תַקצִיר
אֵילוּ אזורים במוח מסייעים לכם לדבּר ולהבין אחרים? ומה לגבי זיהוי פני חבריכם? או זיכרון של הפעם האחרונה שאכלתם את הקינוח האהוב עליכם? במאמר זה נתאר את EduCortex–כלי חינוכי חינמי המאפשר לכם לשחק עם מוח תלת-ממדי, במטרה לגלות כיצד אזורים שונים במוחכם פועלים יחד כדי לסייע לכם לבצע דברים שונים. בלחיצה על המוח התלת-ממדי, יוצגו בפניכם המילים שהכי מקושרות לאזור המוח הנבחר. כמו כן, בהקלדת מילה דוגמת 'שפה', תוכלו לראות את חלקי המוח שקשורים לשפה. פעילותו של EduCortex מבוססת על שימוש במאגר מידע מקוון. מאגר זה בודק באופן אוטומטי יותר מ-14,000 מאמרים מדעיים, על מנת לבחון כיצד התוכן של כל מאמר קשור לאזורים שונים במוח.
מהו EduCortex?
EduCortex הוא כלי חינוכי שמסייע לאנשים ללמוד על אודות המוח. כלי זה מאפשר למשתמשים בו לשחק עם מוח תלת-ממדי, כדי ללמוד אֵילוּ חלקים במוח מבצעים אֵילוּ תפקודים [1].1 כשתבקרו באתר האינטרנט של EduCortex בפעם הראשונה, יקבל את פניכם מוח אנושי צבעוני (איור 1). המוח האנושי האמיתי הוא איבר אפרפר בעל גוון אדמדם בשל זרימת דם, אך המוח שתראו ב-EduCortex הוא צבעוני באופן שאינו משקף את המציאות, כדי לסייע לכם ללמוד. המוח ב-EduCortex מציג את קליפת המוח, שהיא פני השטח החיצוניים של המוח. זהו החלק בראש שהייתם רואים לוּ העור והגולגולת היו מוּסָרִים. שימו לב לכך שהמוח המוצג בכלי זה הוא ממוצע של הרבה מוחות בוגרים, אך מוחות פרטניים מתאפיינים בצורות ובגדלים שונים.
- איור 1 - צילומי מסך ערוכים של EduCortex.
- החלק השמאלי של המוח מוצג, בעוד שהחלק הימני מוסתר בעיקרו. תגיות וקריקטורה של עיניים מציגות את מיקום המוח וכיוונו. צבעי המוח מותאמים לצבעי המילים בענן המילים שלנו (איור 2). כך, אזורי מוח הצבועים באדום הם אלה שמבצעים תפקודים הקשורים בכישורים תנועתיים (תנועה פיזית), ואזורים הצבועים בירוק מבצעים תפקודים הקשורים בזיכרון.
בעת השימוש ב-EduCortex תוכלו ללחוץ על המוח ולגרור אותו כדי לסובב אותו. כמו כן באפשרותכם להשתמש בגלגל הגלילה בעכבר המחשב שלכם (או ללחוץ על הלחצן הימני ולגרור) כדי להקטין את המוח ולהגדילו. כלי מצלמה אחרים ניתן למצוא באמצעות לחיצה על ''Open Controls'' בחלק הימני העליון.2 בחלק הימני התחתון של המסך מופיע ענן מילים. צבעי המילים תואמים לצבעים שאתם רואים במוח. לדוגמה, המילה ''motor'' שמייצגת כישורי תנועה (motor skills–תפקודים שקשורים לתנועה פיזית), צבועה באדום בענן המילים, והאזור המוחי שמעורב בתנועה פיזית צבוע גם הוא באדום. המילים בענן המילים מייצגות את המונחים שמסבירים באופן המיטבי את הפעילות המוחית בכל אזור. מידע זה נאסף מאלפי מאמרים מדעיים.3
אם תלחצו על מקומות שונים במוח התלת-ממדי, תוצג בצד שמאל של המסך רשימת מילים מודגשות. מילים אלה מבטאות את המונחים המקושרים ביותר עם אזור המוח שלחצתם עליו (בטווח של 6 מילימטרים). נסו ללחוץ על אחד המונחים האלה, והמוח יְשַׁנֶּה את צבעו. אזורים אדומים במוח הם אזורים שמקושרים עם המונח שלחצתם עליו. צבע אדום כהה יותר מצביע על קשר חזק יותר–אלה האזורים שהכי מעורבים בתפקודים המתוארים על ידי המילה שלחצתם עליה. ייתכן שהבחנתם בכך כי מרבית מונחי החיפוש אינם ממופים לאזור אחד בלבד במוח. הסיבה לכך היא שעבור מרבית המטלות, המוח פועל ברשתות של אזורים ש''מדבּרים'' זה עם זה.
בצד שמאל של המסך מופיעה גם תיבת חיפוש. נסו להקליד מילים כמו ''language'' (שָׂפָה), ''face'' (פָּנִים), או ''memory'' (זיכרון). אם אתם מכירים מילים אנטוֹמיוֹת, תוכלו להקליד גם אותן, כמו למשל ''occipital'' (אוֹקסיפּיטלי)–האונה המוחית שמעבדת מידע המתקבל מהעיניים. בלחיצה על ''Go'', המוח שוב ישנה את צבעו, ואזורי המוח המקושרים במידה הרבה ביותר למילת החיפוש יופיעו באדום.
מפות מוח
מפות מוח הן אחד הרכיבים של EduCortex. מפת מוח דומה למפת עולם. מפת עולם מציגה מידע על יבשות ומדינות שונות, ומפת מוח מציגה מידע על אזורים שונים במוח. כשתקלידו ב-EduCortex את המילה ''language'' (שפה), תוצג מפת מוח שבה האזורים האדומים יותר, מעורבים יותר בעיבוד שפה. מפות המוח של EduCortex נוצרו על בסיס 14,371 מאמרים מדעיים על אודות המוח!
כיצד כל המאמרים המדעיים האלה נהפכו למפת מוח יחידה עבור כל מונח? ראשית, כל מאמר תויג עם קבוצת מונחים שהופיעה במאמר לעיתים תכופות. שנית, עבור כל מונח, נרשמו המיקומים במוח שדווחו בכל מאמר. שלישית, עבור כל מיקום במוח, חושבה ההסתברות של הוֹפָעַת כל מונח בתוך כל המאמרים. לבסוף, מפת המוח עבור כל מונח נוצרה כך שהסתברויות גבוהות יותר יוצגו על ידי מיקומים מוחיים אדומים יותר. EduCortex לוקח את כל מפות המוח ומציג אותן בדפדפן אינטרנטי תלת-ממדי אינטראקטיבי.
ענן מילים
ענן המילים הוא רכיב חשוב נוסף של EduCortex. יצרנו קבוצת מונחים שהסבירה הכי טוב את הפעילויות המוחיות שתוארו בכל המאמרים המדעיים. לְמָה הכּוונה? דַּמְיְנוּ שהייתם צריכים לבחור שלושה פריטי מזון בלבד שניתן לערבב יחד ליצירת ארוחותיכם. מה היה מופיע ברשימה שלכם? לדוגמה, תוכלו לשים ברשימתכם לחם, עגבניות וגבינה, כדי ליצור פיצה. אך פריטי מזון אלה לא יאפשרו לכם להכין דגני בוקר, גלידה, או סלט פירות. במקום זאת, אתם עשויים לִרְצוֹת שכל אחד משלושת פריטי המזון שלכם יהיה רכיב בסיסי יותר כמו קמח, ביצים וחלב. כשמשלבים אותם בכמויות שונות, רכיבים בסיסיים יכולים ליצור הרבה יותר מנות. זה בערך מתאר את השיטה שהשתמשנו בה, שנקראת ניתוח גורמים ראשיים [4], אלא שאנו השתמשנו במונחים הקשורים למוח, במקום לארוחות.
התחלנו עם 950 מונחים שקשורים למוח, אשר נאספו מהמאמרים המדעיים, ויצרנו מפות של המיקומים במוח שמקושרים למונחים האלה. לאחר מכן, השתמשנו בשיטת ניתוח גורמים ראשיים כדי לפשט את 950 המפות לשלוש מפות מוח בלבד, אשר שילובן במגוון דרכים יכול ליצור באופן סביר את 950 מפות המוח המקוריות. לאחר מכן, שאלנו לאֵילוּ מתוך 950 המפות הייתה ההשפעה הגדולה ביותר על שלוש מפות המוח המפושטות. אלה הם המונחים שמוצגים בענן המילים (איור 2).
- איור 2 - יצירת ענן המילים באמצעות שיטת ניתוח גורמים ראשיים.
- הצבעים של המוח באיור 1 קשורים לצבעים של המילים בענן המילים של EduCortex. לדוגמה, האזורים האדומים במוח קשורים לתנועה פיזית (''motor''). ענן המילים נוצר באמצעות שיטה שנקראת ניתוח גורמים ראשיים, שבה מוצגים המונחים בעלי ההשפעה הגדולה ביותר על שלוש מפות המוח המפושטות.
המוח מצביע על התמחות תפקודית
שימוש חינוכי חשוב של EduCortex נועד לסייע לכם להבין טוב יותר כיצד חלקים שונים במוח מעורבים בתפקודים שונים. במשך מאות שנים, חוקרים ורופאים רבים חקרו ותייגו מבנים במוחות של חיות ובני אדם באמצעות חיתוך מוחות מגופות וניתוחם. הודות לשיטות מודרניות לדימוּת מוחי, כיום ביכולתנו לחקור את המוח של בני אדם חיים. לְשֵׁם כך, חוקרים מבקשים מאנשים להיכנס לסורק מוח, ובזמן שהותם שָׁם לבצע מטלות מסוימות. המטרה היא לבדוק אֵילוּ אזורים במוח נעשים פעילים במהלך ביצוע המשימות. חיבור רְאָיוֹת ממחקרים רבים יכול ללמדנו אֵילוּ אזורים במוח מתמחים בביצוע תפקודים מסוימים. דבר זה נקרא התמחות תפקודית, וקל לראותו באמצעות EduCortex.
לדוגמה, החלק האחורי של המוח מעורב מאוד בעיבוד מידע חזותי, מה שמאפשר לכם לראות ולהבין את מה שאתם רואים. לעומת זאת החלק העליון של המוח מעורב מאוד בחִישָׁה ובתנועה פיזיוֹת, כמו למשל חִישַׁת חום השמש בגבכם כשאתם הולכים לבית הספר. המוח גם יכול להתמחוֹת בהתנהגויות מסוימות מאוד. לדוגמה, אזור בקליפת המוח שנקרא כִּישׁוֹר אזור הַפָּנִים (fusiform face area, FFA) נדמה כמתמחה בעיבוד פנים אנושיים [5]. נסו להקליד ב-EduCortex את המילה ''face'' (פָּנִים), ותראו היכן האזור הזה ממוקם.
למרות ההתמחות התפקודית, המוח האנושי לא יכול להיות מתואר כאלפי אזורים תפקודיים נפרדים. אזורים שונים במוח תמיד ''מדבּרים'' זה עם זה, ויוצרים רשת בקנה מידה גדול [6]. כשתַּחקרו את EduCortex, תראו שאזור יחידי במוח כמעט אף פעם לא פועל לבד בביצוע תפקוד מסוים. יתרה מזו אזורים מוחיים הם מצוינים בביצוע כמה מטלות במקביל (מוּלְטִי-טַסְקִינְג), ולעיתים קרובות מעורבים בתפקודים רבּים שונים!
מסקנות
המוח הוא האיבר המורכב ביותר בגוף האדם. מוּרכבוּת זו עשויה להקשות על הלמידה על אודות מבנה המוח, ועל אופן פעולתו. אנו מקווים ש-EduCortex יוכל לסייע! אם אתם תוהים ''איזה חלק במוח מְעַבֵּד פָּנִים?'', תוכלו להשתמש ב-EduCortex, ולחפש בכלי זה את המילה ''face''. תגלו כי הפעילוּת מתרחשת בעיקר בכִישׁוֹר אזור הַפָּנִים [5], לצד פעילות מופחתת באזורים אחרים במוח. תוכלו גם לבצע את התהליך ההפוך באמצעות לחיצה על אזור במוח כדי לראות את המונחים שמקושרים לאותו אזור. יכולת זו מאפשרת לכם לחקור בחופשיות את האופן שבו המוח מאורגן, כדי להבין התמחות תפקודית. אם ברצונכם ללמוד עוד על השמות המדעיים של מבנים במוח, EduCortex יכול לסייע גם בזה! לסיכום, אנו סבורים כי EduCortex הוא כלי יעיל עבור ילדים ומבוגרים שמבקשים להבין טוב יותר כיצד המוח נראה, וכיצד הוא מתפקד. אנו מקווים שתיהנו להשתמש ב-EduCortex ללמידה על המוח!
מילון מונחים
קליפת המוח (Cerebral Cortex): ↑ השכבה החיצונית ביותר של המוח.
ניתוח גורמים ראשיים (Principal Components Analysis): ↑ שיטה לפישוט נתונים לקבוצות קטנות, המכילות את החלקים החשובים ביותר.
התמחות תפקודית (Functional Specialization): ↑ הרעיון שלפיו אזורים שונים במוח מעורבים בביצוע תפקודים שונים.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
הערות שוליים
1. ↑תוכלו להשתמש ב-EduCortex בלחיצה כאן.
2. ↑כדי להמחיש את המוח באופן חזותי ולתקשר עימו, השתמשנו בספריית תוכנה שנקראת PyCortex [2].
3. ↑תהליך זה מבוצע אוטומטית על ידי מאגר הנתונים המקוון Neurosynth [3].
מקורות
[1] ↑ Scotti, P. S., Kulkarni, A., Mazor, M., Klapwijk, E., Yarkoni, T., and Huth, A. G. 2020. EduCortex: browser-based 3D brain visualization of fMRI meta-analysis maps. J. Open Source Educ. 3:75. doi: 10.21105/jose.00075
[2] ↑ Gao, J. S., Huth, A. G., Lescroart, M. D., and Gallant, J. L. 2015. Pycortex: an interactive surface visualizer for fMRI. Front. Neuroinform. 9:23. doi: 10.3389/fninf.2015.00023
[3] ↑ Yarkoni, T., Poldrack, R. A., Nichols, T. E., Van Essen, D. C., and Wager, T. D. 2011. Large-scale automated synthesis of human functional neuroimaging data. Nat. Methods 8:665. doi: 10.1038/nmeth.1635
[4] ↑ Pearson, K. 1901. On lines and planes of closest fit to systems of points in space. Philos. Mag. 2:559–72. doi: 10.1080/14786440109462720
[5] ↑ Kanwisher, N., McDermott, J., and Chun, M. M. 1997. The fusiform face area: a module in human extrastriate cortex specialized for face perception. J. Neurosci. 17:4302–11. doi: 10.1523/JNEUROSCI.17-11-04302.1997
[6] ↑ Bellec, P., Perlbarg, V., Jbabdi, S., Pélégrini-Issac, M., Anton, J. L., Doyon, J., et al. 2006. Identification of large-scale networks in the brain using fMRI. Neuroimage. 29:1231–43. doi: 10.1016/j.neuroimage.2005.08.044