מבנים עצביים בבסיס שערות השפם של חולדות מעבדים ומעבירים למוח מידע על תנועת השערות

כדי לקלוט מידע על החפצים השונים בעולם שסביבנו, מנהלים איברי החישה שלנו דו-שיח עם המוח. במחקר שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Neuroscience גילו מדעני מכון ויצמן למדע, כי מבנים עצביים, הממוקמים בבסיס שערות השפם של חולדות, מבצעים חישוב מורכב אשר ממלא תפקיד מרכזי בדרך שבה חשות חולדות את העולם שסביבן. מבנים אלה, הקרויים "קולטנים מכניים", מתרגמים את השינויים המכניים שיוצרת תנועת השערה ואת מגעיה עם חפצים חיצוניים לאותות עצביים. במחקר הנוכחי הראו המדענים, כי מספר קולטנים מקבוצה זו מחשבים, תוך כדי תנועה, את היחס בין מיקום השערה לבין מיקומה העתידי.

 

 

שערות השפם, בדיוק כמו עינינו ואצבעותינו, חייבות לנוע כדי לחוש את החפצים בסביבתן. כבר יותר מעשור חוקר פרופ' אהוד אחישר, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, יחד עם ד"ר קנריק בגדסריאן וחברים נוספים בקבוצתו, את מערכת החישה הזאת, באמצעות שיטה המאפשרת למדענים להזיז את שערות השפם של חולדות מורדמות. השיטה מאפשרת להם לחקור פעילות הקרויה חישה פעילה, אך עד עתה אי-אפשר היה לחקות באמצעותה במדויק את המתרחש בחולדות ערות.

 

במחקר הנוכחי שילבו המדענים בניסוייהם את השיטה שפיתח ד"ר אבנר ולך, אז חוקר בתר-דוקטוריאלי במעבדתו של פרופ' אחישר. עוד בזמן לימודיו לתואר שלישי בטכניון, שהושלמו בהנחיית פרופ' שמעון מרום ופרופ' רון מאיר, החל ד"ר ולך לשלב מערכות מיחשוב עם מערכות ביולוגיות. במחקר שבוצע במכון השתמשו ד"ר ולך, ד"ר בגדסריאן ופרופ' אחישר בפיתוח נוסף, שאיפשר להם ליצור מערכת משולבת – מעין הכלאה בין חולדה למחשב – המשחזרת בחיות מורדמות את תנועות השפם שנצפו בחולדות ערות המסתובבות בחופשיות.

 

 

מחקרים שבוצעו בעשור האחרון הראו, שהמוח משתמש בקידוד היחסי של מיקום השׂערה בשפם החולדה כדי לפענח את מיקום החפצים שהיא פוגשת. קידוד כזה מחייב חישוב של התנועה העתידית של השערה, שהיא תנועה שאינה קבועה. המדענים שיערו, כי חישוב מורכב זה מבוצע באחד ממעגלי המוח, ולכן מובן מדוע הם הופתעו לגלות שהקולטנים המכניים בזקיקי שערות השפם הם שמעבירים למוח את המידע הזה, יחד עם שאר האותות אשר מגיעים מהשערה.

 

פרופ' אחישר: "בדיעבד, חלוקת עבודה זו בין זקיק השערה לבין המוח היא הגיונית. איברי החישה אינם 'ממסרי אותות' בלבד; הם מהווים ממשקים נרחבים בין היצור החי לבין סביבתו. כאשר איבר חישה מפתח במהלך האבולוציה יכולת חישה חדשה, יכולת זו תוטמע טוב יותר אם איבר החישה יעביר את כל המידע הדרוש לשם עיבודה". בעתיד מתכננים המדענים לחקור כיצד בדיוק מחשבים המבנים העצביים שבזקיק שערות השפם את המידע המגיע מהשערה.

 

המערכת המשולבת שפותחה במחקר זה עשויה, בעתיד, לסייע בחקר מעגלים במוח הפועלים במעגל סגור. "בזכות חקר הממשק בין המוח לבין ה'מכונה' הצלחנו לקבל מידע על התקשורת הפנימית בין שערות השפם לבין המוח", אומר ד"ר ולך. "אפשר להציב את 'הסוכן הפנימי' הזה גם במקומות נוספים במוח כדי לחקור את יחסי הגומלין המורכבים, המהווים בסיס לדרך שבה אנו תופסים את העולם".