ד"ר טל שמרת

חוקר נוירואתולוגיה והתנהגות של ראש-רגלאיים, הפקולטה למדעי הים, המרכז האקדמי רופין

08/06/2021 ניוזלטר-זווית-בחינוך-יוני-2021.pdf

מה זה נוירואתולוגיה?
נוירואתולוגיה – הבנת הבסיס העצבי של ההתנהגות (אתולוגיה = התנהגות).

מיהם הראש-רגלאיים?
ראש-רגלאיים היא מחלקה של רכיכות. הפרטים המשתייכים למחלקה זו – התמנון, דיונוני רחף (Squid), והדיונון (Cuttlefish), מאופיינים בזרועות המחוברות ישירות לראש, ומכאן מקור שם המחלקה. מחלקה זו מכונה גם מחלקת הסילוניות, כיוון שיש להם אפשרות לנוע במים על ידי יצירת סילון מים באמצעות צינורית מיוחדת בגופם שנקראת סיפון.

מהם תחומי העיסוק/מחקר שלך?
יחד עם שותפי למעבדה, ד"ר ניר נשר, אנו עורכים מחקר בתמנונים בשני תחומים עיקריים:

1) שימוש בתמנון כחיית מודל להבנת הבסיס העצבי של התנהגות מורכבת ותהליכי למידה וזיכרון:
התמנון היא חיית מודל אידאלית לביולוגיה השוואתית שיכולה לספק הבנה לגבי עקרונות ביולוגים הקשורים בתהליכים קוגניטיביים דומים שהתפתחו במערכות שונות לכאורה (מוח התמנון מול מוח היונק). הסיבה לכך היא שלמרות שמוחו של התמנון התפתח בצורה מאוד שונה ממוחם של בעלי חוליות ויונקים, ולפחות במרכיביו הגסים הוא מזכיר מוח של חרקים, לתמנון יכולות למידה ומורכבות התנהגותית שמקבילה לזו של חולדות.

על ידי ביולוגיה השוואתית ניתן לשאול המון שאלות לגבי מה חשוב למשל בהתנהגות מורכבת, או במנגנונים של למידה וזיכרון. הרעיון הוא להשוות את מה שאנחנו מוצאים בתמנון למה שאנחנו מוצאים בחיות אחרות ולראות האם יש דברים שהתפתחו באותו אופן או התפתחו באופן שונה. כלומר, אנחנו בוחנים היכן הטבע מצא את אותו פתרון פעמיים, ובמקרה זה כנראה שזו הדרך הטובה ביותר ומדובר בעיקרון ביולוגי; והיכן הוא מצא פתרונות אחרים, כלומר ניתן להגיע לאותה התוצאה או מנגנון ביותר מדרך אחת. לעיתים, המנגנונים שהתפתחו באופן שונה בתמנון מרתקים לא פחות מאלו שהתפתחו באופן דומה ויוצרים אצל חוקרי התמנונים תחושה של חקירה של "חייזר".

אנחנו בעיקר מעוניינים להבין את המנגנונים הנוירופיזיולוגיים מאחורי התנהגות התמנון ופחות להבין את היכולת התנהגות הלמידה בתמנון, כגון האם התמנון יודע לפתור בעיות מסובכות, מבוכים או להשתמש בכלים. לכן, במעבדה אנחנו חוקרים התנהגות יחסית פשוטה, שהתמנון יכול ללמוד בקלות ובמהירות, ויכולה לשמש אותנו להבנה של המנגנון הנוירופיזיולוגי. לדוגמה, במחקר in vitro פיזיולוגי של האזור במוח התמנון שקשור ללמידה, מצאנו שסרוטונין גורם להגברת החיזוק של הקשרים/סינפסות בין תאי העצב (שהיא יכולת הכרחית לרכישת זיכרונות חדשים). במחקר שעדיין לא הסתיים אנחנו בודקים מהו תפקידו של הסרוטונין בתהליכי למידה בתמנון ברמה ההתנהגותית (מה תפקידו בלמידה, האם הוא חשוב לזיכרון לטווח קצר או ארוך? ללמידה חיובית או שלילית?) לצורך כך אנחנו מלמדים את התמנון דבר מאוד פשוט, כמו הימנעות ממגע עם אובייקט מסוים. לדוגמה, על ידי מתן שוק חשמלי חלש (המדמה עקיצה משושנת ים) בכל פעם שהוא נוגע בכדור בעל צבע כהה (התמנון הוא עיוור צבעים, אך הוא יכול להבחין בין בהיר לכהה), מהר מאוד הוא לומד להימנע מלגעת בכדור. לפני הלמידה אנחנו נותנים לתמנון חומרים שמשפיעים על המערכת הסרוטונרגית, כמו למשל תרופות אנטי-דיכאוניות (כמו ציפרלקס ופרוזאק), ובוחנים כיצד השינוי על המערכת הסרוטונרגית משפיע על הלמידה הפשוטה של הימנעות ממגע עם הכדור שעשה לו לא נעים – אנחנו בודקים האם התמנון לומד מהר יותר או לאט יותר והאם הוא מצליח לזכור את מה שלמד גם יום או יומיים לאחר הלמידה.

2) מחקר של מערכת הבקרה המוטורית על תנועת הזרועות בתמנון:
השאלה המרכזית היא כיצד התמנון שולט בו-זמנית על תנועתן של שמונה זרועות גמישות, חסרות שלד, בעלות אינסוף דרגות חופש תנועה. זהו אתגר אדיר למערכת השליטה והבקרה העצבית, שמחייב פיתוח אסטרטגיות מוטוריות ומנגנונים ייחודיים על מנת לאפשר את הפעולות וההתנהגות המוטורית של התמנון.
במחקר זה אנחנו לא משווים את התמנון לבעלי חיים אחרים, משום שבכל הקשור לבקרה מוטורית על זרועות גמישות, התמנון הוא המאסטר.

עובדה מפתיעה על תמנונים…

"מתברר שאצל התמנון יש שימוש רב במנגנון של עריכת RNA, בעוד שאצל יונקים המנגנון הזה נמצא פחות בשימוש. מנגנון זה מאפשר ייצור של מגוון חלבונים בעלי תפקוד שונה שמשמשים בנסיבות שונות, מבלי הצורך להגדיל את מספר הגנים בגנום. משערים שאצל התמנון למנגנון זה יש תפקיד בתהליך הלמידה וההסתגלות."

"מורתי התמנונית" היה לאחד הסרטים התיעודיים המדוברים ביותר השנה. למה לדעתך חשוב להתייחס כאשר בוחרים להקרין את הסרט בכיתה?

"הסרט הזה מבטא בצורה מאוד טובה את העובדה שהתמנון היא חיה מאוד שונה ומצד שני היא מאוד דומה בהתנהגות שלה ליונקים.

אני מציע שבעת הצפייה בסרט, לחשוב על כך שהתמנון הוא סך הכל רכיכה, בדומה לחילזון, אך עם התנהגות של יונק מפותח – כמו חולדה או אולי אפילו חתול הבית, מבחינת האינטראקציות שהיא יוצרת, הסקרנות שלה, והגמישות המחשבתית שהיא מבטאה. למשל, בקטע מסוים בסרט רואים את המרדף של הכריש אחר התמנונה, ואפשר לראות שהיא מנסה במגוון דרכים להתחמק מהכריש. היכולת הזאת של הגמישות המחשבתית, של מציאת פתרונות במהירות ושינוי אסטרטגיות זה משהו שמאפיין יצורים מאוד מפותחים. חשוב לזכור שרוב בעלי החיים הם חיות מאוד פשוטות בהתנהגות שלהם, ויש להם רפרטואר מאוד מצומצם של התנהגויות, אבל לתמנון יש רפרטואר מאוד מורכב של התנהגויות, והוא יכול לשנות אותן כל הזמן.

כדאי גם לדעת שהתמנונה שרואים בסרט משתייכת לאותו סוג תמנון שאנחנו עובדים איתו במעבדה – תמנון החוף (תמנון מצוי). זה אותו תמנון שכל אחד שילך לחוף בחודשים מאי-יוני יוכל למצוא, אם רק יחפש היטב."

איך הגעת לתחום?
"תמיד אהבתי את הים. בתור חיפאי הלכתי הרבה לים, וכבר מילדות התחלתי להתעסק בצלילה. את התואר הראשון שלי עשיתי במכללה הימית לישראל, שהוקמה בזמנו בחסות האוניברסיטה העברית, שם למדתי ביולוגיה ימית ומדעי הים. בתואר השני רציתי לשלב בין התחום הימי שאני אוהב למדעי המוח, תחום שגם כן מאוד מעניין אותי. כך הגעתי לפרופ' בני הוכנר, שהיה הראשון בארץ לעבוד עם תמנונים כמודל נוירופיזיולוגי. כיום אני חוקר את התמנון כחיית מודל, ופחות חוקר את ההתנהגות שלו. כלומר, אני לא עורך מחקר שדה על התמנון בסביבתו הטבעית בים, אלא משתמש בו במעבדה כדי לאפיין מנגנונים נוירוביולוגיים."

בונוסים בעבודה: 
"מבחינתי הבונוס העיקרי זו האפשרות שלי לעבוד במשהו שאני נהנה ממנו. לדעתי, להיות חוקר זה הבונוס עצמו, בלי קשר למה שאתה חוקר, משום שאני חושב שאחד המאפיינים הכי חזקים של חוקר זה הסקרנות, ומחקר מאפשר להשביע חלק מהסקרנות הזאת."

כתבות בהן טל מרואיין: להתחבא כמו תמנון

לכתבות נוספות בנושא תמנונים: סוד כפתורי ההצמדה של התמנון, האם תמנונים חולמים על כרישים חשמליים?