טיים אאוט timeout

ידיים של תמנון

| מאת: ד"ר גיא לוי

מנגנון זיהוי עצמי בין כפתורי ההצמדה לעור התמנון מונע מזרועות התמנון להפריע זו לזו

צילום: שאטרסטוק

זרועותיו הארוכות והגמישות של התמנון יכולות להתכופף לכל כיוון, להתפתל עם כיוון השעון או נגדו ולשנות אורך בכל נקודה. נוסף על כך, על כל זרוע יש מאות כפתורי הצמדה, כל אחד מהם יכול להיצמד לעצמים על ידי יצירת ריק (ואקום). לזרועות אלו יתרונות רבים בסביבה סבוכה שבה מכשולים, מפני שגמישותן מאפשרת להן לעקוף מכשולים ולעבור במעברים צרים ומפותלים.

אולם השליטה בזרועות אלו מסובכת מאוד: לזרועות ולרגליים המוגבלות במפרקים (כמו שלנו) יכולות תמרון קטנות משל זרועות התמנון, אבל לעומת זאת די במספר קטן יחסית של משתנים כדי לייצג את המנח שלהן (את המיקום היחסי בין החלקים שלהן) ולכן גם את התנועה שלהן. המנח של המרפק שלנו, למשל, יכול להיות מיוצג על ידי משתנה אחד בלבד שהוא זווית המרפק. המנח של הכתף יכול להיות מיוצג על ידי שלושה משתנים, והמנח של הזרוע כולה יכול להיות מיוצג על ידי שבעה משתנים לא כולל האצבעות ועל ידי 27 כולל האצבעות. במוחנו קיימות מפות המייצגות את המנח של איברי גופנו וכך מערכת השליטה המוטורית שלנו (הנמצאת במוח) יכולה להשתמש במפות אלו כדי לחשב בעזרת קלטים תחושתיים שונים ובאופן מדויק יחסית היכן ובאיזה מנח נמצא כל חלק בגוף, וגם לחשב בצורה קלה יחסית אילו פקודות לתת לשרירים כדי להניע את איברי הגוף.

בשל העובדה שזרוע התמנון יכולה לשנות צורה בכל נקודה לאורכה, אי אפשר לייצג את המנח שלה במספר סופי של משתנים, ולכן התמנון אינו יכול להשתמש במפות דומות לשלנו כדי לחשב היכן נמצאת כל נקודה בזרועו, וגם לא יכול לשלוט בה על ידי חישובים דומים לאלו שנדרשים אצלנו. כדי להצליח בשליטה על זרועותיו התפתחו אצל התמנון, במהלך האבולוציה, שיטות מתוחכמות המתאימות באופן מיוחד לגופו הגמיש: התמנון משתמש בתוכניות מוטוריות אופייניות (סטריאוטיפיות). בכל פעם שהתמנון משתמש בתנועה אופיינית כזו הוא צריך לחשב רק מספר קטן של משתנים הנדרשים כדי להתאים אותה לשימוש המסוים (למשל כיוון ומהירות הושטת הזרוע), ואינו צריך לחשב מחדש את כל המשתנים הנדרשים כדי לפקוד על המכלול העצום של השרירים שמשתתפים בתנועה. פישוט נוסף מושג על ידי מיקום התוכנית המוטורית (המוגדרת מראש) במערכת העצבים של הזרוע עצמה במקום במוח. המוח רק מפעיל את התנועה ומתאים אותה לשימוש הספציפי, וכך הבקרה מתייעלת כי מוחו של התמנון לא צריך לעסוק בשליטה ישירה בשרירים.

הזרועות הגמישות והארוכות של התמנון עלולות להיצמד זו לזו

הזרועות הגמישות והארוכות של התמנון עלולות להיצמד זו לזו

מאות כפתורים

מאות כפתורי ההצמדה שעל כל זרוע נוטים להיצמד באופן רפלקסיבי לכל מה שבא איתם במגע. נטייה זו הייתה עלולה להוות בעיה קשה עבור התמנון, מכיוון שהזרועות הגמישות והארוכות נוגעות זו בזו באופן תדיר תוך כדי תנועת התמנון ועלולות להיצמד זו לזו. הבעיה אפילו קשה יותר מכיוון שהתמנון, באופן שונה מאיתנו, אינו יודע את המיקום המדויק של זרועותיו ואינו רואה את כולן כל הזמן.

במחקר שנעשה במעבדתו של פרופ' בני הוכנר באוניברסיטה העברית בירושלים – על ידי פרופ' הוכנר עצמו עם החוקרים ד"ר גיא לוי וד"ר ניר נשר ובשיתוף פרופ' פרנק גרסו ממכללת ברוקלין של האוניברסיטה העירונית של העיר ניו יורק בארצות הברית – התגלה מנגנון נוסף הפותר בעיה סבוכה על ידי שימוש בפתרון פשוט: זיהוי עצמי כימי מונע את ההיצמדות של כפתורי ההצמדה לעור. כפתורי ההצמדה חשים במולקולה הנמצאת בעור התמנון, וכך מנוטרל מנגנון ההיצמדות שלהם. המנגנון ביסודו נמצא בזרוע, אבל פקודות מהמוח יכולות לבטל אותו אם יש החלטה מרכזית "להכריח" את הזרוע לתפוס בכל זאת את העור.

החוקרים אף הראו שהתמנון מסוגל לזהות את זרועותיו אפילו אחרי שאלו נגדעו מגופו. תמנונים הם קניבלים מטבעם, ולכן אפשר לצפות שיאכלו זרועות גדועות של תמנונים. במחקר זה הראו החוקרים שהתמנון אכן נוטה לאכול זרועות שנגדעו מתמנונים אחרים, אך זרועות שנגדעו מגופו שלו הוא בדרך כלל אינו אוכל. צריך לציין שגדיעת זרוע של תמנון נחשבת לפעולה בלתי טראומטית עבורו. תמנונים מאבדים באופן קבוע זרועות בטבע וממשיכים להתנהג באופן רגיל, והגדם צומח לזרוע חדשה.

מנגנונים ביולוגיים לזיהוי עצמי המבוססים על כימיה מוכרים למדע זמן רב, למשל מערכת החיסון שלנו צריכה לזהות את התאים של הגוף כדי להבדיל בינם לבין פולשים מזהמים. אך במחקר זה הייתה זו הפעם הראשונה שהתגלה מנגנון זיהוי עצמי כימי המשמש כחלק מבקרת השליטה המוטורית של בעל חיים. מערכות שליטה מוטוריות "רגילות" מבצעות חישובים רבים כדי להחליט אילו פקודות יפעילו את השרירים, וכאן התגלה מנגנון פשוט להפליא שמונע מזרועות התמנון להפריע זו לזו ללא צורך בחישובים מסובכים.

תוצאות המחקר מצטרפות לשורה של ממצאים קודמים מהמעבדה המצביעים על כך שהתמנון הוא דוגמה להתפתחות אבולוציונית מקורית וייחודית של מערכת שליטה יוצאת דופן בגוף גמיש ו"חסר מגבלות" לכאורה. נראה כי התמנון מייצג דוגמה לעיקרון אבולוציוני של התפתחות הדדית של תכונות גוף ומערכות שליטה בצורה המתאמת באופן מיטבי בין מבנה גופו המיוחד, מערכת העצבים שלו והסביבה שבה הוא חי.

בואו לעקוב ולדבר איתנו גם בפייסבוק, בטוויטר ובאינסטגרם. עדכונים יומיים על הכתבות הנבחרות בטיים אאוט ניתן לקבל בניוזלטר היומי שלנו

תגובות

now Silence is Golden SRV:SRV1 on: c422d06bb