ניווט עטלפים והמוח האנושי

מי שטבע את המונח "עיוור כעטלף" כנראה לא ידע כי עטלפים רואים היטב כמעט כמו בני אדם. עטלפים גם שומעים היטב ומסוגלים לנווט באמצעות "איכּוּן באמצעות הד" (Echolocation) – מערכת המבוססת על קול. מתברר, כי גם ללא קלט חושי מהיעד שלהם, עטלפים מסוגלים למצוא את דרכם אל היעד בהצלחה, הודות לסוג מסוים של נוירונים במוחם, אשר זוהו לאחרונה על-ידי מדענים במכון ויצמן למדע.

גילויים של נוירונים אלו, הממוקמים בחלק של המוח הקשור לזיכרון, חושפים חיבור, שלא היה ידוע בעבר, בין זיכרון וניווט במוחם של יונקים. המחקר, המבוסס  על עטלפים, עשוי לשפוך אור גם על האופן שבו אבדן זיכרון ואבדן התמצאות קשורים זה בזה אצל בני אדם הלוקים במחלת האלצהיימר.

המחקר בוצע על ידי פרופ' נחום אולנובסקי והסטודנטית איילת שראל, שניהם מהמחלקה לנוירוביולוגיה, בשיתוף פעולה עם עמיתיהם למחלקה ד"ר ארסני פינקלשטיין וד"ר ליאורה לס. תוצאות המחקר פורסמו בכתב העת  Science בחודש ינואר האחרון.

נתיב טיסה מחושב

על-מנת להבין כיצד מבצעים עטלפים  את החישובים העצביים המורכבים, אשר נדרשים לניווט ליעד מסוים, פרופ' אולנובסקי ועמיתיו אימנו עטלפי פירות מצריים לטוס במסלולים מורכבים בחדר תעופה מיוחד שהותאם לכך מראש. החדר כלל אתר נחיתה בודד – יעד הניווט – בו יכלו העטלפים לאכול ולנוח. בעת שהעטלפים טסו, החוקרים השתמשו במערכת אלחוטית כדי לרשום את פעילותם של 309 נוירונים באזור ספציפי במוחו של העטלף, הנקרא היפוקמפוס.

המדענים גילו, כי כחמישית מהנוירונים שנבדקו בהיפוקמפוס היו מיועדים להכוונת-מטרה; נוירונים אלו היו פעילים באופן מקסימלי כאשר העטלף נע בזווית מסוימת ביחס ליעד – ומרבית הנוירונים הפגינו פעילות מלאה כאשר העטלף נע ישירות לכיוון היעד. במהלך גיחות שבהן הסתיר וילון אטום את היעד וחסם את הקלט החושי של העטלף – ראייה, איכון באמצעות הד וריח – חלק ניכר מהנוירונים המשיכו לקודד את הכיוון אל היעד המוסתר. ממצא זה מעיד כי האות הכיווני נוצר כתוצאה ממידע אודות היעד שאוחסן בזיכרונו של העטלף.

החוקרים גם גילו תופעה נוספת: נוירונים מסוימים בהיפוקמפוס קודדו מידע בנושא מרחק ולרוב פעלו באופן מקסימלי כאשר העטלף היה מצוי מרחק קטן מהיעד. אך במקום לפעול באופן מנותק מהנוירונים העוסקים בכיווניות, שיעור גדול של "נוירוני המרחק" הללו קודדו גם הם מידע בנוגע לכיווניות. עובדה זו עשויה לרמוז – בדומה לסברה המקורית של פרופ' אולנובסקי – כי נוירונים בודדים מסוגלים לייצג מידע וקטורי על מטרות – מידע חישובי מורכב הכולל חישוב של כיוון ומרחק גם יחד.

הקשר לאלצהיימר

מחקר  זה עוזר להבהיר את הקשר שבין ניווט וזיכרון – ולא רק בעטלפים.

"המנגנון הנוירונלי הזה, שעד כה לא נחשף, ממוקם בהיפוקמפוס, חלק של המוח הידוע כמעורב בתהליך אבדן הזיכרון בחולי אלצהיימר", אומר פרופ' אולנובסקי ומוסיף כי מחקרים בחקר המוח בבני אדם ובחיות מעידים  על תפקידו של ההיפוקמפוס במשימות ניווט. "נזק להיפוקמפוס הוכח כמזיק לתפקוד במהלך פעולות ניווט, מה שעשוי להסביר את הנטייה של חולי אלצהיימר ללכת לאיבוד".

אולם, כאשר מנגנון זה עובד כראוי, הוא יכול – בדיוק כמו מערכת GPS המוטמעת במוח – לסייע לנו להגיע למחוז חפצנו.

"בדיוק כפי שהעטלף רוצה להגיע לפרי החבוי מאחורי הווילון, בני אדם עשויים לרצות להגיע למאהל מאחורי גבעה או לבית קפה החבוי מאחורי בניין משרדים", מסביר פרופ' אולנובסקי. "במקרים מעין אלו, גם אם החושים האחרים אינם מספקים רמזים אמינים, הרי שניתן לסמוך על המנגנון העצבי במוח שיעזור לנו לאתר את היעד על סמך הזיכרון. בניסוי זה, העטלפים הראו לנו איך זה מתבצע הלכה למעשה".

 

Prof. Nachum Ulanovsky is supported by the Lulu P. & David J. Levidow Fund for Alzheimers Diseases and Neuroscience Research, the Adelis Foundation, Mike and Valeria Rosenbloom through the Mike Rosenbloom Foundation, and the Harold and Faye Liss Foundation

Dr. Nachum Ulanovsky