טכנולוגיה חדשה מודדת כיצד דגים מנווטים

עבור רוב בעלי החיים, היכולת לאתר את עצמם בסביבה היא חיונית להישרדותם. יכולת זו דורשת קידוד מידע על מיקום עצמי ותנועה. פרופ' רונן שגב מהמחלקה למדעי החיים והדוקטורנט ליר כהן מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת בן-גוריון בנגב הצליחו לנטר את הפעילות הנוירונית במוחו של דג זהב בכדי להבין את צורת החשיבה ויכולת הניווט שלו. את הפעילות הנוירונית תיעדו באמצעות אלקטרודות שמדדו אותות חשמליים מהמוח הקדמי של הדג וחוברו למכשיר הקלטה קטן. בכדי למנוע מאלו להכביד על הדג, החוקרים צירפו למכשיר קצף פלסטיק צף.

הבחירה בדג כנשוא המחקר אינה מובנת מאליה והבחירה בו נעשתה גם מהסיבה שדגים היא הקבוצה הגדולה ביותר והמגוונת ביותר מבין בעלי החוליות וגם לאור העובדה שהדגים מנווטים בתלת-ממד, בשונה מבני אדם, כך שניתן להסיק מסקנות על  מנגנוני ניווט שונים מאיתנו. מטרת החוקרים היתה להבין איך תאי מוח בודדים מייצגים את המיקום של החיה בסביבה שלה.

ממצאי המחקר העלו שדגי זהב משתמשים במערכת ניווט שונה מזו שמדענים מצאו בקרב יונקים. ליונקים יש שתי מערכות ייצוג מיקום עיקריות, האחת נוירונים מיוחדים שפעילים כאשר החיה נמצאת במיקום מסוים במרחב ותאים אחרים שפעילים בצורה מחזורית במרחב. החוקרים לא מצאו תאים מעין אלו בדגים. בקרב דגי זהב ישנו איתות המבשר להם שהם מתקרבים לגבול או למכשול ועל ידי שילובים של מרחק ממחסומים שונים, הדג יכול להתמצא במרחב. "מערכת הניווט של היונקים מסתכמת בהתאמה אישית לבעל חיים לקבוע שהוא הגיעו ליעדו. בדגי זהב צורת החשיבה מעבירה מסר אחר: "אני במיקום הזה, לאורך הציר הזה, והמיקום זה לאורך ציר אחר", הסביר פרופ' שגב.

הדוקטורנט ליר כהן, שהוביל את המחקר, חושד שהשונות במעגלי הניווט של בעלי חיים מתאימים לאתגרים עימם הם מתמודדים בבתי הגידול שלהם. כך למשל, הזרמים המשתנים ללא הרף של בית מימי יכולים לגרום לכך שעבור דגים, "קל יותר לדעת את המרחק ממאפיין בולט בסביבה מאשר לדעת מיקום מדויק".

באמצעות ניווט אנו לומדים את הסביבה, משכנים אינפורמציה בזיכרון ואז שולפים אותה בצורה המאפשרת לנו ליצור את משימת הניווט שלנו ולהגיע ליעדנו. חקר הניווט מאפשר להבין כיצד עובדות פעולות הזיכרון והלמידה וזה הופך את המחקר לבעל חשיבות בתחום מדעי המוח. אם נבין כיצד דגים מוצאים את דרכם במים, נגלה אולי דברים חדשים גם על המוח האנושי.

"המערכת שמוצאת את המיקום של החיה במרחב זה הדבר שאפשר לקחת מהדגים ולפרוס אולי על כל העולם החי", ציין פרופ' שגב. "הנושא של ניווט דגים הוא חשוב כשלעצמו. אלה חיות שמאוד חשובות בסביבה - המערכות הימיות הן חשובות מאוד והאקולוגיה של המערכות האלה נשענת בהרבה על הפעילות של דגים. אם נבין איך דגים מנווטים ובמה הם משתמשים כדי לעשות את זה, אז אני מקווה שנוכל לנהל מערכות כאלה בצורה שתאפשר לשמר אותן טוב יותר בעתיד", סיכם.

מחקר זה  (מס' 281/15, 555/19, 211/15) נתמך ע"י הקרן הלאומית למדע וע"י Human Frontiers Science Foundation (מס' RGP0016/2019).

קבוצת המחקר כללה את: ליר כהן- דוקטורנט במחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת בן גוריון בנגב, ד"ר אהוד וינפינסקי מאקול נורמל סופרייר בפריס, פרופ' עופר דונחין מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת בן גוריון בנגב ופרופ' רונן שגב מהמחלקות למדעי החיים והנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת בן גוריון בנגב.