תוצאה דומה לפעילות מוחית שונה

בטבע קורה לעתים שמינים שונים של בעלי חיים מציגים התנהגות זהה. בעבר סברו שמאחורי ההתנהגויות הדומות הללו עומדים מנגנונים דומים, אך מחקרים מהשנים האחרונות מעלים את האפשרות שהתנהגויות והמנגנונים המוחיים שבבסיסן מייצגים רמות שונות של מורכבות ביולוגית.המשמעות היא שאף על פי שההתנהגות החיצונית של מינים שונים יכולה להיות דומה מאוד, המעגלים המוחיים שמאחוריה עשויים להיות אחרים.

במאמר בכתב העת Current Biology הראו חוקרים מאוניברסיטת ג'ורג'יה איך שני מינים של חשופית ים, מעין חלזונות נטולי קונכיה, שוחים בצורה זהה, אף על פי שההתנהגות הזאת נובעת מפעילותם של מנגנונים עצביים שונים.

שני מיני החשופית, מליבה (Melibe leonine) ודנדרונוטוס (Dendronotus iris), מתקדמים במים באופן דומה – הם משאירים את גופם שטוח ומתקדמים בתנועות לצדדים. הם מכווצים את גופם ימינה ושמאלה, כשכל תנועה נמשכת כשלוש שניות. המנגנון הזה, של שחיית ימין-שמאל, משותף לעוד מינים רבים של חשופיות ים.

השוואה אנטומית הראתה שהמבנה העצבי של האזורים במוח שאחראים על תנועה אצל שני המינים הוא זהה. תאי העצב מסודרים באופן סימטרי ותאים בצד אחד של המוח מעכבים את הפעילות של תאים בצד השני וכך תורמים לפרצי תנועה ימינה ושמאלה. עם זאת, תבנית הקשרים בין התאים הייתה אחרת אצל כל אחד מהמינים.

כדי להבין את ההשלכות על המנגנון העצבי רשמו החוקרים את הפעילות החשמלית של תאי עצב בשלבים שונים של המעגל שאחראי על תנועת השחייה. הם הראו שהפעילות של אותם תאים הייתה שונה בכל אחד מהמינים, ומכאן שמאחורי תנועות השחייה הזהות עמדו דפוסי פעולה שונים של תאי העצב.

לאחר מכן רצו החוקרים לבחון אם שלב מסוים במעגל העצבי חיוני ליצירת פרצי הפעילות העצבית שמאפיינים את תנועת השחייה. לשם כך השתמשו ברעלן שעוצר פעילות עצבית כדי להשתיק קשרים בין תאים ספציפיים בשני מיני החשופית. במקביל הם מדדו את הפעילות החשמלית של כל תאי המעגל שאחראי על השחייה.

המוח שוחה, הגוף לא

אצל המליבה, ההשתקה האטה את הפעילות העצבית, כך שכל פרץ עצבי נמשך זמן רב יותר ותדירותו הייתה נמוכה יותר. לעומת זאת, השתקה של אותם קשרים עצביים אצל הדנדרונוטוס שיבשה לחלוטין את דפוס הפעילות העצבית, כך שהתאים פעלו באופן יחסית קבוע, בלי פרצי הפעילות האחראים על התנועות החדות ימינה ושמאלה. התוצאות איששו ממצאים קודמים של החוקרים, והראו שהקשרים האלה במעגל חיוניים ליצירת תנועה אצל הדנדרונוטוסים.

לעומת הדנדרונוטוס, אצל המליבה הקשרים הללו אינם הכרחיים לתנועה. החוקרים שיערו לפיכך שאם יפעילו את תאי העצב של הדנדרונוטוס על פי דפוס פעילותם של תאי העצב של המליבה, הם יצליחו לשחזר את הפעילות העצבית שמתרחשת בזמן שחייה תקינה, כלומר את פרצי הפעילות העצבית שמביאים לפרצי התנועה ימינה ושמאלה.

הם גירו חשמלית את תאי העצב של הדנדרונוטוס כדי לדמות את דפוסי הפעילות העצבית של המליבה. כתוצאה מכך נצפו אצל הדנדרונוטוס פרצי הפעילות העצבית שמאפיינים את תנועת השחייה – למרות ההשתקה של הקשרים שקודם לכן היו הכרחיים לתנועת השחייה של המין הזה. כלומר המוח שלהם פעל כאילו הם שוחים, אף על פי שמנגנון השחייה הרגיל שלהם היה מנוטרל.

חשיבות הממצאים כפולה: ראשית, הם מספקים תמיכה נוספת לתיאוריה שהתנהגויות מסוימות נשמרות לאורך האבולוציה, אך המנגנון העצבי שעומד מאחוריהן מתפתח ומשתנה. בנוסף, החוקרים הדגישו שתאי עצב שמסודרים במבנים דומים עשויים לתפקד באופן שונה אצל מינים שונים. המסקנה הזאת משליכה על היכולת המוגבלת שלנו להקיש ממחקרים שמתבצעים במין מסוים על מינים אחרים, גם אם ההתנהגויות שהם מציגים ומבנה המוח שלהם דומים.