מדעני מוח מאוניברסיטת קולומביה גילו מעגלים של תאי מוח בזבובי פירות שהופך נתונים חושיים גולמיים לתפיסות צבע. מחקר זה מדגיש כיצד המוח בונה צבע מאורכי גל אור וזיהה נוירונים ספציפיים האחראים לסלקטיביות גוון, חיונית להישרדותם של מינים מסוימים. קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר זבובי פירות חושף מעגלים של תאי מוח שיכולים לעמוד בבסיס האופן שבו יצורים גדולים וקטנים רואים באורכי גל של אור גוונים עשירים במידע.
לתפוס משהו – כל דבר – בסביבה שלך פירושו להיות מודע למה שהחושים שלך מזהים. היום, בפעם הראשונה, אוניברסיטת קולומביה מדעני מוח מזהים מעגלים של תאי מוח בזבובי פירות הממירים אותות תחושתיים גולמיים לתפיסות צבע שיכולות להנחות התנהגות.
ממצאיהם מתפרסמים היום (16 במאי) בכתב העת מדעי המוח בטבע.
"רבים מאיתנו לוקחים כמובן מאליו את הצבעים העשירים שאנו רואים מדי יום – האדום של תות שדה בשל או החום העמוק בעיניו של ילד. אבל הצבעים האלה לא קיימים מחוץ למוח שלנו", אמר רודי בהניה, דוקטורט, חוקר ראשי במכון צוקרמן של קולומביה והמחבר המקביל בעיתון. במקום זאת, היא הסבירה, צבעים הם תפיסות שהמוח בונה מכיוון שהוא הגיוני באורכי הגל הארוכים והקצרים יותר של האור שזוהו על ידי העיניים.
המורכבות של התפיסה
"הפיכת אותות תחושתיים לתפיסות לגבי העולם היא הדרך שבה המוח עוזר לאורגניזמים לשרוד ולשגשג", אמר ד"ר בהניה.
"לשאול איך אנחנו תופסים את העולם נראית כמו שאלה פשוטה, אבל לענות עליה הוא אתגר", הוסיפה ד"ר בהניה. "התקווה שלי היא שהמאמצים שלנו לחשוף עקרונות עצביים העומדים בבסיס תפיסת הצבע יעזרו לנו להבין טוב יותר כיצד המוח מחלץ את התכונות בסביבה שחשובים כדי לעבור כל יום".
חוקרים חשפו מעגלים במוחם של זבובי פירות המאפשרים תפיסת צבע עבורם. קרדיט: מכון צוקרמן של קולומביה
גילויים ברשתות עצביות של זבוב פירות
במאמרם החדש, צוות המחקר מדווח על גילוי רשתות ספציפיות של נוירונים, סוג של תאי מוח, בזבובי פירות המגיבים באופן סלקטיבי לגוונים שונים. גוון מציין את הצבעים הנתפסים הקשורים לאורכי גל ספציפיים, או שילובים של אורכי גל של אור, שהם עצמם אינם צבעוניים מטבעם. נוירונים סלקטיבי-גוון אלו נמצאים בתוך האונה האופטית, אזור המוח האחראי על הראייה.
בין הגוונים אליהם מגיבים נוירונים אלה הם אלו שאנשים יתפסו כסגולים ואחרים התואמים אורכי גל אולטרה סגול (שלא ניתן לזיהוי על ידי בני אדם). זיהוי גווני UV חשוב להישרדותם של יצורים מסוימים, כגון דבורים ואולי זבובי פירות; לצמחים רבים, למשל, יש דפוסים אולטרה סגולים שיכולים לעזור להנחות חרקים לאבקה.
התקדמות במחקר נוירו-מדעי
מדענים דיווחו בעבר על מציאת נוירונים במוחם של בעלי חיים המגיבים באופן סלקטיבי לצבעים או גוונים שונים, למשל, אדום או ירוק. אבל איש לא הצליח להתחקות אחר המנגנונים העצביים שהפכו את סלקטיביות הגוון הזו לאפשרית.
זה המקום שבו הזמינות האחרונה של קונקטום מוח זבוב הוכיחה את עצמה כמועילה. המפה המורכבת הזו מפרטת כיצד כ-130,000 נוירונים ו-50 מיליון סינפסות במוח בגודל פרג של זבוב פרי קשורים זה בזה, אמר ד"ר בהניה, שהוא גם עוזר פרופסור למדעי המוח בקולג' וגלוס לרופאים ומנתחים בקולומביה.
מודלים מתמטיים ומעגלים עצביים
כאשר הקונקטום משמש כאסמכתא – בדומה לתמונה על קופסת פאזל המשמשת כמדריך לאופן שבו אלף חלקים משתלבים זה בזה – החוקרים השתמשו בתצפיות שלהם על תאי מוח כדי לפתח דיאגרמה שלדעתם מייצגת את המעגל הנוירוני מאחורי סלקטיביות הגוון. לאחר מכן הציגו המדענים את המעגלים הללו כמודלים מתמטיים כדי לדמות ולבחון את הפעילויות והיכולות של המעגלים.
"המודלים המתמטיים משמשים ככלים המאפשרים לנו להבין טוב יותר משהו מבולגן ומורכב כמו כל תאי המוח הללו והקשרים ההדדיים ביניהם", אמר מתיאס כריסטנסון, דוקטור, שותף לכותב הראשון של המאמר וחבר לשעבר ב-Dr. המעבדה של בהניה. "עם המודלים, אנחנו יכולים לעבוד כדי להבין את כל המורכבות הזו." כמו כן תרם באופן מכריע לעבודת הדוגמנות ד"ר לארי אבוט, פרופסור וויליאם בלור למדעי המוח התיאורטיים, פרופסור לפיזיולוגיה וביופיזיקה תאית וחוקר ראשי במכון צוקרמן.
תפקידה של הישנות בתפיסת צבע
המודלים לא רק גילו שמעגלים אלה יכולים לארח פעילות הנדרשת לסלקטיביות גוון, הוא גם הצביע על סוג של קישוריות בין תא לתא, המכונה הישנות, שבלעדיה סלקטיביות גוון לא יכולה להתרחש. במעגל עצבי עם הישנות, הפלטים של המעגל חוזרים פנימה והופכים לקלט. וזה הצביע על ניסוי נוסף, אמר אלווארו צאנז-דיז, דוקטורט, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדה של ד"ר בהניה והאחרון המחבר הראשון של הספר. מדעי המוח בטבע עיתון.
"כשהשתמשנו בטכניקה גנטית כדי לשבש חלק מהקישוריות החוזרת הזו במוחם של זבובי הפירות, הנוירונים שהראו בעבר פעילות סלקטיבית גוון איבדו את הנכס הזה", אמר ד"ר צאנז-דיז. "זה חיזק את הביטחון שלנו שבאמת גילינו מעגלים במוח המעורבים בתפיסת צבע."
מסקנה והשלכות עתידיות
"עכשיו אנחנו יודעים קצת יותר על האופן שבו החיווט של המוח מאפשר לבנות ייצוג תפיסתי של צבע", אמר ד"ר בהניה. "התקווה שלי היא שהממצאים החדשים שלנו יכולים לעזור להסביר כיצד המוח מייצר כל מיני תפיסות, ביניהן צבע, צליל וטעם."
הרשימה המלאה של המחברים כוללת את מתיאס כריסטנסון, אלווארו צאנז-דיז, שרה ל. הית', מאיה סאוודרה-וייזנהאוס, אטסוקו אדאצ'י, אלג'ושה נרן, לורנס פ. אבוט ורודי בהניה.
