ ცხოვრებასთან მაქსიმალურად მიახლოებული გარემო შექმნეს და ადამიანებზე დაკვირვებისთვის კინოჩვენება გამოიყენეს.
რა აჩვენა კვლევამ?
კვლევაში მონაწილეობა მიიღო ეპილეფსიის მქონე 19-მა პაციენტმა, რომლებსაც კლინიკური მონიტორინგის მიზნით ტვინში დროებითი ელექტროდები ჰქონდათ იმპლანტირებული. ჰოსპიტალში ყოფნისას პაციენტები უყურებდნენ 12-წუთიან მრავალენოვან მოკლემეტრაჟიან ფილმს, რომელიც შეიცავდა სცენებს ინგლისურ, ბერძნულ, გერმანულ და ფრანგულ ენებზე (უცხოენოვან სცენებს თან ახლდა სუბტიტრები).
ვინაიდან ელექტროდები უშუალოდ ტვინის ქერქზე ან მის შიგნით იყო განთავსებული, მკვლევრებმა შეძლეს ნეირონული პასუხების მილიწამების სიზუსტით ჩაწერა, რაც ბევრად აღემატება სტანდარტული მაგნიტურ-რეზონანსული ტომოგრაფიის (MRI) შესაძლებლობებს.
მონაცემების ანალიზმა აჩვენა, რომ შუბლის წილი სენსორულ ინფორმაციას თანაბრად არ ამუშავებს და მასში მკაფიო შიდა სტრუქტურული დაყოფა არსებობს, სადაც ვენტრალური (ქვედა) რეგიონები გაცილებით ძლიერად რეაგირებენ სმენით (აუდიო) სიგნალებზე, ხოლო დორსალური (ზედა) რეგიონები მეტად არიან ფოკუსირებულნი მხედველობით (ვიზუალურ) ინფორმაციაზე. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ შუბლის წილს აქვს მკაცრად ორგანიზებული რუკა სხვადასხვა ტიპის სენსორული ნაკადების სამართავად და ის მხოლოდ ზოგადი კონტროლის ცენტრი არ არის.
კვლევის ყველაზე საინტერესო ნაწილი
კვლევის ყველაზე საინტერესო ნაწილი ენობრივი ბარიერის გაჩენას უკავშირდება. როდესაც ფილმში პერსონაჟები ინგლისურად (პაციენტებისთვის გასაგებ ენაზე) საუბრობდნენ, ტვინის შუბლის წილი აქცენტს აუდიო სიგნალების დამუშავებაზე აკეთებდა. თუმცა, როგორც კი პერსონაჟები უცხო ენაზე გადადიოდნენ, ნეირონული აქტივობა მომენტალურად ინაცვლებდა ვიზუალურ რეგიონებში — მაყურებლის ტვინი ავტომატურად გადაერთვებოდა სუბტიტრების კითხვაზე, სახის გამომეტყველებისა და ჟესტიკულაციის აქტიურ ანალიზზე.
ტვინის ეს დინამიკური რეაქცია მეცნიერებმა ონლაინ მოხალისეების გამოკითხვითაც დაადასტურეს. მათ შეაფასეს ფილმის თითოეული სცენა და გამოყვეს მომენტები, სადაც სიუჟეტის გასაგებად აუდიო ან ვიზუალური ნიშნები იყო გადამწყვეტი. მოხალისეთა სუბიექტური შეფასებები ზუსტად დაემთხვა პაციენტების ტვინიდან ჩაწერილ ნეირონულ მონაცემებს: ტვინი ცვლის და ხელახლა ანაწილებს სენსორულ პრიორიტეტებს იმის მიხედვით, თუ რომელი წყაროა უფრო ინფორმაციული.
და მაინც, რას გვაძლევს ეს კვლევა?
ეს აღმოჩენა ნათელს ჰფენს ნეირომეცნიერების ერთ-ერთ ძველ კითხვას: როგორ ახერხებს ორგანიზმი მულტისენსორული ინფორმაციის ინტეგრაციას კომპლექსურ, ცვალებად გარემოში. კვლევა აჩვენებს, რომ შუბლის წილი ინფორმაციას უბრალოდ კი არ აერთიანებს პოსტფაქტუმ, არამედ აქტიურად განსაზღვრავს, თუ რომელ სენსორულ ნაკადს მიენიჭოს უპირატესობა მანამ, სანამ ადამიანი გაცნობიერებულ აღქმამდე მივა.
მკვლევართა ჯგუფი აღნიშნავს, რომ ამ მექანიზმის სიღრმისეული გაგება სამომავლოდ დაეხმარებათ ახალი თერაპიული მიდგომების შემუშავებაში იმ პაციენტებისთვის, რომლებსაც აქვთ მეტყველების დარღვევები, აუტიზმი, ყურადღების დეფიციტი ან სმენის დაქვეითება. გარდა ამისა, ტვინის ეს ადაპტაციური უნარი შესაძლოა შთაგონების წყაროდ იქცეს უფრო მოქნილი ხელოვნური ინტელექტის (AI) სისტემების შესაქმნელად, რომლებიც კონტექსტის მიხედვით თავად შეძლებენ აუდიო და ვიზუალურ პარამეტრებს შორის პრიორიტეტების სწორად გადანაწილებას.
კვლევის გარკვეულ შეზღუდვად მეცნიერები მიიჩნევენ იმ ფაქტს, რომ მონაწილეები ეპილეფსიით დაავადებული პაციენტები იყვნენ და ელექტროდების განლაგებაც არა ექსპერიმენტის დიზაინით, არამედ წმინდა სამედიცინო საჭიროებით იყო განპირობებული. თუმცა, პირდაპირი ნეირონული ჩაწერის სიზუსტე მაინც უნიკალურ და იშვიათ შესაძლებლობას იძლევა ცოცხალი ადამიანის ტვინის მუშაობის შესასწავლად.
წყარო: Nature
