העולם לפי השפם: מ. ויצמן – התפיסה החושית מבוססת על תהליך דגימה דינמי

מחקר של מדעני מכון ויצמן מראה שהתפיסה החושית מבוססת על תהליך דגימה דינמי

האינטואיציה אומרת לנו, ש”חישה פעילה” אמורה לספק למוח מידע שונה לחלוטין בהשוואה לזה שמתקבל ב”חישה סבילה” (למשל, מישוש המתבצע ללא תנועה של האצבעות). אבל בכל זאת, רוב הניסויים המתבצעים כיום במעבדה במטרה לחקור את הקלט החושי המגיע למוח מתבססים על אותות המגיעים מאיברי חישה שאינם בתנועה, כלומר, על חישה סבילה. פרופ' אהוד אחישר, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, מקווה שחקר הקלט החושי המגיע אל המוח מאיברי חישה המצויים בתנועה יסייע לנו בהבנה טובה יותר של חושינו, ויאפשר פיתוח של עזרים יעילים יותר לחירשים ולעיוורים.

שערות השפם של חולדות הרוטטות ללא הרף משמשות להן כלי יעיל לגישוש ולאיתור עצמים המצויים בקרבתן. פרופ' אחישר, ד”ר קנאריק באגדאסאריאן, ותלמיד המחקר מרצ'ין שווד חוקרים את תנועותיהן של שערות השפם האלה כדי ללמוד על התפקיד שממלאת התנועה של איבר החישה בגיבוש תפיסת המרחב של בעל-החיים.

המדענים תיעדו את התשדורות של תאי העצב המעבירים את המידע שמלקטות השערות הרוטטות של השפם אל המוח. בדרך זו עלה בידם לבחון את הקידוד העצבי של המידע החושי שנאסף על-ידי השערות האלה. המדענים הבחינו בשני סוגים של תאי עצב: התאים מהסוג הראשון כונו “נוירוני נפנוף”. תאים אלה מגיבים לתנועת הנפנוף בלבד, ללא קשר למגע. התאים מהסוג השני, שהמדענים כינו בשם “נוירוני מגע”, מעבירים למוח מידע על עצמים המצויים בשטח. חלק מהתאים האלה מגיבים מיד ברגע המגע; אחרים מעבירים מידע על מגע ממושך בעצם כלשהו (ייתכן שאותות אלה קשורים למבנה ולמרקם של השטח); וקבוצה שלישית של נוירונים מעבירה אותות במשך זמן קצר רק כאשר שערות השפם מנתקות מגע עם העצם.

בהמשך בחנו החוקרים את הדרך שבה תאי העצב האלה מקודדים את מיקומו של חפץ במרחב, וגילו שצירי המרחב השונים (אנכי, אופקי חזיתי, ואופקי ניצב) מקודדים באמצעות משתנים עצביים שונים: סידור מרחבי של תאי העצב, זמן פעולתם, ועוצמת פעולתם. תגליות אלה, שפורסמו בכתב העת המדעיNeuron, מצביעות על כך שהתפיסה החושית אינה נובעת מסדרה פשוטה של אירועי גירוי-תגובה שבהם איברי החישה ממתינים בשקט לגירויים. למעשה, נראה שהיא דומה יותר לתהליך דגימה דינמי שבו הידיים, העיניים, שערות שפם, וייתכן שאיברי חישה נוספים, נעים ללא הרף במטרה לאסוף ולהעביר למוח מידע מקיף על הסביבה.

יוצאים מהמבוך
מחקר ישראלי על שפמן הרוטט של החולדות יסייע בפיתוח אמצעים עבור עיוורים וחירשים
אלכס דורון
שערות השפם הרוטטות של חולדות משמשות לגישוש, לאיתור ולבחינת העצמים שבקירבתן. מחקר ישראלי על השערות הללו עשוי להוביל לפיתוח עזרים יעילים יותר מהקיימים, עבור אנשים חירשים ועיוורים.
הנוירוביולוגים פרופ' אהוד אחישר וד''ר קנריק בגדסאריאן, ועוזריהם ממכון ויצמן, חוקרים את תנועת שערות השפם כדי ללמוד על התפקיד שממלאת תנועה זו בגיבוש התפיסה המרחבית של החולדה. במחקר נרשמו כמה תגליות.
החוקרים תיעדו את תשדורות המידע המלוקט על-ידי השערות הרוטטות ומועבר מתאי העצב למוח. התגלה ש-3 סוגים של תאי-עצב מעורבים בתהליך: האחד, ''נוירוני הנפנוף'' מגיב רק לתנועת הנפנוף, ללא קשר למגע בין השערות לחפץ כלשהו. הסוג השני, ''נוירוני מגע'', מעביר למוח מידע רק על העצמים המצויים בשטח שבו נעה החולדה. חלק מתאי-עצב אלה מגיבים מיד משנוצר מגע, והאחרים מעבירים למוח את המידע על מגע ממושך שבעל החיים מקיים עם העצם שבו נתקל. החוקרים סבורים שלאותות אלו קשר למבנה ולמרקם העצמים בשטח.
הסוג השלישי של תאי העצב מעביר אותות למוח במשך זמן קצר בלבד, כששערות השפם הרוטטות מנתקות מגע מהעצם שבו נתקלה החולדה.
כמו כן בחן המחקר את הדרך שבה מקודדים תאי העצב את המידע בדבר מיקום עצם במרחב, והתגלה שצירי המרחב השונים – אנכי, אופקי-חזיתי ואופקי-ניצב-מקודדים באמצעות משתנים עצביים שונים, הכוללים סידור מרחבי של תאי העצב, זמן פעולתם ועוצמת הפעולה.
במאמר שפרסמו החוקרים בכתב העת המדעי נוירון, העוסק במחקרי מערכת העצבים, הודגש כי מתברר שהתפיסה החושית איננה נובעת מסדרה פשוטה של אירועי גירוי-תגובה. איברי החישה אינם ממתינים בסבלנות לגירויים שיגיעו אליהם. התהליך כולו דינמי, וחותר לבצע כל הזמן דיגום ובחינה של השטח.