התקדמות בחקר המוח: נחשפו מנגנונים שמאפשרים לבעל החיים לזהות את המיקום שלו

מחקר המתפרסם היום (רביעי) בכתב העת היוקרתי Nature, חושף לראשונה את המנגנונים הכוללים של תאי העצב במוח האחראים על היכולת של בעל חיים לייצג את עצמו במרחב וכך להתמצא בשטח. מדובר במחקר שנכתב ע"י צוות בינלאומי בהובלת זוכי פרס נובל ובהשתתפות פרופ' יורם בורק מהאוניברסיטה העברית.

למעשה המחקר הנוכחי שנעשה בכלים מתקדמים, ומחזק תחזיות תיאורטיות מלפני עשר שנים, תחזיות שהסבירו את התבנית המשותפת של פעילות תאי המוח בתחום זה.

כיום להבדיל מהעבר, ניתן לא רק למדוד פעילות של תאים בודדים במוח, אלא את הפעילות של תאי העצב כרשת שלמה כשכך ניתן יותר להבין את יחסי הגומלין שבין החלקים במערכת תאי העצב וכיצד הם פועלים כדי לתרגם את הגירויים שמגיעים מהחושים השונים לכדי תמונה שלמה אחת.

חשוב לציין כי ההתקדמות במחקר התאפשרה כיוון שלאחרונה פותחה טכנולוגיה המאפשרת לרשום בבת אחת את הפעילות של אלפי תאי עצב, בבעלי -חיים תוך כדי התנהגותם הטבעית.

בהקשר לכך, קבוצת המחקר של אדוארד מוזר ומיי-בריט מוזר מאוניברסיטת NTNU בנורבגיה, חתני פרס נובל משנת 2014, הייתה מהראשונות להטמיע את הטכנולוגיה הזו באזור במח שבו נמצאים "תאי שריג" - תאי העצב שפעילותם תלויה במיקום של בעל החיים במרחב, ולכן הם מייצגים מידע הנוגע לניווט במרחב.

בהמשך חוקרים נוספים באותה אוניברסיטה פיתחו שיטה מתמטית שבאמצעותה ניתן היה להבין את ייצוג הגירויים של התאים באופן מרחבי, קרי להבין ממש את האותות של התאים כמידע שניתן לפענח ולתרגם להבנה אנושית.

השיטה ייחודית בכך שניתן ליישם אותה הן בזמן שבעל-החיים נע במרחב, והן כשהוא ישן. אחת המסקנות המרכזיות של המחקר היא שתבניות הפעילות של התאים דומות מאוד בערות ובשינה. באופן נרחב יותר, המחקר שופך אור על האופן שבו תאי עצב פועלים יחד, על מנת לאפשר יכולות קוגניטיביות כמו ניווט.

הניסויים נעשו ע"י ד"ר ריצ׳רד גרדנר תחת ההנחיה של פרופ׳ אדוורד מוזר ופרופ׳ מיי-בריט מוזר. אריק הרמנסן, סטודנט לדוקטורט באוניברסיטת NTNU, ניתח את הרישומים העצביים תוך שימוש בשיטות מתמטיות אותן פיתח יחד עם פרופ׳ נילס באס ופרופ׳ בנג׳מין דאן. למחקר שותפים גם ד"ר מריוס פאצ׳יטריו HHMI (ארה"ב), ופרופ׳ יורם בורק מהאוניברסיטה העברית.

פרופ' יורם בורק מהאוניברסיטה העברית שהשתתף במחקר אומר כי "המחקר הוא תוצר של עידן חדש בחקר המח, שבו אפשר להתבונן בבת אחת בפעילות של תאי עצב רבים, ולבחון כיצד הם פועלים ביחד. לכן ניתן לקשר את התצפיות האלה למודלים תיאורטיים העוסקים בדינמיקה של רשתות נוירונים, באופן שלא היה אפשרי בעבר. התוצאות של המחקר מרגשות עבורי, כיון שהן מאמתות תיאוריה שהייתי שותף לפיתוחה לפני כעשר שנים, על הבסיס לפעילות של תאי שריג במח".