מוח של עכבר... בתוך מחשב? המדע חוצה גבול חדש

מה הייתם אומרים אם היה ניתן "לשכפל" מוח של עכבר - לא פיזית, אלא דיגיטלית - ולבצע עליו אינספור ניסויים, בלי לפגוע בבעל החיים? רעיון שנשמע כאילו יצא מסרט מדע בדיוני, הפך למציאות במחקר חדשני שפורסם בכתב העת Nature. צוות חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד, בשיתוף מעבדות מחקר נוספות, הצליחו לייצר תאום דיגיטלי מדויק של קליפת הראייה במוח העכבר - ולמעשה, ליצור סימולציה עצבית שמתפקדת כמו מוח ביולוגי של ממש.

איך יוצרים מוח וירטואלי לעכבר?

הבסיס לכל זה היה שיטה פשוטה ויוצאת דופן: הקרנה של סרטי פעולה לבני אדם - לעכברים. החוקרים הקרינו לעכברים קטעים מסרטים כמו Mad Max, ותוך כדי תיעדו פעילות מוחית מ־900 דקות צפייה, מ־8 עכברים שונים. המידע הזה שימש לאימון רשת נוירונים מלאכותית - בינה מלאכותית - שלמדה לחקות את התגובות המוחיות לגירויים חזותיים חדשים.

בעזרת אלגוריתמים מתקדמים ובסיסי נתונים עצומים, המודל הצליח לא רק לשחזר תגובות למידע מוכר - אלא לנבא כיצד קליפת הראייה תגיב לתמונות וסרטונים שמעולם לא הוקרנו לעכברים האמיתיים.

לא סימולציה - תאום דיגיטלי עם יכולת הכללה עצמאית

בשונה ממודלים קודמים שהתבססו על התאמה לסוג גירוי מסוים בלבד, התאום הדיגיטלי הנוכחי הצליח להכליל. כלומר: הוא "הבין" את העקרונות הבסיסיים של עיבוד חזותי - ויישם אותם על גירויים חדשים. החוקרים מגדירים אותו כ"מודל בסיסי" - כזה שלומד ממידע גולמי ומסוגל לפתור בעיות גם מחוץ לגבולותיו.

המעניין במיוחד הוא שהתאום הצליח לנבא לא רק פעילות עצבית, אלא גם פרטים אנטומיים מדויקים של הנוירונים עצמם - כולל מיקום, תפקוד, והקשרים ביניהם. חלק מהניבויים אומתו בהצלחה באמצעות מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה של קליפת הראייה.

הזדמנות מחקרית חסרת תקדים

למה זה כל כך חשוב? כי כאשר יש בידך מוח דיגיטלי שמתפקד כמו אמיתי - ניתן להריץ עליו מיליוני ניסויים במקביל, לבדוק השערות בקלות, ולמנוע את השימוש המסיבי בבעלי חיים בניסויים. כפי שהסביר החוקר הראשי, פרופ' אנדריאס טוליאס:

"אם יש לך מודל שמדמה במדויק את המוח, אתה יכול לבדוק מראש מהם הניסויים הכי מבטיחים - ולבחור מהם את אלה שראויים לבדיקה במוח החי".

במילים אחרות, חוקרי מוח מקבלים מעבדה חדשה - דיגיטלית, מהירה, מדויקת - שיכולה לקדם את ההבנה של עקרונות האינטליגנציה, בלי להמתין שנים או להשתמש בעשרות עכברים לניסוי בודד.

חברויות בין נוירונים - גילוי מתוך המחשב

התאום הדיגיטלי חשף גם עקרונות שטרם נראו עד כה. במחקר מקביל, השתמשו החוקרים במודל כדי לבדוק כיצד נוירונים מחליטים עם אילו נוירונים אחרים להתחבר. המסקנה הייתה מפתיעה: העדפת הקשר אינה בהכרח על בסיס מיקום - אלא על בסיס תוכן. נוירונים שהגיבו לאותו גירוי (כמו צבע מסוים או תנועה ייחודית) נוטים להתחבר זה לזה - ממש כמו בני אדם שיוצרים קשרים על בסיס תחומי עניין משותפים.

הצצה לעתיד הנוירולוגיה - ואולי גם להבנת המוח האנושי

השלב הבא: הרחבת המודלים לאזורים מוחיים נוספים, לבעלי חיים מתקדמים יותר, ובשאיפה - גם לתאומים דיגיטליים של חלקים במוח האנושי. הרעיון של מפת מוח דיגיטלית, ניתנת לשכפול ולבדיקה - נמצא כבר מעבר לאופק.

"אנחנו פותחים את הקופסה השחורה של המוח - ומתחילים סוף סוף להבין איך הוא באמת חושב", סיכם טוליאס.