האם תהיתם פעם איך הגוף שלכם יודע היכן הוא נמצא? ואיך הוא מוצר את הדרך ממקום למקום? איך המידע הזה מאוחסן ונשלף במהירות, ואיך נשחזר את הדרך בפעם הבאה?

זוכי פרס נובל לרפואה לשנת 2014, ג'ון או'קיף, מיי-בריט מוזר ואדוארד מוזר (שני האחרונים הם זוג נשוי), שאלו את עצמם איך המוח מנווט ומזהה את מיקומו בחלל, וגילו בתשובה מערכת איכון פנימית, מעין GPS טבעי שמותקן לנו במוח. המערכת הזו מאפשרת לנו למקם את עצמנו בחלל וביחס לפריטים אחרים בסביבה, לנווט תוך תפיסה טובה של המרחק והכיוון ולעבד מידע על התנועה שלנו ועל מיקומים קודמים. כל אלה הכרחיים עבורנו על מנת שנוכל למצוא את דרכנו בעולם.

סליחה, איפה אני?

לכל אורך ההיסטוריה התעניינו פילוסופים ומדענים במנגנון שעומד מאחורי היכולת להתמצא במרחב. הפילוסוף הגרמני הנודע עמנואל קאנט טען לדוגמה שתפיסת מיקומנו במרחב היא יכולת מוחית טבעית שאינה תלויה בניסיון, ושבאמצעותה אנו מארגנים את העולם החיצוני ותופסים אותו.

פריצת הדרך המדעית הראשונה בתחום התרחשה באמצע המאה הקודמת, במעבדתו של חוקר הפסיכולוגיה ההתנהגותית אדוארד טולמן שבחן את כושר הניווט של חולדות במבוכים. טולמן טען שהחיות חוקרות את הסביבה ומתנסות בה, ובהדרגה יוצרות במוחן "מפה קוגניטיבית" שמאפשרת להן לנווט ולמצוא את הדרך האופטימלית במבוך.

התיאוריה של טולמן הייתה חדשנית אך לא הסבירה את המנגנון המורכב שבו נוצרת מפת הניווט במוח או את אזורי המוח שאחראים ליצירתה. רק בהמשך, כשהתפתחה טכנולוגיה שאפשרה לעקוב אחר פעילות תאי המוח באזורים שונים בזמן אמת, בזמן שחיות המעבדה ביצעו משימות ניווט, יכלו המדענים לגלות את מערכת הניווט הפנימית במוח ולהבין את המנגנון שעומד בבסיסה.

"תאי מיקום" הם אבני היסוד של מערכת הניווט

בשנת 1971 גילה ג'ון או'קיף את אבני היסוד של מערכת הניווט. הוא מצא שתאי עצב מסוימים באזור במוח שנקרא היפוקמפוס, שקשור בזיכרון,  פעילים כשהחולדה נמצאת במיקום מסוים. לעומת זאת, כשהיא נמצאת במיקום אחר תאים אחרים פעילים. כלומר כל מיקום שלנו במרחב מיוצג על ידי תאים פעילים במוח. או'קיף קרא לתאים הללו "תאי מיקום".

כשאנו חוקרים סביבה מסוימת, אנחנו מפעילים תאי מיקום שונים. בהפעלתם המשולבת אנחנו יוצרים במוח מעין מפה פנימית שמייצגת את הסביבה שלנו. בהמשך הראה או'קיף שזיכרון של סביבה מסוימת מאוחסן במוח כדפוס הפעלה של תאי מיקום ספציפיים. כשאנו חוקרים ולומדים סביבה כלשהי אנחנו יוצרים למעשה דפוס הפעלה יציב וייחודי של תאי מיקום מסוימים. מאוחר יותר, כשנגיע שוב לאותה סביבה, יופעלו בו-זמנית תאי המיקום הללו ויאפשרו לנו לזהות איפה אנו נמצאים ולהתמצא מחדש במרחב.


ההיפוקמפוס – שם נמצאים תאי המיקום | תרשים: על בסיס הספר "האנטומיה של גריי"

תאי גריד – ייצוג גיאומטרי של הסביבה

מיי-בריט ואדוארד מוזר, זוג מדענים נורבגים שעבדו במהלך הכשרתם כמדענים אורחים במעבדתו של או'קיף, גילו מחוץ להיפוקמפוס, באזור שנקרא אנטורינל קורטקס (מרכז זיכרון חשוב במוח שמעביר מידע להיפוקמפוס וממנו), תאים בעלי תכונות ייחודיות – תאי גריד.

בניסויים נמצא שתאי הגריד, בדומה לתאי המיקום בהיפוקמפוס, הופעלו כשהחולדה הגיעה למקום מסוים. עם זאת, בשונה מתאי המיקום היו כמה מקומות שונים שגרמו לכל תא גריד בודד לפעול. כשהמדענים עקבו אחר המקומות הללו הם נדהמו לגלות שהם יוצרים תבנית גיאומטרית בצורת משושה. בכל אחד מקודקודי המשושה הופעל אותו תא גריד.

תאי גריד שונים במוח יצרו משושים שונים, קטנים או גדולים. המשושים הללו יכלו להיות מקבילים או חופפים ובזווית שונה ביחס לגבולות השדה שבו החולדה נעה. בהנחה שהסידור הזה נכון גם לגבינו, בני האדם, המשמעות היא שהמוח מבצע באופן בלתי מודע, ובאמצעות תאי הגריד, רישום מסודר של המקומות שבהם אנחנו מבקרים והמסלולים שאנחנו עוברים.

עבודתם המשולבת של שלושת המדענים פתרה תעלומה ארוכת שנים בשאלת האופן שבו המוח שלנו ממפה את העולם הסובב אותנו ומאפשר לנו לנווט בו את דרכנו. פענוח המנגנונים העצביים של התפיסה והזיכרון המרחבי הובילה לפריצות דרך משמעותיות גם בפענוח המנגנונים שעומדים בבסיסם של תפקודים קוגניטיביים אחרים.


פעילות תא הגריד בחולדה יוצרת תבנית מסודרת | מקור: Torkel Hafting, ויקיפדיה

בומרנג - שאלה בשבילכם

האם ייתכן לדעתכם קשר בין תאי המיקום ותאי הגריד לבין מחלת האלצהיימר? אם כן, מהו הקשר ואיך הוא בא לידי ביטוי?

 

3 תגובות

  • אנונימי

    בהמשך לתגובתי הקודמת

    https://www.hayadan.org.il/how-we-connect-memories-and-create-associatio... ציטוט ממאמר: "העכברים המבוגרים, על אף שהם זכרו כל תא בנפרד, אכן התקשו לקשר בין הזיכרונות, אפילו כשהם נחשפו אליהם בטווח של חמש שעות, פרק זמן שלא עורר כל קושי לעכברים הצעירים יותר. בהשוואה לעכברים בוגרים צעירים"
    די מאשש מה שכתבתי. ככל שההקשר בין זיכרונות רחוק יותר בזמן, כך הקשר הסינפטי בינהן חלש, ובכל מקרה אמור להיות פער כלשהו בזמן. בזקנה הקשר חלש אף יותר. לעומת הסינפסות שמייצגות את האירוע שהתא מייצג שנוצרים ללא פערי זמן, יציבים הרבה יותר ולכן שליפה של האירוע עצמו קל יותר משליפת ההקשר שלו, למרות הזקנה, לא נצפה בעיה לשולפו.

  • מייק

    השערה בנוגע לשאלת הבומרנג

    אחלק את התשובה לשני שלבי המחלה.
    הסינפסות בעלות המשקל הגבוה בתא המיקום, הן אלו שגורמות לפוטנציאל פעולה בעקבות מידע שמתקבל בחושים. בשלב הבינוני של המחלה סינפסות אלו עדיין פעילות יחסית מכיוון שמשקלן הגבוה מפצה על התנוונותן במידה כלשהי, לכן בשלב זה היכולת לזהות מיקום לא נפגע משמעותית.
    סינפסות חלשות יותר של תא המיקום, מייצגות בין היתר מיקומים בקרבת מקום, על ידי חיווטם לתאי מיקום המייצגים מיקומים בקרבת מקום. כל אחד מתאי המיקום יכול לשלוף בתורו סינפסות אלו ולהפעיל תא מיקום שמייצג מיקום באזור, ויחדיו הן יוצרות מפה קוגניטיבית תודעתית ויזואלית שמאפשרת ניווט במרחב. משקל הסינפסות הנשלפות נמוך יחסית מכיוון שהפרט לרוב לא מזהה את המיקום הבא במקביל לזיהוי המיקום שהתא מייצג אלא מעט לאחרי. כמו כן הפרט לא פונה בכל פעם לאותו המיקום כך שהסינפסות מקודדות באופן חלש יחסית. סינפסות לא יציבות אלו פגיעות יותר להתנוונות, ולכן בשלב הבינוני יש פגיעה בפעילות ההרמונית של המפה הקוגניטיבית, שפוגע ביכולת ההתמצאות במרחב.
    האם הספרות מדברת על הקשר בין תאי המיקום ואלצהיימר?

  • מוריס

    בומרנג

    שאלה מעניינת, את התשובה הייתי פותח בחקירה נוספת: קראתי שהרבה מערכות במוח הן דואליות (מודע ותת מודע, או כאלו הקשורות לקליפת המוח או מתחת לזה) וגם הניווט. קיים ניווט שמתבסס על זיכרון של מילים שמות וכו' וקיים ניווט קלאסי שקשור לתחושת המרחב והיכולת לזהות את המרחב כולל זיכרון חזותי וכו'. גם במחלות שקשורות בפגיעה מוחית בזיכרון, השאלה איפה הפגיעה: אם הפגיעה יותר קשורה לקורטקס אז תהיה יותר בעיה בלזכור את השמות של הרחובות או המלון או איפה חנינו את הרכב וכו' אבל האדם ימצא את דרכו על סמך זיהוי ויזואלי המוכר לו. ואם הפגיעה היא לא בקורטקס אז סביר להניח אכן שיש שיבוש במנגוננים שקשורים לניווט המרחבי (תאי מיקום וכו')