כיצד אחד היצורים החכמים והמסתוריים ביותר באוקיינוס מצליח ללמוד ולזכור חוויות - אף שמוחו התפתח במסלול אבולוציוני נפרד לחלוטין מזה של היונקים? מחקר מדעי פורץ דרך מפענח לראשונה את המנגנון המולקולרי הייחודי המאפשר לתמנונים לקודד ולשמר זיכרונות לאורך זמן.
הגילוי המרעיש מראה כי בעוד שבמוחם של יונקים ובעלי חוליות נדרשת לייצר חלבונים חדשים כדי לקבע זיכרונות לטווח ארוך, מוח התמנון עושה שימוש ב"מתג מולקולרי" מפתיע: מולקולת גז זעירה המייצרת לולאת משוב חיובי. לולאה זו ממשיכה להזין את עצמה באופן רציף ושומרת על הזיכרונות יציבים – ללא צורך בסינתזת חלבונים חדשים כלל.
ברמה העצבית, שימור זיכרון במוח מתבטא בשינוי יציב וממושך בעוצמת התקשורת בין תאי העצב. אצל יונקים, קליטת מידע חדש מחייבת את התאים לייצר חלבונים חדשים כדי לחזק את הקשרים הסינפטיים ולמנוע מהזיכרון לדעוך.
אולם במחקר הנוכחי התמקדו החוקרים באונה האנכית של התמנון – אזור מוחי המקביל מבחינה תפקודית להיפוקמפוס של בעלי חוליות, והאחראי על רכישת זיכרונות ולמידה אסוציאטיבית. התברר כי למרות שבמאפייני הגירוי החשמלי מתרחש באונה זו תהליך של התחזקות סינפטית ארוכת טווח, המנגנון הביולוגי שמחזק ומעגן את הזיכרון שונה מכל מה שמוכר בבעלי חוליות.
במרכז המנגנון ניצבת מולקולת הגז חנקן חד-חמצני, הממלאת תפקיד כפול: היא מתווכת את חיזוק הקשר הסינפטי על ידי זירוז שחרור מוליכים עצביים. במקביל, היא מפעילה באופן ישיר ורציף את האנזים האחראי להפקת הגז עצמו. הפעולה המשולבת הזו יוצרת מעגל עצמאי שממשיך לפעול מעצמו ומקבע את הזיכרון בצורה יציבה.
מסלול אבולוציוני שונה, תוצאה דומה
פרופ' בנימין (בני) הוכנר, ממובילי המחקר, מסביר כי התמנונים פיתחו פתרון מולקולרי עצמאי לחלוטין לאתגר הביולוגי של תרגום חוויה רגעית לשינוי יציב בקשרים העצביים. לדבריו, הממצאים ממחישים כיצד מערכות עצביות של למידה וזיכרון, שהתפתחו במסלולים אבולוציוניים נפרדים, מגיעות לעקרונות פעולה דומים באמצעות מנגנונים ביולוגיים שונים לחלוטין.
על המחקר פורץ הדרך חתום צוות חוקרים בכיר: ד"ר אנה לואיזה טורצטי-מאיה, ד"ר טל שומרת ופרופ' בנימין (בני) הוכנר מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון למדעי החיים ע"ש אלכסנדר סילברמן באוניברסיטה העברית בירושלים. עמם השתתפו החוקרים פלאבי בידל, איתמר קורן ונעמה שטרן-מנטש.
המחקר התקיים בשיתוף פעולה הדוק עם הפקולטה למדעי הים במרכז האקדמי רופין במכמורת, בהשתתפות ד"ר טל שומרת, החוקר ניר נשר ונעמה שטרן-מנטש. הממצאים הדרמטיים פורסמו בכתב העת המדעי הנחשב Journal of Neuroscience.
טעינו? נתקן! אם מצאתם טעות בכתבה, נשמח שתשתפו אותנו