כיצד המוח מקודד את “נקודת היעד” שאליה רוצים להגיע

בניסוי שבוצע בעטלפים גילו מדענים ממכון ויצמן כי מערך מוגדר של תאי עצב הם שמקודדים את היעד, וכן את הכיוון ואת המרחק אליו. בניגוד למצופה, התברר שקידוד זה הוא מנטלי ומבוסס על זיכרון. 

איפה ממוקם בניין המשרדים שבו קבענו להיפגש בעוד כחצי שעה? באיזה כיוון לעוף כדי להגיע אל עץ הפרי החביב עלי? לאן ללכת כדי להגיע אל הקן המשותף שבו שוררים חמימות ותחושת ביטחון? היכולת להתמצא במרחב, לדעת איפה, או באיזה כיוון מצוי יעד מסוים שאליו רוצים להגיע, משותפת לרוב בעלי החיים, מהחרקים, דרך מכרסמים, ועד לבני-אדם. כיצד אנחנו, ובעלי-חיים אחרים, עושים זאת? כיצד מיוצגות במוח נקודת המוצא (המקום שבו אנו נמצאים), ונקודת היעד שאליה רוצים להגיע – והמסלול ביניהן?

שאלה זו מעסיקה מדענים במשך עשרות שנים, ובמחקרים שנערכו התקבל מידע רב על “תאי המקום” ו”תאי השריג” במוח, אותם תאים שמקודדים את המיקום שלנו במרחב, כלומר את נקודת המוצא. גילוי התאים האלה, והבנת דרך פעולתם, זיכו את ג’ון אוקיף, ואת בני הזוג מיי-בריט ואדוארד מוזר, בפרס נובל ברפואה או פיסיולוגיה לשנת 2014. אבל מה באשר למסע אל נקודת היעד, החיונית למסע שלנו, מהמקום שבו אנחנו נמצאים אל המקום שבו אנחנו רוצים להיות? כיצד מקודדת במוח נקודת היעד שלנו? זו נשארה עד כה תעלומה בלתי-פתורה.

פרופ’ נחום אולנובסקי ותלמידת המחקר איילת שראל, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, במחקר שממצאיו התפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Sciencee, העלו תשובה אפשרית לשאלה ותיקה זו. במחקר, בו היו שותפים גם ד”ר ארסניי פינקלשטיין וד”ר ליאורה לס מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, מתארים המדענים ניסוי פשוט שהוביל אותם אל היעד: גילוי הדרך שבה מקודדת המטרה במוח. הניסוי בוצע בעטלפים שנשאו על גופם מכשירי רישום זעירים, אשר איפשרו מעקב מדויק אחר מסלולי התעופה של העטלפים, מצד אחד, ועל הנעשה באיזור ה”היפוקמפוס” במוחם בעת התעופה, מצד שני. העטלפים עפו בחדר תעופה מבוקר שנבנה במיוחד במכון ויצמן למדע, כאשר היעד שלהם היה עמדה מסוימת שבה המתין להם מזון שהם מחבבים במיוחד.

מערכות הניסוי הייחודיות שהפעילו המדענים הראו, שבנוסף לייצוג המוכר של נקודת המוצא (מטלה שהעסיקה כשליש מתאי העצב בהיפוקמפוס), פועל מערך מוגדר של תאי עצב שמקודדים את הכיוון אל היעד – עמדת המזון. התאים האלה (שהיו כ-19% מהתאים בהיפוקמפוס) קודדו את הכיוון אל היעד גם כשהוא היה מוסתר – כפי שחשף ניסוי נוסף שביצעו אולנובסקי ושראל, ובו הוצבה מחיצה בין העטלף לבין היעד. בניסוי זה נמצא, שהתאים קודדו את הכיוון אל היעד “דרך הקיר”.

תוצאה זו חשפה את העובדה, שייצוג המטרה במוח הוא תופעה מנטלית, המבוססת על הזיכרון, ואינו מתבצע באמצעות קידוד חושי על בסיס ראייה. תגלית מפתיעה זו מסבירה גם את העובדה שאנו יודעים איפה נמצא, ביחס למיקומנו, בניין המשרדים שאליו מועדות פנינו, גם אם איננו יכולים לראות אותו מאחורי בניינים אחרים, וכן את העובדה שעטלף יודע היכן נמצא עץ הפרי החביב עליו, גם אם בינו לבין העץ חוצץ רכס גבעות. בנוסף, תגלית זו יכולה להסביר מדוע פגיעה בהיפוקמפוס מביאה לאובדן היכולת לנווט אל היעד, כפי שנמצא במחקרים רבים, הן בבעלי-חיים והן בבני-אדם חולי אלצהיימר שאיבדו את היכולת להתמצא במרחב.

“קבוצה נוספת של תאי עצב”, אומר פרופ’ אולנובסקי, “מחשבת ומקודדת את המרחק מהמקום שבו העטלף נמצא ועד ליעד, וחלק מהתאים מקודדים כיוון ומרחק יחדיו”. תיאור זה מזכיר מערכות ניווט מוכרות, אשר מציגות בפני נהגים הערכה של מרחק וזמן הנסיעה אל יעד מוגדר. מתברר שתאי המוח מצאו דרך פשוטה – מעין וקטור, או “חץ” – שמאפשרת להם לשלב את כל הנתונים, ולחשב ולקודד לפיהם, בכל רגע, לאן צריך לנוע וכמה זמן יידרש כדי לחצות את המרחק בין “כאן” לבין “מחוז החפץ”.

#מספרי_מדע

19% מתאי העצב בהיפוקמפוס מקודדים את הכיוון ליעד שאליו מנווט העטלף.