זיכרון של תמנון: כיצד המוח אוגר זיכרונות?

מחקר חדש על תמנונים שופך אור על אחת החידות המסתוריות בנירולוגיה

מחקר חדש על תמנונים שופך אור על השאלה כיצד המוח מאחסן מידע ושולף זיכרונות, אומר פרופ' בני הוכנר מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון למדעי-החיים ע''ש אלכסנדר סילברמן והמרכז לחישוביות עצבית באוניברסיטה העברית.

''תמנונים נחשבים לחסרי-החוליות האינטליגנטיים ביותר, מפני שיש להם מוח גדול יחסית, והם יכולים ללמוד דברים ולזכור אותם לאורך זמן רב'', אומר פרופ' הוכנר. ''אפשר אפילו להשוות את מורכבות ההתנהגות שלהם ואת יכולתם ללמוד ולזכור לזו של בעלי-חוליות, אף שמדובר ברכיכות חסרות-חוליות שמוחן פשוט הרבה יותר מזה של בעלי-חוליות''. שילוב ייחודי זה של התנהגות מורכבת ומוח פשוט, שימש את פרופ' הוכנר כדי לבחון מחדש את אחת השאלות המעניינות ביותר בתחום הנירולוגיה: כיצד המוח מאחסן מידע ושולף זיכרונות?

במחקר קודם גילו הוכנר ועמיתיו שבאזור האחראי ללמידה ולזכירה במוח התמנון מתרחש תהליך שנקראLTP (long-term potentiation) ובו מתחזקים הקשרים בין תאי-עצב בעקבות פעילות אינטנסיבית באותם קשרים (סינפסות). לדברי פרופ' הוכנר, ''תהליך ה- LTPשהתגלה אצל התמנון דומה להפליא לזה שנמצא במוחם של בעלי-חוליות''.

במחקר הנוכחי ביקשו החוקרים לגלות מה תפקידו של תהליך ה-LTP ביצירת זיכרונות. הסברה היא כי הקשרים בין תאי-העצב הפעילים בזמן למידה מסוימת הם שמתחזקים, מפני שתהליך ה-LTP מתרחש רק בקשרים הפועלים באינטנסיביות גבוהה. ''למשל, כאשר אנחנו משננים משהו'', מסביר פרופ' הוכנר, ''אנו מפעילים שוב ושוב את אותם קשרים, ובכך מפעילים את מנגנון ה-LTP שמחזק בדיוק את הקשרים הללו. אפשר לתאר את התהליך: 'צריבת זיכרון' ברשתות תאי העצב המאחסנות מידע לטווח ארוך''.

במאמר שהתפרסם באחרונה בכתב-העת Current Biology, פרופ' הוכנר, תלמיד המחקר טל שומרת, ופרופ' גריציאנו פְיוריטו מהמרכז הזואולוגי ע''ש אנטון דורְן בנאפולי, מתארים כיצד בחנו הנחה זו על מוחם של תמנונים. החוקרים השתמשו בגירוי חשמלי שעורר תהליך LTP מלאכותי וכך חסמו את יכולתו של מוח התמנון להשתמש ב-LTP בעת למידה. כאשר טכניקה זו הופעלה סמוך לזמן האימון של התמנונים למשימה מסוימת, ביום המחרת לא זכרו התמנונים היטב את המשימה.

ממצאים אלו תומכים בהשערה של-LTP תפקיד חשוב בתהליך יצירת הזיכרונות. העובדה שדבר זה התגלה בחסר חוליות רומזת שתהליך ה-LTP הוא מנגנון אוניברסלי המתרחש גם בחיות רחוקות אבולוציונית כמו תמנונים מבני-אדם.

פרופ' הוכנר מדגיש שגם אחרי תגלית זו, עדיין אין זה ברור לגמרי כיצד בדיוק משתתף תהליך ה-LTP באחסון זיכרונות ולשליפתם. ''מבחינה זו, המחקר על התמנונים עשוי לשפוך אור על הנושא'', אומר הוכנר, ''כי הודות למוחו הפשוט יחסית של התמנון, קל יותר ללמוד כיצד מערכת הלימוד והזיכרון מאורגנת''.

לדוגמה: ידוע שאת הזיכרון נהוג לחלק לזיכרון לטווח קצר, שהוא אפקטיבי לדקות או לשעות, ולזיכרון לטווח ארוך, שבאמצעותו אפשר לזכור עובדות חשובות במשך ימים, שבועות, ואפילו חיים שלמים. מחקרו של הוכנר מראה שכמו אצל בני אדם ושאר יונקים, גם מוחו של התמנון מחולק לשני חלקים, אחד אחראי לזיכרונות לטווח קצר והאחר לזיכרונות לטווח ארוך.

אין זה ברור לחלוטין כיצד שני החלקים עובדים יחד, אם בכלל. ואולם צורת הארגון אצל התמנון מדגימה תחכום שלא נראה עוד כמותו בבעלי חיים אחרים: שני החלקים עובדים במקביל, אך לא באופן בלתי תלוי. בתמנון החלק האחראי לזיכרון לטווח ארוך גם שולט בקצב שבו החלק האחראי לזיכרון לטווח קצר רוכש זיכרונות. ''מנגנון ויסות זה כנראה מועיל לתמנון כאשר הוא נדרש ללמוד במהירות גבוהה יותר'', אומר הוכנר, ''למשל במצבי חירום וסיכון''.