אופטומטריה ומדעי הראייה

מדעי המוח של הראייה וביו-הנדסה

מיפוי קליפת המוח • הנדסת ממשקים ביולוגיים • סמנים של תנועות עיניים • גמישות מוחית

בפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת בר-אילן אנו מחברים בין התהליכים המתרחשים ברמה המולקולרית לבין האופן שבו אנו רואים ותופסים את העולם. באמצעות דימות מוחי מתקדם וביו-הנדסה, אנו חוקרים כיצד המוח בונה תמונה של העולם מתוך שטף המידע החזותי המגיע אליו, וכיצד הוא מסתגל כאשר יכולת הראייה נפגעת.

תפיסה חזותית: כיצד המוח בונה את מה שאנחנו רואים

כיצד הופך שטף של פוטונים לזיהוי מיידי של פנים מוכרות?

המחקר שלנו בוחן כיצד המוח האנושי מארגן את המעגלים העצביים המאפשרים ראייה ברמה גבוהה. אנו עוקבים אחר התהליכים הדינמיים שבאמצעותם אנו מפרשים וזוכרים עולם חזותי מורכב, ומרחיבים את המחקר מתנאי מעבדה מבוקרים אל הראייה בסביבה טבעית, כדי להבין כיצד המוח מעבד מידע חזותי בזמן אמת. אנו חוקרים כיצד המוח מפענח צורות, עצמים וסצנות במרחב הראייה המשתנה ללא הרף.

חלק מרכזי במחקר מתמקד במצבים שבהם מנגנוני העיבוד החזותי במוח נפגעים. אנו בוחנים כיצד פגיעות נוירולוגיות מסוימות מובילות למצבים כמו פרוסופאגנוזיה ("עיוורון פנים") ואגנוזיה חזותית, ומשתמשים בהם כדי להבין טוב יותר את העקרונות המאפשרים תפיסה חזותית תקינה.

באמצעות שילוב של דימות מוחי ברזולוציה גבוהה (fMRI/MRI), מעקב אחר תנועות עיניים ומודלים חישוביים, אנו ממפים את התהליכים העצביים העומדים בבסיס התפיסה והזיכרון החזותיים.

הנדסת הראייה: פיתוח פתרונות להשבת הראייה

האם טכנולוגיה יכולה לסייע בהשבת ראייה שאבדה בעקבות מחלה או פגיעה?

מאחורי חוויית הראייה פועלת מערכת ביולוגית מורכבת של תאים ורשתות עצביות. המחקר שלנו משלב נוירוביולוגיה והנדסת העין כדי להבין את פעילותן של מערכות אלה ולפתח פתרונות הנדסיים בעלי פוטנציאל ליישום קליני. אנו חוקרים את הפעילות החשמלית של העין ברמת המיקרו ובוחנים כיצד ניתן לקלוט פעילות עצבית ולשלבה בהתקנים זעירים ומושתלים, במטרה לפתח דרכים חדשות להתמודדות עם אובדן ראייה.

אחד מכיווני המחקר המרכזיים הוא ראייה ביונית, הכוללת פיתוח של "רשתית מלאכותית" וממשקי מוח–מכונה, שנועדו ליצור נתיב חלופי להעברת מידע כאשר מסלולי הראייה הטבעיים נפגעו.

במקביל, צוותי המחקר שלנו עוסקים בהנדסת רקמות, בריפוי גני ובתאי גזע, במטרה לשקם מבנים ורקמות בעין ולפתח דרכים להגנה על הראייה מפני תהליכים ניווניים.

תנועות עיניים: מה העיניים יכולות לגלות על פעילות המוח

מה יכולות תנועות עיניים זעירות לספר לנו על האופן שבו המוח חושב ומרגיש?

גם כאשר אדם אינו יכול לדבר, תנועות העיניים עשויות לספק מידע על תהליכים המתרחשים במוח. אנו חוקרים מדוע העיניים נעות כפי שהן נעות ומה ניתן ללמוד מתנועות בלתי רצוניות אלה. שילוב של עיבוד נתונים בהיקף נרחב ומעקב מדויק אחר תנועות עיניים מאפשר לנו לכמת שינויים זעירים ולבחון את העומס הקוגניטיבי ואת יחסי הגומלין בין עיבוד חושי, תקשורת והתמצאות בסביבה טבעית ובסביבות שעוצבו בידי האדם.

כיוון מחקר מרכזי מתמקד במיקרו-סקאדות (תנועות עיניים זעירות ובלתי רצוניות) ובדפוסי מצמוץ. אנו בוחנים כיצד תנועות זעירות ואוטומטיות אלה יכולות לשמש סמנים ביולוגיים לא פולשניים ולספק מידע על האופן שבו המוח תופס את סביבתו וצופה את המתרחש בה.

אנו מיישמים תובנות אלה גם בחקר מצבים נוירולוגיים והתפתחותיים, ובהם אמבליופיה ("עין עצלה"), הזנחת צד בעקבות שבץ ואוטיזם. מדידת תנועות עיניים שאינה מחייבת תגובה פעילה מאפשרת לנו לזהות יכולות ותהליכים קוגניטיביים גם אצל אנשים שיכולת התקשורת שלהם מוגבלת.