על מגרש הכדורגל, באירוע הרמת כוסית במשרד או בעת טיול משפחתי בפארק, חשוב לנו לדעת היכן נמצאים האנשים המשמעותיים עבורנו. האם חבר לקבוצה נמצא כעת בעמדת הבקעה נוחה? האם הבוס ניגש ללחוץ יד? האם הילד מתקרב לכביש? היכולת למקם את הזולת במרחב היא תכונה מהותית לחיות חברתיות אשר מאפשרת בין היתר פעולות כמו חיזור, ציד, לימוד מתוך התבוננות באחר, וניווט קבוצתי. בעשורים האחרונים גילו חוקרי מוח קבוצות שונות של תאי עצב אשר יוצרות מעין מפה קוגניטיבית של המיקום העצמי שלנו במרחב. עם זאת, האופן שבו אנו ממקמים במרחב את הזולת נותר בגדר תעלומה. במחקר חדש שהתפרסם ביום חמישי בכתב העת המדעי Science, מציגים לראשונה מדעני מכון ויצמן למדע תת-קבוצה של תאי עצב במוחם של עטלפים, אשר מייצגת את המיקום במרחב של עטלפים אחרים. במקביל, מפרסם Science מחקר של קבוצה ממכון המחקר היפני RIKEN שמצביע אף הוא על ממצאים דומים בחולדות. מהמחקרים עולה כי תאי עצב אלה עומדים ככל הנראה בבסיס התפיסה המרחבית-חברתית של יונקים, ובהם בני אדם.
עטלפים הם יונקים מעופפים וחברותיים במיוחד אשר חיים במושבות בעלות מבנה חברתי מורכב. "בדומה לבני אדם, היכולת של עטלפים למקם אחרים במרחב מהותית עבורם", אומר פרופ' נחום אולנובסקי שמעבדתו במחלקה לנוירוביולוגיה מתמחה בחקר התפיסה המרחבית של עטלפי פירות מצויים. לאורך השנים התמקדה המעבדה בקשר שבין ניווט וזיכרון מרחבי לבין הפעילות החשמלית באזור המוח הקרוי היפוקמפוס, וחקרה בין היתר את הפעילות של תאי המיקום (place cells) בהיפוקמפוס אשר מהווים חלק משמעותי מהמנגנון שזכה לכינוי ה"GPS של המוח" וזיכה את מגליו בפרס נובל לרפואה בשנת 2014. ואולם, בשנים האחרונות התרבו עדויות מפתיעות לכך שמלבד תפקודים מרחביים, ההיפוקמפוס מעורב גם בתפקודים חברתיים. גילויים אלה התוו לראשונה כיוון חברתי עבור המעבדה של פרופ' אולנובסקי.
עטלפים (צילום: Brock Fenton)
כדי לבדוק האם וכיצד מיוצגים "מיקומים חברתיים" בהיפוקמפוס של עטלפים, תכננו החוקרים בקפידה מטלת למידה מרחבית: העטלפים חולקו לארבעה זוגות של "תלמיד" ו"מורה" והוכנסו לחדר תעופה מבוקר שנבנה עבורם במכון ויצמן למדע. בכל ניסוי "תלמיד" אחד התבונן תחילה ב"מורה" מתעופף באקראיות לאחת משתי עמדות מזון ובחזרה אל נקודת המוצא. לאחר השתהות של כ-13 שניות בממוצע, ה"תלמיד" התחקה אחר מסלול התעופה של ה"מורה" וזכה בגמול הולם ומתוק על עמידתו במשימה בהצלחה. לאורך כל שלבי הניסוי הוקלטה הפעילות המוחית של ה"תלמידים" באמצעות מכשור אלחוטי הממוזער מסוגו בעולם, שפותח במיוחד במעבדה של פרופ' אולנובסקי.
"האלקטרודות האלחוטיות אפשרו למדוד את הפעילות של כ-400 תאי עצב בתת-אזור בהיפוקמפוס הקדמי מבלי להפריע לעטלפים לנוע בטבעיות ובחופשיות, אומר פרופ' אולנובסקי. "החלק הכי קשה בניסוי היה למנוע מהעטלפים לעוף ביחד אל האוכל, אחרת לא היינו יכולים להפריד בין הפעילות המוחית אשר מייצגת את המיקום העצמי לבין זו אשר מייצגת את מיקומו של האחר. לשם כך אפשר לומר שנדרשנו לערוך 'אודישנים' לתפקידי ה'מורה' וה'תלמיד'. ה'טריק' שמצאנו בסופו של דבר היה לבחור 'מורים' שהם זכרי אלפא – כשזכר אלפא מתעופף לכיוון האוכל, ה'תלמיד' נותן לו כבוד ולא מתחרה בו".
רוצים להישאר מעודכנים?
במחקר השתתפו גם ד"ר דוד עומר, ד"ר ליאורה לס ותלמידת המחקר שיר מימון מהקבוצה של פרופ' אולנובסקי. הממצאים שהתקבלו מאששים את קיומה של מפה קוגניטיבית המייצגת לא רק מיקום עצמי, אלא גם מיקומים חברתיים. מטבע הדברים, כאשר העטלפים התלמידים נעו בחלל, תאי המיקום ייצגו את המיקומים שלהם. ואולם החוקרים גילו לראשונה כי כאשר התלמידים נותרו במקומם והתבוננו בתנועה של המורים, נרשמה פעילות של כ-18 אחוז מהנוירונים בהיפוקמפוס. כדי לוודא שהפעילות החשמלית אכן מייצגת את המיקום האבסולוטי של העטלף האחר – ולא למשל את תנועות הראש של העטלף המתבונן – החוקרים נעזרו בחיישן תנועה שעזר לוודא כי הראש לא זז או כמעט שלא זז. המדענים גילו עוד כי כ-50 אחוז מתאי עצב אלה היו בעלי סלקטיביות מעורבת – כלומר פעלו לסירוגין בתור תאי מיקום ותאי מיקום חברתי, בעוד האחרים היו סלקטיביים למיקום חברתי בלבד.
עטלפים (צילום: Brock Fenton)
ואולי כל עצם היה מפעיל את תאי העצב באותו האופן? פרופ' אולנובסקי מסביר: "בשני ניסויי המשך הקלטנו את הפעילות המוחית בתגובה לעצמים דמויי פוטבול וקובייה שנעו בחלל בדומה ל'מורים'. בניסוי הראשון ה'תלמידים' התבקשו להתחקות אחר התנועה של הפוטבול, בעוד בניסוי השני העטלפים לא זכו לתגמול, ולכן לא התחקו אחר תנועת הקובייה. בניסויים גילינו כי העצמים זכו אף הם לייצוג בהיפוקמפוס. עם זאת, בעוד הייצוג של שני העצמים היה דומה, הייצוג של העטלף החי נבדל משניהם. בנוסף, בחנו את האנטומיה הפונקציונלית בתוך ההיפוקמפוס וגילינו כי הצורה שבה מתפלגות התגובות לעטלף ולאובייקטים היא שונה".
ממצאים אלה פותחים את הדלת בפני שאלות המשך רבות – כיצד יגיבו תאי המיקום החברתי בסיטואציות מרובות משתתפים? כיצד תשתנה התגובה במוח של העטלפים בהתאם למין ולמידת ההיכרות עם החיה האחרת? יותר מכך, ממצאים אלה מסמנים כיוונים חדשים לחקר ההיפוקמפוס.
פרופ' אולנובסקי: "רק בשנים האחרונות מתחילים לתת את הדעת לכך שההיפוקמפוס מעורב ככל הנראה לא רק בניווט פיסי, אלא גם בפונקציות קוגניטיביות מסובכות יותר – כמו היכולת לנווט בתוך מרחב חברתי או להתקדם לעבר יעדים חברתיים מופשטים".
תגובות