מוח של צב - לא מה שחשבתם

הצב נחשב לחיה פרה-היסטורית ומסתורית, שמזכירה לנו את תקופת הדינוזאורים. לרוב אנחנו מזכירים אותו בהקשר של שיריונו הקשיח והמרשים או איטיות תנועתו, אבל מסתבר שהצב נותן לנו שיעור חשוב בהיסטוריה: מחקר חדש של חוקרי אוניברסיטת תל אביב על המוח של הצבים שופך אור על התפתחויות אבולוציוניות לפני מאות מיליוני שנים ומציג ממצא מפתיע על דרך פעולתו של המוח הקדום: קליפת המוח החזותית של צבים מסוגלת לזהות גירויים חזותיים בלתי צפויים באופן שאינו תלוי במיקום שלהם על הרשתית. מדובר בתכונה שעד כה יוחסה רק לקליפות מוח מפותחות של יונקים, כולל בני אדם. בעקבות הממצאים צוות החוקרים מעריך מנגנונים מוחיים מתקדמים, שנחשבו עד כה לייחודיים ליונקים ולבני אדם, היו קיימים כבר לפני מאות מיליוני שנים.

המחקר נערך בהובלת מילאן בקר, נמרוד לברשטיין וד"ר מארק שיין־אידלסון, חוקרים במחלקה לנוירוביולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ובבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Science Advances.

במהירות הצב

אוכלוסיית הצבים והיונקים התפצלו מאב קדמון משותף לפני כ־320 מיליון שנה. מאז, מוח היונקים, וקליפתו בפרט, עברה התפתחויות דרמטיות והפכה למורכבת, גדולה ומקופלת. מוח הצב לעומת זאת, נחשב פשוט יותר ודומה יותר לזה של האב הקדמון של הזוחלים והיונקים. לכן, כאשר מתגלה במוח של צב מנגנון חישובי מתוחכם, ההשערה היא שהוא היה קיים כבר במוחם של בעלי החיים הקדומים הראשונים שעלו ליבשה.

במסגרת המחקר, החוקרים התמקדו בקליפת המוח הדורסלית של הצב - אזור שנחשב הומולוג אבולוציוני (בעל שוויון מבני, מקור התפתחותי משותף או דמיון גנטי), לקליפת המוח של יונקים. באמצעות הקלטות עצביות מצבים ערניים, ומעקב אחר תנועות עיניים, החוקרים בדקו כיצד מגיב מוח הצב לגירויים חזותיים החוזרים על עצמם לעומת גירויים "חריגים" המופיעים במיקום בלתי צפוי בשדה הראייה. התוצאות היו מפתיעות.

"החלק המפתיע באמת הגיע כאשר בדקנו מה קורה בזמן שהצב מזיז את ראשו או את עיניו", אומר ד"ר שיין-אידלסון." שינוי כזה מזיז את התמונה על הרשתית ועלול ליצור 'בלבול' במערכת הראייה. אך אצל הצבים התגובה לגירוי החריג והרגיל נשארה עקבית, למרות השינויים התכופים בזווית המבט. במילים פשוטות: המוח של הצב 'מבין' שמשהו חדש קרה בסביבה, גם אם הצב רואה את התמונה מזווית אחרת כך שהיא לא נופלת בדיוק על אותו מקום בעין".

עוד נמצא כי תנועות עצמיות של הצב, כמו הזזת הראש או העיניים, כמעט שאינן מעוררות תגובה מוחית משמעותית, למרות שהן משנות מאוד את התמונה שנקלטת בעין. לעומת זאת, שינוי קטן אך לא צפוי בסביבה החיצונית מפעיל את המוח בצורה חזקה. הדבר מעיד על יכולת להבדיל בין גירויים שנובעים מתנועה עצמית לבין מידע חדש שדורש תשומת לב.

^{צוות המחקר (מימין לשמאל): ד"ר מארק שיין־אידלסון, נמרוד לברשטיין ומילאן בקר}

חלון ייחודי אל העבר האבולוציוני

לדברי החוקרים, הממצאים משנים את האופן שבו אנו מבינים את התפתחות המוח. עד היום סברו שמנגנונים מתקדמים כאלה התפתחו רק בשלבים מאוחרים של האבולוציה אצל יונים, ומופיעים במוחות מורכבים כמו של קופים ובני אדם. המחקר החדש מציע תמונה שונה: כבר במוחות קדומים מאוד, כמו זה של האבות הקדמונים של הצב, הייתה קיימת יכולת לזהות אירועים חשובים בסביבה.

היכולת הזו, כך מעריכים החוקרים, שימשה את בעלי החיים להבנה של הסביבה המרחבית שלהם, ללמידה ולהישרדות בעולם משתנה. מתברר שגם בלי קליפת מוח גדולה ומקופלת, לצבים יש מערכת חכמה שיודעת להבחין מתי משהו באמת חשוב קורה סביבם.

"המחקר מדגים כיצד מוחם של צבים משמש כחלון ייחודי אל העבר האבולוציוני. מאחר שצבים ויונקים התפצלו מאב קדמון משותף לפני מאות מיליוני שנים, גילוי מנגנונים מוחיים מתקדמים אצל צבים מעיד כי יכולות אלו היו קיימות כבר במוחות הקדומים ביותר. הממצאים מצביעים על כך שהיכולת לזהות התרחשויות חדשות וחשובות בסביבה, בלי להיות מושפעים מתנועות ראש ועניים עצמיות, היא אחת מאבני היסוד שעליהן נבנתה ההתפתחות של המוח שלנו", מסכם ד"ר שיין-אידלסון.

^{על מה הוא חושב שם מתחת לשיריון? צב יבשה מצוי}

ד"ר מארק שיין־אידלסון הוא חוקר בכיר בבית הספר לנוירוביולוגיה, ביוכימיה וביופיזיקה ובבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. הוא בעל תארים מתקדמים בפיזיקה ובהנדסת חשמל וזוכה מענק ה-ERC. ד"ר שיין-אידלסון מתמקד במחקרו באבולוציה של חישוב עצבי ועיבוד חושי באמצעות מודלים של זוחלים, מתוך מטרה לפענח את עקרונות היסוד החישוביים המשותפים לרשתות עצביות ביולוגיות.