מוח נפרד לכל אחת משמונה הזרועות? מחקר בינלאומי חדש שובר את המיתוס הגדול לגבי תמנונים

אוקטובר 19, 2020
Octopus in a maze

המחקר, שבוצע בהובלת חוקרים מהאוניברסיטה העברית, מספק את ההוכחה הראשונה שמוחו של התמנון מקבל מידע מהזרועות לגבי המיקום או התנועה שלהם. הוא גם מראה לראשונה כי קיימת שליטה בין המוח לזרוע בזמן אמת, כלומר תחלופת מידע חושי מהזרוע למוח במהירות גבוהה יחסית כדי לקבל החלטה לגבי המשך תנועתו

octopus

האיסוף של מידע חושי והיכולת ללמוד, לעבד אותו ולהגיב בהתאם, הוא היבט חיוני להתנהגות בעלי-חיים. תמנונים, שנחשבים לחיות הכי אינטליגנטיות מבין חסרי החוליות למרות שטבעה המדויק של האינטליגנציה שלהם עדיין אינה ברורה, מספקים לנו מערכת ייחודית לחקר הקשר בין המידע החושי, העיבוד העצבי והפעילות המוטורית. ידוע כיום כי לתמנונים יש את מערכת העצבים הגדולה ביותר מבין חסרי החוליות, גדולה יותר מחלק מהחולייתנים (כמו לדוגמה בעכברים), כשיותר ממחצית מתאי העצב נמצאים מחוץ למוח, בגוף ובזרועות הגמישות.

האם יש לתמנון מספר מוחות? חוקרים רבים עדיין דשים ומתחבטים בשאלה זו. בעבר הוצגו עדויות לכך שכל אחת מהזרועות של התמנון מתפקדת לעתים באופן עצמאי, בלי להחליף מידע ביניהן ובלי התערבות מהמח המרכזי, בעוד במקרים אחרים מציגים גורם בקרה אחד ויחיד המתאם בין הפעילות של הזרועות. בכל מקרה, בכל אחת משמונה זרועות התמנון ישנן מאות כפתורי הצמדה עם אלפי תאי חוש לטעם ומגע (אפשר לדמות זאת לשמונה זרועות עם מאות לשונות). במוח בני אדם וחולייתנים יש ייצוג של הגוף, וככל שכמות תאי החוש באיבר מסוים גדולה יותר (כמו בלשון או באצבע), כך האזור במוח המייצג אותו גדול יותר. בתמנונים בחלקי המוח העליונים טרם נמצאה עדות למיפוי הגוף. זו אחת הסיבות שחוקרים רבים האמינו שמוח התמנון מקבל מידע מוגבל מאוד מהזרועות, ושרוב התנועה ועיבוד המידע החושי נעשה בזרועות עצמן.

מחקרים רבים שנערכו בשנים האחרונות בקבוצת המחקר של פרופ' בני הוכנר באוניברסיטה העברית תומכים ברעיון שבמהלך האבולוציה התמנונים סיגלו לעצמם את המבנה "המוזר" של גופם, והארגון הייחודי של מערכת העצבים שלהם על מנת לאפשר לתמנונים לתפקד ביעילות רבה גם בהעדר ייצוג הגוף במערכת העצבים המרכזית. "חשוב להבין שבניגוד לגופנו, שבו מספר מפרקים מצומצם יחסית, ייצוג של גוף גמיש כמו זה של התמנון (שאפשר לדמיין אותו כמורכב מאין-סוף מפרקים) ידרוש מערכת עצבים בגודל ובמורכבות בלתי-מציאותיים. במילים אחרות 'הארגון המגולם' (embodied organization) של ההתאמה ההדדית והמורכבת בין גוף ומוח התמנון היא שעומדת ביסוד הסתגלות התמנון לסביבתו", מסביר פרופ' הוכנר.

במחקר חדש שבוצע על ידי פרופ' הוכנר, ד"ר מיכאל קובה וד"ר תמר גוטניק מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית, בשיתוף עם חוקרת מאיטליה – לטיזיה זולו, מהמרכז לביו-רובוטיקה מהמכון האיטלקי לטכנולוגיה, ופורסם בכתב העת המדעי “Current Biology”, נבדקה יכולות הלמידה של התמנון ונבחנה רמת האינפורמציה המתקבלת מהזרועות. החוקרים בנו שני 'מבוכים' בצורת Y בתוך האקווריומים שבהם נמצאו התמנונים, המאפשרים להם להשתמש רק בזרוע אחת כדי למצוא את הצד הנכון שבו נמצא מקור האוכל שלהם. התמנונים לא יכלו לראות את הזרוע או את המזון בתוך המבוך, אבל למדו שעל מנת להשיג את האוכל עליהם להכניס זרוע למבוך ולהסתמך אך ורק על מידע חושי מן הזרוע שנעה ב'מבוך'.

"המחקר התמקד בשני חושים. הראשון, פרופריוספציה, חישה עצמית של הגוף, כלומר היכולת "לדעת" איפה הזרוע שלי או מה היא עושה אפילו כשאני לא רואה אותה, זאת מאחר והתמנונים אינם מסוגלים לראות את זרועותיהם בתוך המבוך. בבני אדם חלק מרכזי מהחוש הזה מסתמך על תאי חוש בין שרירי השלד והמפרקים, ואלו כמובן אינם נמצאים בתמנונים. בניסוי הזה התמנונים למדו להכניס זרוע למבוך ולשלוח אותה תמיד לאותו הכיוון. החוש השני שנבחן היה חוש המישוש. בניסוי זה התמנונים למדו שיש צד חלק במבוך וצד מחוספס ושרק אחד מהשניים יכיל אוכל. הבחנו שהם למדו להכניס זרוע למבוך, ל'משש' את האזור ואז להחליט אם הם בחרו בצד הנכון או צריכים להחליף צד. ראוי לציין כי במקרה הזה התמנונים בחרו בסופו של דבר בתנועות חיפוש איטיות יותר, שכללו חקר פנים המבוך. תוצאות מהירות הלמידה אינן שונות באופן מובהק מאלו שנמצאו במחקרים קודמים", ציינה ד"ר גוטניק.

תוצאות המחקר מוכיחות לראשונה שהמוח של התמנון אכן מקבל מידע חושי מהזרועות ושממידע זה התמנון יכול להסיק לגבי מיקום ותנועת הזרועות. המחקר גם מראה בפעם הראשונה כי המוח יכול לשלוט בתנועת הזרוע בזמן אמת גם ללא חוש הראייה, כלומר שקיימת תחלופת מידע חושי מהזרוע למוח במהירות גבוהה מספיק על מנת לקבל החלטה לגבי המשך התנועה. בנוסף, בין הממצאים החשובים שהתגלו במחקר הוא שהתמנונים אינם משתמשים תמיד באותה הזרוע, כלומר מידע שנלמד בעזרת זרוע אחת זמין לשימוש על ידי זרוע אחרת. מכאן אפשר להסיק שהמידע עצמו אינו מועבד או נשמר ברמת הזרוע אלא במוח המרכזי.

ד"ר גוטניק מסכמת: "המחקר שלנו מבהיר שלמרות שלזרועות התמנון יכולות תנועה וחוש אוטונומיות רבות הן עדיין חלק אינטגרלי מיכולתו של התמנון כאורגניזם להבין את סביבתו ולפעול בה, וכאשר צריך הן נמצאות תחת שליטה של מערכת העצבים המרכזית. בנוסף, המחקר מראה לנו כי לא מדובר בחיה עם תשע מוחות, אלא בחיה עם מוח אחד גדול ושמונה זרועות חכמות".

 

לקריאת המאמר המדעי: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096098222031191X#!,

פרסומים בתקשורת:

הידען:  https://www.hayadan.org.il/%D7%94%D7%9E%D7%99%D7%AA%D7%95%D7%A1-%D7%A0%D...

שלושה שיודעים, כאן תרבות: https://www.kan.org.il/Podcast/item.aspx?pid=18647