מוח הזרוע

 

מי שרוצה להשיג מטרות לא שגרתיות עשוי להיזקק לאמצעים לא שגרתיים. לדוגמה, מדענים שמבקשים לפתח רובוטים גמישים שואבים השראה מעולמו המורכב של התמנון. בעל- החיים הזה, הממוקם במקום נמוך יחסית בסולם האבולוציוני, מצטיין לפחות בתכונה בולטת אחת: כל גופו עשוי שרירים, ללא שלד שעלול להגביל את תנועותיו. זרועותיו החופשיות לחלוטין מסוגלות לנוע בכל כיוון ובכל סגנון תנועה. הן יכולות לפתוח צנצנת סגורה ולשבור צדפות. אבל, כפי שגילו באחרונה המדענים המופתעים, הזרועות האלה אינן מתאפיינות רק בכוח. למעשה, בכל אחת מהן יש גם "מוח".

 

יכולתם של תמנונים לתמרן בשמונה זרועות בעת ובעונה אחת היא נושא שמפליא את המדענים זה זמן רב. כל זרוע כזאת מכילה 50 מיליון תאי עצב, אך רק מעטים מהם, יחסית, מקשרים את הזרוע אל מוחו של התמנון. תופעה זו עמדה במרכז מחקר שביצעו פרופ' תמר פלש מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן למדע, וד"ר בנימין הוכנר מהמחלקה לנוירוביולוגיה באוניברסיטה העברית. בשיתוף עם ד"ר יורם גוטפרוינד גרמן סומברה מהאוניברסיטה העברית וד"ר גרציאנו פיוריטו מהתחנה הזואולוגית בנפולי, איטליה, הראו המדענים שבעת יצירת תנועת הושטה, הזרוע של התמנון מבצעת, בדרך כלל, תנועה קדימה המקרבת אותה לעבר המטרה. העובדה שמדובר בתנועה אופיינית אחת מפחיתה במידה משמעותית את מורכבות הבעיה שליצירת התנועה בזרוע התמנון. אלא שלמעשה, אפילו תנועה פשוטה יחסית זו לא היתה יכולה להתבצע באמצעות הקישורים העצביים המעטים שבין זרוע התמנון לבין מוחו.

 

בניסיון להבין כיצד בכל זאת פועלות זרועות התמנון, העלו המדענים אפשרות מקורית, שלפיה המערכת העצבית של הזרוע עצמה כוללת בתוכה הוראות מפורטות לתנועה. בניסויים שבוצעו במטרה לבחון את התיאוריה הזאת התברר, שתנועותיה של זרוע התמנון אינן משתנות גם כאשר ניתק הקשר העצבי שבין הזרוע לבין מוחו של התמנון. המדענים גירו באופן חשמלי את זרוע התמנון לאחר ניתוקה מהמוח, ומצאו כי תנועות הזרוע שנוצרו בעקבות הגירוי החשמלי זהות לאלו של תמנון שבו קיים קשר עצבי בין הזרוע לבין המוח. בהמשך נבחנו תנועות הזרוע באמצעות כלים מתמטיים ופותחו אלגוריתמים (מתכונים הניתנים למיחשוב). באמצעות האלגוריתמים האלה ניתחו המדענים את תנועת זרוע התמנון, תיארו אותה וחקרו את הייצוג העצבי של התנועה. כך עלה בידם לכמת בדיוק רב את תנועות הזרוע, דבר התורם לפיתוח מודלים ביו-מכניים של תנועות זרוע גמישות ומבוקרות. ממצאים אלה מצביעים על כך, שהפקודות היוצרות את תבנית התנועה של זרוע התמנון אכן כלולות ברשת העצבים של הזרוע עצמה, ולא במוח המרכזי. נראה, שהמוח צריך רק לשגר פקודה אחת לזרוע המורה לה לזוז - והיא כבר דואגת לכל היתר באופן עצמאי. חלוקת עבודה זו שונה מדרך פעולתם של רוב בעלי-החיים, לרבות בני האדם, שבהם תבניות התנועה מאוחסנות באזורים מיוחדים במוח המרכזי. בבני אדם, למשל, המוח שרואה את התפוח ומורה לזרוע לתפוס אותו ישלוט גם בתכנון התנועה וגם בביצועה על-ידי הזרוע. העובדה שתנועות הזרוע של התמנון מתוכננות ומבוצעות בדרך שונה, באמצעות מערכת עצבים מקומית, מוכיחה שריכוזיות בפיקוד ובעיבוד מידע אינה הדרך היחידה לשלוט בתנועה מורכבת.

 

המדענים מקווים שמחקר זה ירמוז על דרכים לבניית רובוטים נטולי מפרקים בעלי קואורדינציה גבוהה, שיוכלו לשלוט בתנועותיהן של זרועות רבות בעת ובעונה אחת. רובוט גמיש כזה עשוי לסייע בטיפולים רפואיים מורכבים ואף להציל חיי אדם בשורה של יישומים נוספים בתחומי הרפואה,החילוץ וההצלה. בינתיים ממשיכה קבוצת המחקר, צעד אחר צעד, להרחיב את גבולות כושר התנועה של רובוטים.