בסרטי מדע בדיוני מופיעים לא פעם בני אדם שמתחברים למכונות, והופכים בעצם לסייבורג, ישות ביולוגית-מלאכותית. אבל מה שעשו חוקרים באוניברסיטת בן-גוריון לדגים במעבדה הוא לא להפוך דג לחצי מלאכותי, אלא לחקור איך הוא מנווט בתוך המים, באמצעות טכנולוגיה שמודדת את הפעילות העצבית שלו. החוקרים מאמינים שאם יבינו כיצד דגים מוצאים את דרכם במים, הם יגלו דברים חדשים גם על המוח האנושי.
"אנחנו חוקרים בתחום נירואטולוגיה, את הבסיס העצבי להתנהגות אצל בעלי חיים", מסביר ל-N12 ליר כהן, דוקטורנט במחלקה להנדסה ביו-רפואית והחוקר הראשי במחקר שהתפרסם השבוע בכתב העת PLOS Biology. כהן, שמתמקד במחקרו במערכת הניווט של הדגים, מוסיף: "ניווט זה צורך בסיסי, חיוני וקיומי לכל בעלי החיים המנסה להימנע מטורפים, לחפש אוכל או למצוא את בני מינו. בשביל לחקור את הנושא הזה, הרבה פעמים הנטייה הטבעית במדעי המוח היא לגשת לחיה שקרובה לך - יש מחקרים בקופים, בחולדות. אבל אם מסתכלים על האבולוציה, אז הענף שהתפתח במקביל ליונקים הוא הדגים, וזה ענף הרבה יותר רחב ומגוון".
פרופ' רונן שגב מהמחלקה למדעי החיים באוניברסיטת בן-גוריון קושר בין הזיכרון המרחבי ליכולות הניווט. "אנחנו מתעסקים בזיכרון מרחבי - הזיכרון שמאפשר למצוא את הדרך שלי בעולם, ושואלים כיצד עובד ניווט אצל דגים", אומר שגב. "ניווט זו שאלה כל כך מעניינת כי כשאני מנווט אני צריך ללמוד את הסביבה, לשכן את האינפורמציה בזיכרון ואז לשלוף אותה בצורה שמאפשרת לי ליצור את משימת הניווט שלי ולהגיע. מתוך זה שאני חוקר כיצד חיות מנווטות, אני נדרש להבין כיצד עובדים זיכרון ולמידה. זה הופך את השאלה של איך אנחנו מנווטים או איך חיות מנווטות לשאלה חשובה במדעי המוח".
החידוש העיקרי במחקר הוא הבחירה בדג כמודליסט של המחלקה. "המודל של הדגים מעניין משתי סיבות", מוסיף כהן. "זו החיה הכי מגוונת מהקבוצות של בעלי החוליות. וגם מה שמאוד מעניין זה הסביבה שלהם – אנחנו רגילים ללמוד חיות שנעות בסביבה דו-ממדית. אבל הדגים מנווטים בתלת-ממד מלא, אז אנחנו יכולים ללמוד דברים על מנגנוני ניווט ששונים מאיתנו". החוקרים בעצם מנסים להבין איך תאי מוח בודדים מייצגים את המיקום של החיה בסביבה שלה. "בהרבה מובנים זו פעם ראשונה שבאמת רואים מה קורה בדגים בצורה מפורטת. זה דבר שלא נעשה", מוסיף שגב.
ניתוח תת ימי
אין ספק שלהשתיל מערכת אלקטרונית במוח היא עניין מסובך. אבל הדבר מסתבך עוד יותר כשהניסוי עוסק בבעל חיים שחי במים. כדי לעשות זאת, כהן ושגב הוציאו את הדגים מהמים למשך שעה בלבד וחיברו אותם למערכת ששמרה על חייהם בסביבה היבשה. "המערכת מנשימה את הדג, מזרימה מים אל הזימים, וככה הדג יכול להיות שעה מחוץ למים", אומר שגב. "כך אנחנו מסוגלים לעשות את ניתוח ההשתלה".
איך המחקר שלכם עשוי לתרום גם להבנת הפעילות המוחית בבני האדם?
"זו זווית ראייה אחרת", מציין שגב. "המערכת שמוצאת את המיקום של החיה במרחב זה הדבר שאפשר לקחת מהדגים ולפרוס על כל העולם החי". שגב מוסיף כי "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".