נחום אולנובסקי

פרס קריל 2012
מכון ויצמן למדע

ד"ר נחום אולנובסקי (Dr. Nachum Ulanovsky) 

תחומי מחקר:

הבסיס העצבי של זכרון מרחבי, קידוד המרחב במוח וניווט בסביבות מורכבות וטבעיות

המוח הוא מה שעושה אותנו אנושיים: זיכרונותינו, מחשבותינו, השמחה והעצב, ההומור והשעמום, הספרות, המוזיקה והמדע – כולם מגיעים מהמוח.  אך כיצד פועל המוח?

אנו רחוקים עדיין מרחק רב מהבנה מפורטת של מנגנוני ההומור או כיצד תאי המוח שלנו כותבים יצירות מוזיקליות, אך אנו מבינים כיום טוב הרבה יותר כיצד המוח מייצר התנהגות, וכיצד נשמרים זיכרונות במוח.  אך גם כאן, רב הנסתר על הגלוי.  אחד הדברים במשמעותיים שנמצאו לאורך השנים הוא שיש מספר אזורי מוח החשובים לזיכרון מרחבי, ניווט והתמצאות במרחב, כשהאזורים העיקריים נקראים ההיפוקמפוס והקורטקס האנטורינלי.  פגיעה באזורים אלו גורמת לפגיעה משמעותית בזיכרון בכלל ובזיכרון מרחבי ויכולות ניווט בפרט, ואלו גם האזורים הראשונים שנפגעים במחלת האלצהיימר. באזורים אלו נמצאו מספר סוגים של תאי מוח, או נוירונים, שמקודדים את מיקום החיה במרחב.  סוג אחד של תאים נקרא "תאי מקום", ותא כזה יורה בכל פעם שהחיה או האדם נמצא במקום מסוים במרחב. תאי מקום שונים פעילים במקומות שונים, ויחד הם יוצרים מעין "מפה קוגניטיבית" של המרחב. סוג אחר של תאים נקרא "תאי סריג", ונוירון כזה פעיל בסדרה של מקומות במרחב היוצרים יחד סריג משושה כמעט מושלם המונח על המרחב. כיצד נוצרת תבנית ירי משושה זו?  שתי תיאוריות ניסו להסביר תבנית פעילות סריגית, או גבישית זו. תיאוריה אחת מבוססת על רשתות נוירונים. תיאוריה שנייה מתבססת על הרעיון שניתן להשתמש בגלי מוח בעלי מחזוריות בזמן, בכדי לבצע (באמצעים ביופיסיים) אינטגרציה על המחזוריות בזמן בכדי לקבל מחזוריות במרחב – הלא הוא הסריג המשושה. אך ישנה בעיה: בחיות המודל הרגילות בהן חוקרים תאי סריג, קרי חולדות ועכברים, לא ניתן להפריד בין שתי התיאוריות, שכן תמיד תאי הסריג נצפים יחד עם גלי מוח מחזוריים.  בקבוצת המחקר שלנו במכון ויצמן אנו נקטנו בגישה שונה לבעיה: חקרנו תאי סריג בחיה חדשה – העטלף – ומצאנו שבעטלפים קיימים תאי סריג אך הם פעילים ללא גלי מוח מחזוריים.  בכך הפרכנו את התיאוריה השנייה של תאי הסריג. מחקר זה מדגים כיצד השימוש בעטלפים מאפשר לענות על שאלות מדעיות שלא ניתן לענות עליהן בחולדות או בעכברים (או בבני אדם).

נושא מחקר מרכזי נוסף במעבדתנו הוא כיצד המרחב התלת-מימדי מיוצג ונזכר במוח היונק.  לצורך זה, אנו ממשדרים עטלפים באמצעות יחידות הטלמטריה הנוירונליות האלחוטיות הממוזערות ביותר בעולם, דבר שמאפשר לנו למדוד את הפעילות החשמלית של תאים בודדים במוח של עטלפים מעופפים. מצאנו שההיפוקמפוס של עטלפים מכיל "תאי מקום" תלת-ממדיים, הפעילים רק באזור תלת-מימדי קטן ומוגדר.  בנוסף, באמצעות פיתוח אלגוריתם עקיבה תלת-מימדי חדשני, מצאנו גם נוירונים במוח העטלף המתפקדים כמעין מצפן תלת-מימדי, המקודד את כיוון הראש של העטלף בתלת-מימד: אנו סבורים שהמצפנים התלת-ממדיים הללו צריכים להיות קשורים בצורה הדוקה לתאי המקום התלת ממדיים, אך קשר זה

עדיין אינו ברור כל צורכו.  לאחרונה גם מישדרנו עטלפי פירות עם מכשיר ה-GPS הקטן ביותר בעולם, לצורך מעקב אחרי מסלולי התעופה שלהם בטבע, במחקר שהראה לראשונה שהעטלפים משתמשים במידע ראייתי "ממעוף הציפור" כדי לבנות מפה קוגניטיבית של אזור בגודל של כ- 100 ´ 100 ק"מ.  בנוסף, אנו חוקרים את מערכת הסונאר של העטלפים, שהם יונקים בעלי מערכת מדהימה של איכון על-פי הד – סוג של מערכת חישה אקטיבית שבה החיה חייבת לשלוח סיגנלים בכדי לאסוף מידע חושי על סביבתה.  מחקר זה מלמד אותנו על איך מידע חושי ביונקים מתורגם לתפישה מרחבית, זיכרון מרחבי, ותהליכי זיכרון באופן כללי יותר, בחיות ובבני אדם.

זוכי פרס קריל

// order posts by year $posts_by_year;