מחקר במרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח
מוחות בגוף: תחושה, תפיסה ומודעות בבריאות ובמחלות
נראה שהנפש והגוף חיים בתחומים שונים מאוד, אך הם (כמעט) בלתי נפרדים – זהו המקור לבעיית גוף-נפש. מדעני ELSC מבצעים מאמץ מרוכז לטפל בקשר בין מוחות וגופים על ידי לימוד הן את אופי התפיסה על ידי המוחות מחד גיסא, והן את היסודות הביולוגיים הבסיסיים שלהם מאידך.
חוקרי מרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח עוסקים בשאלות כגון: כיצד אנו מעלים ותופסים באופן מודע מודל קוהרנטי של העולם סביבנו, המבוסס על מידע עקיף ומורכב המגיע לאיברי החישה שלנו בצורה של פוטונים, כימיקלים, גלי לחץ וחושים אחרים. גירויים? מדוע מחלות מוח, מכאב כרוני ושבץ מוחי ועד מחלות מוח ניווניות וסכיזופרניה, משנות את השטף של האינטראקציה הזו עם העולם?
חקירות אלו על תחושה ותפיסה עשויים לאפשר לשפר מאוד את איכות חייהם של מיליוני אנשים. פעולה זו מתחילה במחקר המדעי שנעשה במרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח, הכולל מחקר של עיבוד חושי ברמות של נוירונים בודדים, מעגלים עצביים ואזורי מוח שלמים, כמו גם האינטראקציות המורכבות בין אזורים שונים במוח שבסופו של דבר מייצרים תפיסה מודעת.
מעבדות מחקר קשורות
מרב אחיסר, לילך אביטן, אלכסנדר בישטוק, יורם בורק, עמי ציטרי, ליאון דאואל, שאול הוכשטיין, מתי יהושע, יונתן לוונשטיין, מיכאל לונדון, ערן לוטם, ברוך מינקה, עדי מזרחי, ישראל נלקן, עידן שגב, חיים סומפולינסקי, נפתלי תשבי, יאיר וייס, אהוד זהרי.
מהחלטה לפעולה: כיצד מוחות מייצרים ושולטים בתנועות
היכולת המדהימה שלנו לנוע בחלל ולתקשר עם הסביבה מחייבת את המוח לעבד מידע במהירות מדהימה. אנו יכולים להעריך את המורכבות של המערכת המוטורית שלנו על ידי השוואתה למכשירים מלאכותיים. בעוד שהמחשבים של היום עולים על בני האדם במשימות שנחשבו בעבר כשיא האינטליגנציה האנושית, כמו משחק שח, היכולת המוטורית האנושית עדיפה על כל מערכת רובוטית קיימת. מורכבות המערכת המוטורית והחישובים שהיא מבצעת מתגלים עוד יותר כאשר המערכת נפגעת. הפרעות בשליטה מוטורית הנגרמות על ידי מחלה (למשל, מחלת פרקינסון) או פציעה (למשל, פגיעה בחוט השדרה) הן הרסניות, ומשפיעות כמעט על כל צורות ההתנהגות, והטכניקות הטיפוליות הנוכחיות מוגבלות.
תנועות רצוניות נוצרות על ידי הפעלה מתוזמרת של שרירים רבים להשגת מטרה. עם זאת, הפעלת שרירים היא רק התוצאה הסופית של מספר תהליכים הכוללים החלטה על מעבר, הערכה של תוצאות חלופיות, תכנון אסטרטגיה וביצוע סופי. תהליכים אלו מיושמים על ידי זרימה דינמית של מידע דרך לולאות משוב מרובות המיושמות על ידי אינטראקציות בתוך ובין מרכזי מוח רבים. מצב זה מציב אתגר גדול לחקר הפיכת החלטות למעשים. התמודדות עם אתגר זה דורשת גישה שיתופית, אינטגרטיבית ורב-תחומית.
תוכנית המחקר של בקרת מוטורית של מרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח שואפת לפצח את הקוד המוטורי. תוכנית מחקר זו משתרעת על פני מערכות מוטוריות שונות, החל מזחל דג הזברה הפשוט ועד למערכת האנושית המורכבת, ומספקת הזדמנות ייחודית להעביר ולשלב ידע במטרה לחלץ כללים כלליים השולטים במערכת המוטורית. מדענים במרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח מבקשים לא רק לשפר טכניקות טיפוליות נוכחיות, כגון גירוי מוחי עמוק, אלא גם לעבוד לפיתוח גישות חדשות לטיפול בהפרעות מוטוריות באמצעות זיהוי מטרות חדשות לניטור והתערבות, כולל פיתוח מוח טוב יותר- ממשקי מכונה.
מעבדות מחקר קשורות
יואב אדם, לילך אביטן, חגי ברגמן, יורם בורק, עמי ציטרי, ענבל גושן, מתי יהושע, מיכאל לונדון, יונתן לוונשטיין, ערן לוטם, אביב מזר, דוד עומר, יפעת פרוט, חיים סומפולינסקי, נפתלי תשבי, אילון ועדיה, יוסף ירום.
בינה מלאכותית וביולוגית: העברת בינה מלאכותית לשלב הבא
ההתקדמות הטכנולוגית האחרונה חוללה מהפכה בתחום הבינה המלאכותית (AI). מסדי נתונים גדולים ויכולות מחשוב משופרות אפשרו בניית מערכות בינה מלאכותית שלראשונה יכולות לפתור בעיות בחיים האמיתיים בראייה, דיבור ושפה, במקרים מסוימים במקביל ליכולות של בני אדם. רבים מההתקדמות הללו מבוססות על אלגוריתמי למידה בהשראת המוח הנקראים למידה עמוקה (DL). עם זאת, ה-AI הנוכחי עדיין רחוק מהאינטליגנציה האנושית מבחינת גמישות, עומק, רוחב ומהירות למידה. התפתחויות אלו מציבות הזדמנויות ואתגרים חדשים ומלהיבים למדעי המוח. ההתייחסות אליהם תעצב את חקר המוח בעשורים הבאים.
בעוד ש-DL הצליח ביישומים בעולם האמיתי, זו שאלה מאתגרת האם DL הוא מודל בר-קיימא של תפקוד המוח. לדוגמה, מערכות רובוטיות נוכחיות עדיין מוגבלות ביותר ביכולתן לנווט ולפעול בחופשיות בסביבות מורכבות, בעוד שמערכות זיהוי תמונה ודיבור המבוססות על DL פתוחות לתקיפה על ידי דוגמאות יריבות שכמעט ולא יטעו צופה אנושי. לעומת זאת, זה מאתגר ליידע AI על עקרונות חדשים של למידה ואינטליגנציה שעולים ממדעי המוח. החשיפה ההולכת וגוברת של אנשים וציבור לבינה מלאכותית במכשירים יומיומיים מביאה למוקד חד שאלות בסיסיות לגבי אופי האינטליגנציה, התודעה, החופש והאוטונומיה.
חוקרי מרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח מפתחים הבנה תיאורטית של ההצלחות והמגבלות של DL, בודקים את המידה שבה DL הוא מודל בר-קיימא של תפקוד המוח, ומעבירים AI לשלב הבא על ידי זיקוק ההבנה שלנו של תפקוד המוח לעקרונות חדשים של למידה, ידע ייצוגים, חישוב ומודיעין.
מעבדות מחקר קשורות
המוח החולה: אפיון ותיקון
הפרעות מוחיות תורמות יותר ויותר לשכיחות הכוללת של מחלות בעולם. הפרעות נוירולוגיות הן הגורם השלישי בשכיחותו לנכות ומוות באירופה (וכנראה בשאר העולם המפותח). למרות שהעומס של הפרעות מוח גדל עם הגיל, הן מתרחשות בכל הגילאים: אי-טיפוסיות נוירו-התפתחותית כמו אוטיזם ודיסלקציה מתבטאות בילדות; סכיזופרניה ומחלות פסיכיאטריות אחרות נוטות להופיע אצל מבוגרים צעירים, בעוד שהתמכרויות יכולות להופיע בכל הגילאים; ושבץ מוחי, מחלת אלצהיימר ומחלת פרקינסון הם משביתים הפרעות נוירולוגיות הנוטות לפגוע באוכלוסיות מבוגרות יותר. הפרעות הקשורות לתפקוד המוח מייצגות נטל חברתי וכלכלי גבוה ומובילות לביקוש הולך וגובר לטיפולים חדשים וטובים יותר.
במרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח, החוקרים שלנו מתמודדים עם נושאים אלו ודומים על מנת לאפיין את המוח הטיפוסי והלא טיפוסי, להבין הפרעות מוחיות ולפתח אסטרטגיות טיפול ותיקון. מדעני מוח קוגניטיביים משתפים פעולה עם מדעני מוח תיאורטיים כדי לפתח טכניקות חישוב מתוחכמות כדי לאפיין את המאפיינים הקוגניטיביים הלא טיפוסיים של דיסלקציה ואוטיזם, בעוד שביולוגים מולקולריים מאפיינים את החתימות המולקולריות של התמכרות. חוקרי מרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח שיחזרו פתולוגיות מוח באברונים המתפתחים מתאי גזע פלוריפוטנטיים, וביצעו אפיון חלוצי של פתולוגיות של מחלת אלצהיימר מעבר לניוון נוירוני. על ידי פיתוח ושיפור נוסף של טכניקות גירוי מוחי עמוק לטיפול בפרקינסון והפרעות תנועה אחרות, חוקרי מרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח שיפרו את חייהם של אינספור חולים. באמצעות לוקליזציה חזקה של פונקציות שפה מסוימות, בלשנים במרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח מספקים כלים למעקב אחר מהלך הזמן של שבץ מוחי.
התוצאות המרגשות הללו מדגישות את הכלים הבינתחומיים ואת האתוס השיתופי המאפיינים את ELSC, שבו ביולוגים, מדעני מוח קוגניטיביים ומדעני מוח תיאורטיים משלבים כוחות כדי לדחוף את גבולות הטיפול והתיקון במוח.
מעבדות מחקר קשורות
