מגזין הטכניון | קיץ 2022

שנערכו בנושא, עדיין אין קונצנזוס מדעי לגבי מנגנון הבקרה המוחי של המוטוריקה. “אחת הסיבות לכך,” אומרת פרופ’ שילר, “היא מורכבותם של מנגנונים אלה. נתונים חושיים כגון ריח וראייה הם פשוטים יותר, משום שאת הריח אפשר לפרק למולקולות ואת הראייה אפשר לנתח בפשטות יחסית על סמך פיזיקה ופיזיולוגיה של העין. תנועה, לעומת זאת, היא תהליך בעל עושר כמעט אין-סופי שקשה מאוד לפרק למרכיביו.” במחקר הנוכחי בעכברים עקבו החוקרים אחר הפעילות של אותם עצים דנדריטליים בשעה שהעכבר לומד לבצע משימות של מוטוריקה עדינה (תפיסת עצם ביד) ושל מוטוריקה גסה (תנועה על הליכון). על ידי החדרה של חיישנים פלורוסנטיים באמצעות נגיפים מהונדסים הצליחו החוקרים לרשום את הפעילות מדנדריטים רבים של תא בודד ברזולוציה שלא הושגה עד כה, ולהצליב פעילות זו עם מדדי התנועה. התוצאה: תמונה מלאה של מבנה הדנדריטים וכן של פעילותו של כל דנדריט בשעת ביצוע המשימה המוטורית. מתוצאות המחקר עולה כי הנוירון הבודד אינו רק שותף ברשת נוירונים אלא מהווה רשת משל עצמו - רשת הכוללת בין השאר דנדריטים המדברים זה עם זה. פירוש הדבר הוא שהפעולות השונות בנוירון נעשות לא רק על ידי חיבור קלטים שונים באופן לינארי (בזו אחר זו) אלא בפעילות מקבילית, רב-שכבתית - מה שמזכיר את הקונספט המלאכותי של רשתות נוירונים רבודות, שהפך לתחום מחקר תוסס בעשור האחרון בשל יעילותו הרבה בביצוע פעולות שונות של סיווג וזיהוי. ממצאים אלה תומכים בקיומו של קוד קומבינטורי דינמי הקיים בדנדריטים של תא בודד - קוד המאפשר לייצג מספר רב של משתנים מוטוריים על פי מטלה משתנה. ממצאים אלה מבהירים כיצד הרשת העצבית במוח מסוגלת לשמור פיסות כמעט אין-סופיות של מידע וללמוד משימות חדשות תוך אחסון זיכרון ממשימות קודמות. פרופ’ שילר מציינת כי המחקר הבסיסי המוצג במאמר עשוי לחולל פריצת דרך בהבנה של מחלות מוטוריות כגון פרקינסון. זאת משום שבמחלות אלה נפגע תפקודם של דנדריטים, המגבילה להערכת החוקרים את היכולת המוטורית של האדם. פריצת הדרך המוצגת במאמר צפויה לחולל שינוי משמעותי בחקר המוח ובהשלכותיו על בריאות האדם. המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע, קרנות פרינס, קרן רפפורט ומלגת צוקרמן לפוסט-דוקטורנטים. 13 שלושה תאי עצב פירמידליים בקליפת המוח התנועתית, שתפקידם לשלוח את הפקודות התנועתיות ישירות לחוט השדרה. אלה התאים שנחקרו במחקר הנוכחי של פרופ’ שילר. תאים אלה מתאפיינים בגופי תאים פירמידליים, בעצים דנדריטליים ענפים, מפוצלים ומסועפים במיוחד, תכונה המאפשרת להם לבצע עיבוד מקבילי מורכב של רכיבי התנועה