איך הציפור אף פעם לא מאבדת את הצפון?
התאמה טכנולוגית של רישום פעילות מוחית לציפורים מאפשרת לנו לראשונה לענות על השאלה הנצחית: איך הן יודעות לאן לעוף?
הטכניון|הפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט
החיים עצמם:
"מגיל צעיר מאוד התעניינתי בהתנהגות של בעלי חיים, ובגיל תיכון כבר נהגתי לתצפת עליהם דרך קבע. אלא שהעניין שלי התחיל לא בציפורים אלא בבעלי חיים ימיים. גם היום אני צוללן חובב, ואת הדוקטורט שלי כתבתי על ההתנהגות של התמנון. לציפורים הגעתי כי השאלות המחקריות המעניינות התנקזו אליהן".
“בינינו היונקים לבין הציפורים מפרידות 300 מיליון שנים, שזה הרבה זמן במונחים אבולוציוניים, ולכן המוח שלהן שונה משלנו באופן בסיסי”, מסביר פרופ’ יורם גוטפרוינד מהפקולטה לרפואה בטכניון. “בהחלט יש לנו במה להתקנא בהן. ציפורים יודעות לנווט אלפי קילומטרים, והן זוכרות בדיוק איפה הן החביאו את האוכל באביב הקודם. אנחנו מחפשים את הבסיס העצבי של חוש הכיוון הפנימי הזה, כדי להבין איך עובד ה-GPS הקוגניטיבי הנפלא של הציפורים”.
במחקרם הקודם, פרופ’ גוטפרוינד וצוותו מצאו כי כשציפור מסתכלת על עץ למשל, היא לא מודעת רק למיקומה במרחב ביחס לעץ, אלא היא גם יודעת אם ראשה מופנה צפונה, דרומה, מזרחה או מערבה – כלומר, היא מודעת למיקומה הגלובלי. השילוב של ידיעת מיקום וידיעת כיוון מאפשר לה להתמצא במרחב ולתקן את מסלולה אם במקרה היא סוטה ממנו. מאחר שהציפור יודעת את המיקום של היעד ואת המיקום שלה עצמה, וכן את הכיוון המוחלט שאליו היא מתקדמת, אפשר לומר שקיימת במוחה “מפה קוגניטיבית”.
מה השאלה?
מהו הבסיס העצבי של ה-GPS הקוגניטיבי של הציפורים?
“מצאנו שיש במוח הציפור ייצוגים ברורים של המיקום המוחלט שלה במרחב”, אומר פרופ’ גוטפרוינד. “זה מעניין מאוד, מכיוון שמידע על מיקום מוחלט בעולם לא יכול להגיע ישירות ממערכות החישה כמו ראייה ושמיעה. לכן רצינו לחפש אילו תאים במוח הציפור אחראים ליכולת הזו.” האתגר הגדול ביותר, הוא מסביר, הוא “לרשום את ההתנהגות של תאי עצב בודדים בזמן שהציפור מסתובבת חופשית והמכשירים לא מפריעים לה.” מאחר שטכנולוגיות רישום של פעילות תאי מוח פותחו בעיקר בשביל ניסויים בעכברים, התאמתן לציפורים היא אתגר הנדסי של ממש. “וצריך לנחש איפה עשויים להיות התאים הללו”, מוסיף פרופ’ גוטפרוינד, “כי חיפוש אחר תאים במוח דומה לחיפוש אחר מחט בערמת שחט. המוח הוא מקום גדול עם המון תאים, ואי אפשר להשיג רישום יעיל של הפעילות בכולם”.
במעבדה של פרופ’ גוטפרוינד גידלו שלווים, שהיא ציפור מבויתת ונודדת, וצילמו אותם בחיי היומיום. למשל, מזון מוכנס לחדר – והשלו פונה מן הסתם להביט בו. בכל אותו הזמן רשמו החוקרים את הפעילות המוחית של השלו, ביחס לכיוון המוחלט, לכיוון היחסי, למהירות ההתקדמות של השלו ועוד.
“אנחנו מצאנו תאים שמספרים לנו לאיזה כיוון מוחלט הציפור מסתכלת, ועכשיו אני יכול להגיד לך בלי לראות את הציפור בכלל – בלי לראות את התיעוד מהמצלמות, אך ורק לפי הפעילות המוחית שלה – אם היא מסתכלת לצפון, לדרום, למזרח או למערב.
יש להן ייצוג מנטלי של כיוונים גלובליים. בעבר מצאו תאים דומים במכרסמים ובזבובים, אבל זאת הפעם הראשונה שמוצאים אותם בציפורים – ממצא שמחזק את ההיפותזה שיכולת הניווט המיוחדת שלהן קשורה לחוש הכיוון הזה. אחרי שמצאנו את התאים האלה, במחקר הנוכחי אנחנו מנסים להבין איך הם נוצרים ועובדים. אילו אותות חיצוניים מובאים בחשבון כדי לחשב את הכיוונים האלה? ובאילו אזורים של המוח עוברים האותות הללו – באזורים ויזואליים או לא-ויזואליים? בין היתר בכוונתנו לבדוק מה קורה כאשר הציפור לא נעה במרחב אלא כאשר אנחנו מסובבים את החדר. אנחנו בונים חדר מיוחד עם רצפה עגולה שאפשר לסובב, ואז נראה אם הכיוון הפנימי מסתובב יחד עם כיוון הראש”.