פרופסורמיי——בריטמוזרזכתהבפרסנובלבפיזיולוגיהאורפואהלשנת2014年במשותףעםפרופסורג”וןאוקיףופרופסוראדוורדמוזר,עבורגילויתאיםשמרכיביםאתמערכתהמיקוםבמוח。

כשאתםחושביםעלניווט,מהוהדברהראשוןשעולהבראשכם吗?גיי.פי。אסבטלפוןהניידשלכם吗?ס?אואולימשימהקבוצתיתבצופיםשמטרתהלנווטחזרהאלהמחנהבלילה吗?מהאםהייתיאומרתלכםשבמוחכםישמערכתניווטמובנית,שאחראיתעלייצוגהמיקוםשלכםבסביבה,ועלהתמצאותכםכךשתוכלולהגיעממקוםאחדלאחר吗?בעודשניווטבסביבהנדמהכחסרמאמץואוטומטי,מערכתהניווטבמוחנוהיאדימורכבת,וכוללתכמהאזוריםבמוחומגווןסוגיתאים。בהמשךהמאמראקחאתכםלמסעשלחידותעלניווט,שיובילכםלמערכתמיוחדתמאודשלתאיעָָצָבבמוח,הנקראיםתאיגְּרִיד——מערכתמיקוםשגילינוושעבורהזכינובפרסנובלבשנת2014。

צדר?

כדילהתחיללנווטבסביבה,הדברהראשוןשעליכםלדעתהואהיכןאתםממוקמיםכעת。האםתוכלולחשובעלדרךשבההמוחמפענחהיכןאתםממוקמיםברגעזה吗?תוכלולהשתמשברמזבאמצעותדוגמהנגדית——זהלאדגיי.פי。ם。כפישאתםאולייודעים,מערכתהגיי。פי。אסמשתמשתבאותותשנשלחיםמארבעהלווייניםשוניםלפחותאשרחגיםסביבכדורהארץ。באמצעותחישוביםמתמטייםשמבוססיםעלפיזיקהמתקדמת,אותותהלווייניםהאלהמשמשיםאתהטלפוןהניידשלכםלקביעתמיקומכםברמתדיוקגבוהה¹．אךהאםמוחנומקבלאותותממקורחיצוניכדילקבועאתמיקומנו吗?„„„„„„„„„„„„אםכן,מהמוחכםעושהבפועלכדילקבועהיכןאתםנמצאים吗?נסולחשובעללפחותשניפתרונותאפשרייםלחידהזו,לפנישתמשיכובקריאתהמאמר。

אםכן,מתבררשבמוחישנםתאיעצבשמייצגיםאתמיקומכם,הנקראיםתאימיקום．1971年בשנתבעתשחקרופעילותחשמליתבמוחותשלחולדות[2],ובחנואזורבמוחשנקראההִיפּוֹקַמְפּוּס,החוקרים约翰·奥基夫ו镜头Dostrovskyגילושכאשרהחיהנמצאתבמקוםמסויםבסביבה,תאיעצבמסוימים,שנקראיםתאימיקום,נעשיםפעיליםומתחילים”לירות”אותותחשמלייםבקצבגבוה(איור1)．כמוכןהםמצאוכיכאשרהחולדהנמצאתבמיקומיםשונים,תאימיקוםאחריםפעילים。במיליםאחרות,אםאתםעומדיםבמקוםמסויםבחדרכם,ישנוֹתאמיקוםמסויםבהיפוקמפוסשלכםשהואפעילבמיוחד,ותאזהאומרלכםהיכןאתםנמצאיםעכשיו。הפעילותהחשמליתשלתאיהמיקוםכלכךמדויקת,שאםנרשוםאתפעילותםשלמאהתאיםכאלהבמשךזמןמה,נוכללחזותאתמיקוםהחולדהברמתדיוקשלחמישהסנטימטרים!זהדימדהיםמאחרשהתאיםהאלהנמצאיםעמוקבתוךהמוח,רחוקמהחושים;איןלהםעינייםאואוזניים,אוכלאיברחישׁהאחר,אזמהיכןמגיעהמידעעלהסביבהאלתאיהמיקום吗?

צעדשני:כמהרחוקהלכתם,ולאןהגעתם吗?

בואונניחשבאמצעותתאמיקוםמסויםהבנתםכיאתםעומדיםבמקוםמסוים。לאחרמכןהלכתםבמשךזמןמה,ובעזרתתאמיקוםאחרפענחתםאתמיקומכםהחדש。אךכיצדאתםיודעיםמהוהמרחקביןשניהמקומותהאלה,כלומרמהוהמיקוםהיחסישלשניהמקומות?ראשית,נסולחשובמהאתםצריכיםלדעתכדילחשבאתהמרחקביןשתינקודות。אםהייתיאומרתלכםשהלכתיבמשךשתידקות,אזכדילחשבאיזהמרחקהלכתיהייתםצריכיםלדעתאתמהירותההליכהשלי。המוחפותראתהבעיההזובסיועםשלתאימהירות［3.]，。התאיםהאלהאינםממוקמיםבהיפוקמפוס,אלאבאזוראחרבמוחשנקראהקוֹרְטֶקְסהאֶנְטוֹרִינִי(ראואיור3)．

כעת,אםהייתםיודעיםאתהמיקוםההתחלתישלי,אתמהירותהליכתיואתהמרחקשהלכתי——האםיכולתםלומרהיכןאנינמצאתכעת,אושנדרשמידענוסף吗?לדוגמה,לוּידעתםשנקודתההתחלהונקודתהסיוםהןבמרחקשלמאהמטרים,האםיכולתםלומרהיכןאנינמצאתעלגבימעגלשמקיףאתנקודתההתחלהשלי,והרדיוסשלוהואמאהמטרים吗?（איור2)．„„„„„„„„„„„„„המידעהנוסףשנדרשהואהכיוון．נסףלתאיכיווןראשנצים4］．כשתאיםאלהפעילים,הםמיידעיםאתהחיהלגביהכיווןשבוהיאנעה。באמצעותידיעתהמיקוםההתחלתישלכם,מהירותהליכתכם,זמןההליכהוהכיווןשאליואתםהולכים,תוכלולדעתבדיוקהיכןאתםנמצאיםיחסיתלמקוםשבוהתחלתם(איור2)．

צעדשלישי:האםישנןדרכיםאחרותלמצואאתמיקומכםולהגיעמנקוד一להנקודהB ?תאיגריד

。כדילנווטממיקום一למיקוםB,ראינושמספיקלדעתאתהמיקוםההתחלתי,אתהמהירות,אתהזמןואתכיווןהתנועה。אךלהפתעתםשלחוקרימוחרבּים,מתבררכיהמוחמשתמשבתכסיסנוסףומדהיםכדילפתוראתבעייתהניווט。רמז:זהקשורלמערכתקואורדינטותשלמפה。יגריד。

מערכתתאיהגרידממוקמתבמרכזהמוח,מעטמתחתלקוהאוזניים,באזורהקורטקסהאנטורינישנמצאבעומקהמוח(איור3，，זרסגל)，ליפקפס。שלאכמותאימיקוםבהיפוקמפוסשנעשיםפעיליםכשהחיהעוברתדרךמקוםמסוים,תאגרידנעשהפעילבמיקומיםרביםבסביבה。הכימפתיעהיהלגלותשהמיקומיםהאלהמייצריםתבניתדמוית——גבישסימטריתומדויקתמאוד,המאופיינתעלידימשולשיםשווי——צלעותשמחבריםאתהמרכזיםשלמיקומיםשכנים。המיקומיםהאלה,שנקראיםקואורדינטות,יוצריםמבנהגריד(网格)=רשתקואורדינטותבמפהבצורתמשושה,ולכןהחלטנולקרואלהם”תאיגריד”²．חשובלהדגיששתבניותהקואורדינטותבצורתמשושהשלתאיהגרידמיוצרותבאופןפנימיבמוח,ואינןקיימותבעולםשבחוץ。

כלתאגרידיוצרתבניתקואורדינטותייחודית,אשרמוסטתביחסלקואורדינטותשנוצרותעלידיתאיגרידסמוכים。“伙伴国关系”:“伙伴国关系”:“伙伴国关系”:“伙伴国关系”:“伙伴国关系”:“伙伴国关系”:“伙伴国关系”:“伙伴国关系”:“伙伴国关系”:“伙伴国关系”:איור4 a)．באמצעותתאגרידאחדלאתוכלולדעתהיכןהחיהנמצאת,מאחרשכלתאגרידפעילבמיקומיםרבים,שיוצריםגריד。אולם,בשלההסטהבמיקומיםביןתאיגרידשונים,ובשלהסקאלותהשונותשלהגרידים(איור4 c),ניתןלהגדיראתמיקומההנוכחישלהחיהברמתדיוקגבוהה,באמצעותחפיפהביןגרידיםשלכמהתאים^3.．תבניותהגרידהאלהמשמשותכמפתקואורדינטותפנימיתבמוח,ויכולותלשמשגםלמדידתהמרחקביןנקודותשונותבמרח——דברישהחיוניתלניווט(איור4 b)．

תאיגרידמְזַמְּנִיםהפתעותנוספות

מצאנושהמבנההייחודישלתאיהגרידממשיךלהתקייםאפילוכשהחיהנעהבחושך[5］．מצאנוגםשכדילכיילאתהגרידלסביבההמסוימתשהחיהנמצאתבה(למש,להאםזהחדרקטןאוגדול?),החיהמשתמשתבמידעחושי,במיוחדבמידעחזותי,כמורמזיםשמופיעיםעלהקירותומיקוםהקירותבחדר。בהתאמהלרעיוןהזה,תבניותהגרידמסתובבותכאשרהרמזיםעלהקירותמסוּבבים,והגרידיםעשוייםלהתרחבאולהתכווץ,בהתאמה,כשאחדהקירותמוּזזכדילהגדילאתהחדראולהקטינו。באופןמעניין,תאיגרידבעומקיםשוניםלאורךהקורטקסהאנטורינימייצגיםאתאותההסביבהבסקאלותשונות[5］．תאיגרידשממוקמיםבחלקהעליון(החלקהגבּי)שלהקורטקסהאנטוריני”יורים”במיקומיםפיזייםקרובים,שמרוחקיםזהמזהבכ-25סנטימטרים(איור4 c,מימיןלמעלה)——ובכךמייצגיםאתהסביבהעם”סרגל”עדין,בעודשתאיגרידעמוקיםיותר(בחלקהקדמי)יוצרים”סרגל”גסיותר,מאחרשהם”יורים”במרחקיםגדוליםיותרזהמזה——שלעד3מטרים(איור4 c)．כךאואחרת,תאיגרידבסקאלותשונות,כולםשומריםעלתבניתגרידסימטריתדומה。

הרשולילספרלכםעלהפתעהנוספתשקשורהלתאיגריד。מתבררשלארקהמוח”המציא”תאיגרידלצורךניווטמוצלחויעיל。במחקרעכשווימרתקשנערךבחברתבינהמלאכותיתשנקראתDeepMindבלונדון,בריטניה,חוקריםסיפקולמערכתלומדתמידעעלכיווןראשומהירות。המכונההייתהאמורהללמודלנווטבסביבהחדשהומאתגרת。אחריהלמידה,המכונההגיעהלביצועיםטוביםיותרמאלהשלבניאדםבמציאתדרכה,כלומרבניווט。באופןמפתיע,המכונהגםיצרהבאופןספונטנייחידותמלאכותיותבעלותתבניותגריד,דומותמאודלתבניותתאיהגרידשמצאנובמוח[6］．המשמעותשלכךעבורנוהיאשאפילואםתבניתתאיהגרידהיאמשהוש”פשוטקרה”במהלךהאבולוציה,מסתמןשהיאשימושיתביותרלניווט。אנויודעיםשהמוחיעילמאוד,ואםישנהּתופעה,כמותאיגריד,שנוצרתכמעטבמקרה,היאעשויהלהפוךמועילהלתפקודהחיה。תוכלולחשובעלזהכך:נניחשקיבלתםכליעבודה,כמומברג,ולאידעתםעבורמההואמשמש。בחלוףהזמן,ככלהנראהתנסולהשתמשבובמצביםשונים,ובסופושלדברתמצאודרכיםלעשותושימושיומועילעבורכם。;הואחוקרדרכיםלהשתמשבכלה”כלים”שברשותו,ומגלהאתהדרכיםשבהןכליםאלהיהיוהמועיליםביותרלהישרדותהחיה。

יחד,תאיגרידמייצגיםמפותקואורדינטותפנימיותשמאפשרותלחיהלנווטממיקוםאחדלאחר。הםפועליםבתיאוםעםתאימיקוםועםסוגיתאיםאחרים,כמותאיכיווןראשותאימהירות。מערכתהניווטהזובמוחגםמאגדתמידעמהחושיםשלנוכדילכיילאתהמפותהפנימיותשלנועםהסביבה,והיאזושמאפשרתלנולבצעמטלותניווטמורכבוֹתבאופןחלקוחסרמאמץ。למרותשלמדנוהרבהעלהמערכתהמוחיתהמרתקתהזו,נותרוהיבטיםרביםשאינםידועים。לדוגמה:כיצדתשומתלבלרמזיםבסביבהאובזיכרוןמשפיעהעלמערכתהניווט吗?כיצדהנפחשלגוףהחיהנלקחבחשבוןכשהחיהמנווטתבמרחב吗?ומהקורהבמערכתהניווטשלמוחחולה,כמולמשלבמחלתאלצהיימר,כאשרתאיםבקורטקסהאנטורינימתיםויכולתהניווטנפגעת?שאלהמרתקתנוספתהיאכיצדהמרחקוהכיווןביןחיהלביןאובייקטבמרחבמקוּדדיםבקורטקסהאנטוריני,ואםהתאיםמקוּדדיםגםעבוראובייקטיםבתנועה,כמוכדורבמשחקכדורגל[6］．אלהשאלותחשובותומאתגרותשיכולותלהיותחלקממסעמדעימרתקעבוראלהמכםשיבחרולהיותמדענימוח。

המלצותלמוחותצעירים

כילדיםומתבגרים,אתםודאימודעיםלכךשקשהמאודלחזותכיצדייראוהחייםכשתהיומבוגרים。אנימאמינהשחשובלְשַׁמֵּראתסקרנותכםלגבידבריםותופעותגםעכשיווגםבתורמבוגרים,ולמצואמשהושישלכםתשוקהאליו,שגורםלכםלחוותהתלהבותוחיוניות。אניחושבתשהכולסובבסביבתשוקה——זהיכוללהיותלמתמטיקהאולפיזיקה,לריקוד,לכתיבה,אולכלדבראחר。אתםצריכיםתמידלעקובאחריהדחףהפנימישלכם,ולבנותאתחייכםסביבהחוזקותוהתשוקותשלכם。迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新。

אנשיםרביםיאמרולכםמהצריכהלהיותהקריירהשלכם,ומדוע;מאחרשאזתרוויחוכסףאותשיגומוניטיןטוב,אושתוכלולקבלפרסנובל……。לכובדרךשאתםמרגישיםשהיאנכונהעבורכם。היאיכולהלהיותכלדברשמעשיראתכם,שאתםאוהבים,שתוכלולהתמחותבו。עבורעצמי,אנייכולהלהעידשאניסקרניתמאודלגבידברים,ושחשובליביותרלהביןדברים。כשאנימבינהמשהושלאהבנתיקודםלכן,זהמסבליהנאהרבה。ז。

לבסוף,כאישהשזכתהבפרסנובל,חשובלילהדגיששכשאתםמוצאיםאתהתשוקהשלכם,לאאמורלשנותאםאתםגבראואישה。תמידחשבתיעלעצמיבתורבןאדם,וכשנעשיתימדענית——בתורמדענית。לאחשבתיכלכךעלהעובדהשאניאישה。אניחושבתעלעצמיבתורמדעניתשהייתהבתמזל,שעבדהקשהמאודושהיולהשותפיםנהדריםלדרך。ז回绝回绝，:ס回绝回绝回绝פ回绝回绝回绝回绝ר，:回绝回绝回绝יל回绝回绝回绝回绝回绝ילז回绝回绝回绝回绝פרסנ回绝回绝ל。אךלמרותשהמִגְדָּרהואנתוןחסרמשמעותבכלמהשנוגעלתשוקה,כולנוצריכיםלהיותמודעיםלכךשישנןסביבותמסוימותשבהןאנשיםמנסיםלדחוקנשיםאולעכבן。בסביבותהאלה,כולנו——גבריםונשיםכאחד——צריכיםלתמוךבעוצמהבנשיםובאוכלוסיותמוחלשותאחרות。

מילוןמונחים

►►►►►►►►►►►יגריד(网格单元)：↑תאיעצבבאזורבמוחשנקראהקורטקסהאנטוריני,אשריוצרים”מפתקואורדינטות”במוח,שמאפשרתניווטוהערכהמֶטְרִיתשלהמרחקוהכיווןבסביבה。

(Place Cells)：↑תאיעצבבאזורבמוחשנקראהיפוקמפוס,שאומריםלחיההיכןהיאממוקמתבמרחב。כלתאמיקוםנהיהפעילבמיקוםמסויםבסביבה。הואמבחיןביןסביבותבכךשהואלאפעילאופעילבמקוםששונהמאודבסביבההחדשהממהשהיהצפויבסביבההאחרת[1]。

תאימהירות(速度细胞)：↑תאיעצבשפעילותם”מדווחת”עלהמהירותשבההחיהנעה,עלידיהגבּרתהפעילותכשהחיהנעהמהריותר。התאיםהאלהממוקמיםבקורטקסהאנטוריניבמוח,ומשמשיםאתהחיהלחישובהמרחקשהיאעוברתבמהלךתנועותיה。

קרטקסריני(内嗅皮层)：↑אזורשממוקםעמוקבתוךהמוח,לידההיפוקמפוס,מעטמתחתלקוהאוזניים。אזורזההואחלקחשובבמערכתהניווט(“המפההקוגניטיבית”)במוח,והואמכיל,ביןהשאר,תאיגריד,תאיכיווןראשותאימהירות。

(头部方向单元)：↑תאיעצבשנמצאיםבכמהאזוריםבמוח,ומיידעיםאתהחיהבאיזהכיווןהיאנעה。כלתאכיווןראש”יורה”אותותחשמלייםרקכשראשהשלהחיהפונהלכיווןמסויםבמרחב(לדוגמה,צפון——מערב)。זפגנטים。תאשפעילכשהראשמכווןלצפוןבסביבהאחת,עשוי”לירות”לדרוםבסביבהאחרת。תנועתכלהתאיםבסביבהמסוימתזההבכיוונה。כלהתאיםעוקביםזהאחרזה:אםתאאחדזזב- 180°בסביבהאחת,כלשארהתאיםינהגובאותואופן。

ינטרסים

הַמְּחַבֶּרֶתמצהירהכיהמחקרנערךבהיעדרכלקשרמסחריאוכלכלישיכוללהתפרשׁכניגודאינטרסיםפוטנציאלי。

תודות

回绝回绝נירצ回绝回绝ל回绝回绝ד回绝回绝לנועהשגב,בוגרתתוכניתהאנרגיהעלשםננסיוסטיבןגרנד,טכניוןלישראל,חיפה,ישראל,עלעריכתהראיוןשהיווהאתהבסיסלמאמרזה,ועלכתיבהמשותפתשלהמאמר。תודהלפרופסוריורםבורקעלהערותיו。

הערותשוליים

1.↑אםאתםמעונייניםללמודעודעלמערכתניווטגיי。פי。אס,לחצוכאן．

2.↑צפובקט．

3.↑תוכלולהתרשםמתבניותתאיהגרידהחופפותומהאופןשבוהןחושפותאתמיקוםהחיהבקט．

---

מקורות

[1]↑Alme, C. B.， Miao, C.， Jezek, K.， Treves, A.， Moser, E. I.和Moser, M. B.(2014)。海马体中位置地图的正交性:11张地图对应11个房间。Proc。国家的。学会科学。美国111:18428-35。doi: 10.1073 / pnas.1421056111

[２]↑O'Keefe, J.和Dostrovsky, J. 1971。海马体作为空间地图:来自自由运动大鼠单位活动的初步证据。大脑Res。34:171-5。0006 - 8993 . doi: 10.1016 / (71) 90358 - 1

[3]↑克罗夫，E.，卡迈克尔，J. E.，莫泽，M. B.和莫泽，E. 2015。内嗅皮层的加速细胞。自然523:419-24。doi: 10.1038 / nature14622

[4]↑陶博，穆勒，r.u.，兰克，j.b. 1990。自由活动大鼠的下隐骨后记录的头部方向细胞。一、描述与定量分析。j . >。10:420-35。

［5］↑Hafting, T.， Fyhn, M.， Molden, S.， Moser, M. B.， and Moser, ei, 2005。内嗅皮层空间图的微观结构。自然436:801-6。doi: 10.1038 / nature03721

[6]↑巴尼诺，A.，巴里，C.，乌里亚，B.，布伦德尔，C.，利利卡普，T.，米罗斯基，P.等。2018。在人工代理中使用网格状表示的基于矢量的导航。自然557:429-33。doi: 10.1038 / s41586 - 018 - 0102 - 6