ניווט באי העטלפים

במקומות רבים ברחבי הארץ, ממש לאחר שהשמש שוקעת, אפשר לראות עטלפים יוצאים ממערות וממבנים נטושים שבהם הם ישנים במהלך היום, ועושים את דרכם לעצי פרי או לאזורים עמוסי חרקים טעימים. איך הם מצליחים לנווט אל אותם מקורות מזון, ואז למצוא דרכם בחזרה הביתה?

עטלפים מתמצאים בסביבה בעזרת איכון הד, או אֶקוֹלוֹקַצְיָה: הם משמיעים קריאות בתדר מסוים וקולטים את ההדים שחוזרים מהעצמים שגלי הקול פוגעים בהם. כך הם מסוגלים לעוף גם בחושך מוחלט, ואף ליצור במוח “מפה אקוסטית” של סביבתם.

זה מסביר איך העטלפים לא נתקלים בבניינים או בענפים, אבל לא את עצם הניווט: התהליכים שמתרחשים במוחם ומאפשרים להם לדעת לאן לפנות כדי להגיע לעץ מסוים, או איך לחזור בדרך הקצרה ביותר למערה. בשנים האחרונות התפרסמו מחקרים שחשפו עוד ועוד חלקים מאותו תהליך נוירולוגי: תאי עצב במוח שפועלים כאשר העטלף נמצא במיקום מסוים בסביבתו, במרחק מסוים מהמטרה, או כשהוא מחזיק את ראשו בכיוון מסוים. התגלו אפילו תאים של “ניווט סביבתי”, שפעלו בתגובה לנוכחות של עטלפים שונים מהקבוצה.

המחקרים האלו לימדו אותנו הרבה על המנגנונים המוחיים של הניווט בעטלפים, אך הם התבצעו בתנאי מעבדה, ולא היה ברור אם המנגנונים הללו פועלים באותה צורה בטבע. בנוסף, יש שאלות שלא ניתן לענות עליהן כשחוקרים עטלפים בחדר סגור, גם אם הוא גדול למדי. 

מסיבה זו החליט פרופסור נחום אולנובסקי (Ulanovsky), שחוקר עטלפים במכון ויצמן, לעקוב אחר תנועותיהם ואחר פעילות תאי המוח שלהם מחוץ למעבדה. כעת מתפרסם המחקר שלו ושל עמיתיו, שבו הם העבירו עטלפים לאי בודד קטן, ושם בחנו את התאים במוחם שאחראים על כיוון הראש. זו הפעם הראשונה שבה פעילותם של תאי עצב במוח של יונק מתועדת בתנאים טבעיים. התיעוד הזה איפשר לחוקרים לגלות שתאי העצב הללו משמשים את העטלפים כמצפן נוירולוגי, ושהם בונים במוחם מפה המבוססת על נקודות ציון בסביבתם, ומנווטים בעזרתה.

ניווט פיזי, ניווט חברתי

ב-2014 הוענק פרס נובל ברפואה לחוקרים שגילו במוחן של חולדות שני סוגים של תאי עצב שחשובים במיוחד לניווט: תאי מיקום (place cells) ותאי סריג (grid cells). ביחד, התאים האלו מאפשרים לחולדות, וכפי שהתברר בהמשך גם ליונקים אחרים, ליצור מעין מפה של הסביבה במוח ולנווט בעזרתה. סוג נוסף של תאים שהתגלה אצל חולדות הוא תאים שפועלים כאשר הראש נמצא בכיוון מסוים. מאוחר יותר גילו אולנובסקי וצוותו תאים כאלו גם במוחם של עטלפים. ב-2017 פרסמו אולנובסקי ועמיתיו מאמר שזיהה תאים מסוימים במוח שאחראים על הערכת הכיוון והמרחק של העטלף מהמטרה שאליה הוא עף. 

המנגנונים המוחיים האלו משמשים, כך מתברר, ליותר מאשר ניווט בסביבה הפיזית. במחקר שהתפרסם ב-2018, אולנובסקי ועמיתיו גילו תאים בהיפוקמפוס, אותו אזור במוח בו נמצאים גם תאי המיקום, שפעלו כאשר העטלפים עמדו במקום וצפו בעטלף אחר שעף לידם. תאים אלו סווגו כתאי מיקום חברתיים. חלק מהם היו גם תאי מיקום רגילים, כלומר הם פעלו גם כאשר העטלפים עפו בעצמם, וחלק היו תאים שפעלו רק כשצפו בעטלף אחר. 

בתחילת השנה התפרסם מחקר נוסף, שהוסיף עוד פרטים רבים על תאי המיקום החברתיים. את המחקר הובילו הפוסט-דוקטורנט ד”ר סאיקט ריי ועמיתת המחקר ד”ר ליאורה לס, ממעבדתו של אולנובסקי. הם עקבו בעזרת מצלמות וידאו ומערכת מעקב מבוססת גלי רדיו אחר פעילותם של עטלפי פירות מצויים (Rousettus aegyptiacus), שעפו בחדר גדול עם רשתות תלויות המדמות מערה. בנוסף הם רשמו את פעילותם של תאי העצב בהיפוקמפוס של העטלפים באמצעות אלקטרודות שהושתלו במוחם, בצורה שאיפשרה להם להתעופף ולהתנהג בטבעיות תוך כדי הרישום המוחי.

להפתעתם של החוקרים, הם גילו כי פעילותם של חלק מהתאים הושפעה לא רק מהמיקום הפיזי של העטלף או ממיקומם של העטלפים האחרים, אלא גם מההקשר החברתי. תאים מסוימים בהיפוקמפוס העלו את קצב פעילותם כאשר העטלף נחת על רשת שבה שהו עטלפים נוספים, אך לא כאשר נחת על רשת לבדו. תאים אלו שינו את פעילותם גם בהתאם לסוג האינטראקציה החברתית: למשל, תאים מסוימים היו פעילים במיוחד בזמן אינטראקציות חיוביות כמו טיפוח וניקוי הדדי של הפרווה (grooming), בעוד שתאים אחרים פעלו יותר כאשר העטלפים היו מעורבים בעימותים.

החוקרים הראו בנוסף שפעולת התאים האלה מושפעת מהמין ומהמעמד החברתי של העטלפים האחרים. כאשר עטלף זיהה עטלף אחר, תאים מסוימים במוחו היו פעילים יותר אם אותו עטלף היה זכר, ותאים אחרים הגיבו יותר לנקבה. היו גם תאים שהגיבו בעוצמה רבה יותר לנוכחותם של עטלפים בעלי מעמד חברתי גבוה. נראה אם כך שתאי העצב במוח העטלף יוצרים ייצוג של היררכיה חברתית, שמשמש אותו בשביל לנווט ולתפקד ביעילות בסביבה החברתית. 

בראיון לאתר מכון דוידסון ציין אולנובסקי כי הממצאים האלה קושרים ידע קודם אודות ההיפוקמפוס והקשר שלו לזיכרון, עם מה שהיה ידוע על תאי המיקום וחשיבותם כמערכת ניווט. מהמחקר עולה שאותם תאים מגיבים הן למשתנים הקשורים לניווט, כמו מרחק וכיוון, והן לזיכרון – ובפרט לזיכרון לגבי זהותם של חברים מסוימים בלהקה. במחקרי המשך, יתכן שהחוקרים יבחנו מה קורה במוחו של עטלף שנכנס ללהקה חדשה: כיצד תאי ההיפוקמפוס שלו מגיבים לשינוי במערכת החברתית המוכרת, בדומה לילד שעבר דירה ומתחיל ללמוד בכיתה חדשה.

מצפן נוירולוגי?

במחקר שהתפרסם עתה חזרו החוקרים לניווט בסביבה הפיזית, ובמיוחד לתאים במוח שמופעלים כאשר ראש העטלף פונה לכיוון מסוים. “אנחנו שנים קוראים לתאים האלו ‘מצפן נוירולוגי'”, אמר אולנובסקי, אבל עד עתה חוקרים לא הצליחו להראות שהם אכן משמשים כמצפן. מצפן תמיד יצביע צפונה, לא משנה איפה הוא נמצא – ואם התאים משמשים כמצפן פנימי, הם יגיבו לאותם כיוונים לאורך זמן, במקומות שונים, וללא תלות בגורמים חיצוניים, כמו למשל תנועת הירח והכוכבים. אחרת, ייתכן שהתאים לא מגיבים באמת לכיוון בשושנת הרוחות, אלא, למשל, כאשר העטלף פונה לכיוון הירח, או לכיוון גבעה או מגדל בולטים. מחקרי מעבדה לא יכולים לבדוק איזו מהאפשרויות נכונה: בשביל זה חייבים לצאת לשטח.  

בישראל יש אומנם עטלפים רבים, אבל זה לא כל כך פשוט לחקור אותם בצורה כזו. האלקטרודות שרושמות את הפעילות המוחית מאחסנות את המידע, אך לא משדרות אותו: כדי להשיג את הנתונים צריך לתפוס שוב את אותו עטלף, משימה לא קלה כשמושבה מונה עשרות או מאות עטלפים. בנוסף, האלקטרודות מקליטות את המידע במשך מספר שעות בלבד, ולכן עלולות לתפוס רק את המעוף של העטלף מהמערה לעץ בתחילת הלילה. לרוב מדובר בתעופה בקו ישר למדי, בלי סיבובים, ולכן היא לא תספק לנו הרבה מידע על כיווני הראש של העטלף. 

אולנובסקי הגיע למסקנה שהפיתרון הוא אי. אם האי קטן מספיק, ויש בו מספר קטן של עטלפים, לא יהיה קשה למצוא ולתפוס אותם שוב ושוב. בנוסף, העטלפים ייאלצו לעוף במעגלים, כדי להישאר מעל פיסת האדמה הקטנה, ולכן יסובבו את ראשיהם לעתים קרובות. 

לאחר לא מעט חיפושים נמצא אי מתאים, שמרוחק כחמש שעות הפלגה מחופי טנזניה באפריקה. מדובר באי שגודלו כ-350 על כ-250 מטר, שבו מעט צמחייה, כמה מינים של עופות ים, ו… זהו פחות או יותר. מדי פעם צבות ים מגיעות לחופיו להטיל ביצים. 

מה שלא היה על האי זה עטלפים. אולנובסקי ועמיתיו תפסו עטלפי פירות מצויים בטנזניה – אותו מין שנמצא בארץ חי גם שם – והביאו אותם לאי, לאחר קבלת כל האישורים ממשלת טנזניה וממחוז זנזיבר שבתחומיו נמצא האי הבודד. הם בחרו רק זכרים, כדי לוודא שהעטלפים לא יהפכו למין פולש באי. לא שבאמת היה חשש כזה: באי אין כלל פירות שהעטלפים יכולים לאכול, והם היו תלויים לחלוטין באספקת מזון מהחוקרים. 

מעט צמחייה, כמה מינים של עופות ים, ו… זהו פחות או יותר. האי מהאוויר | שקד פלגי

מגיעים לאי

בפברואר 2023 הגיעו החוקרים עם העטלפים לאי. מלבד אולנובסקי היו שם גם הדוקטורנט שקד פלגי, ד”ר סאיקט ריי, ד”ר ליאורה לס, הדוקטורנטית שיר מיימון, הווטרינרית ד”ר אבישג תובל, ועוזרת המחקר חן כהן.

החוקרים הביאו איתם אוהלים גדולים: למגורים של בני האדם, למגורים של העטלפים במשך היום, אוהל מטבח, אוהל מעבדה ועוד. באי קטן כל כך, עם צמחייה מועטה, כל האספקה הייתה צריכה להגיע מהיבשת. או כמעט כולה: הצוות גם אכל דגים שנתפסו לחופי האי. הדייג הראשי היה קברניט הספינה שהובילה אותם לשם. “הוא סיפר לי שהוא שיאן עולם בדיג. חשבתי שהוא עובד עלי”, אמר אולנובסקי. “אחר כך בדקתי, ובאמת יש לו שלושה שיאי עולם, כמו הטונה הגדולה ביותר”.

הצוות נשאר באי כמה שבועות, וחזר אליו שוב בפברואר 2024 לכמה שבועות נוספים. בסך הכל הם אספו נתונים משישה עטלפים. מלבד האלקטרודות שרושמות את פעילות תאי העצב במוח, העטלפים נשאו גם מכשיר GPS ומד גובה, כך שהחוקרים יידעו היכן הם היו ולאן עפו בכל רגע. 

הממצאים הראו שהתאים אכן הגיבו תמיד לאותו כיוון: אם תא מסוים פעל כשהראש של העטלף פנה לכיוון דרום-מערב בתחילת הלילה, כשהעטלף נמצא בחלק אחד של האי, הוא המשיך לעשות זאת גם כמה שעות מאוחר יותר, כשהעטלף היה באזור אחר. תנועות גרמי השמיים במשך הלילה לא השפיעו על פעילותם של התאים, ולא היה הבדל בנתונים אם הרישום נעשה בלילות ללא ירח, בלילות ירח מלא, או כאשר עננים הסתירו את הירח ואת הכוכבים. נראה אם כך שתאי כיוון הראש אומנם משמשים כמצפן.

כיול המצפן

השאלה הבאה היא כיצד העטלפים מכיילים את המצפן שלהם – איך הם יודעים להבדיל בין דרום לצפון. יש כמה אפשרויות לכך. חיות לא מועטות מסוגלות לחוש את השדה המגנטי של כדור הארץ, וזה בהחלט יכול לעזור בבניית המצפן. אלא שאין כל ראיות לכך שעטלפי פירות מצויים, שאינם נודדים, ניחנו בחוש מגנטי. החוקרים בדקו זאת בכל זאת, ובחנו כיצד פועלים התאים כאשר העטלפים עפים בתוך אוהל גדול. השדה המגנטי לא משתנה בתוך האוהל, ולכן אם הוא אחראי למצפן, היינו מצפים שהתאים ימשיכו להגיב לאותם כיוונים. אלא שהתברר שהכיוונים שבהם התאים פעלו בתוך האוהל היו שונים מאלו אליהם הם הגיבו מחוץ לאוהל. 

החוקרים משערים אם כך שהעטלפים מרכיבים במוחם מפה של האי, של הסלעים, החופים והצמחייה, ומנווטים בעזרתה. אם יש לנו מפה של האזור, ואנחנו יודעים, לפי מה שאנחנו רואים סביבנו, איפה אנחנו נמצאים על המפה, מה נמצא משמאלנו ומה מימיננו, נוכל לדעת גם לאיזה כיוון אנחנו פונים. גם אם לא נדע אם זה דרום או צפון, תהיה לנו מערכת כיוונים קבועה משלנו. באי, למשל, מערכת כיוונים כזו יכולה לכלול “לכיוון החוף עם השוניות”, “לכיוון החוף עם האוהלים”, ו”לכיוון שובר הגלים”. כל עוד הכיוונים הם קבועים, אפשר לבסס עליהם מצפן פנימי. 

כדי לעשות זאת, על העטלפים לאסוף מידע על האי ונקודות הציון שבו – באמצעות ראייה, איכון הד או גם וגם – ואז לצרף את המידע הזה למפה אחת שלמה, שהם נושאים במוחם ומתייחסים אליה כשהם עפים. זה לא דבר פשוט, העיר אולנובסקי, שכן במקרים רבים העטלפים עפו נמוך למדי מעל פני הקרקע, ולא יכלו לראות את האי כולו מהאוויר. “בדקנו עם רחפן את קו הראייה של העטלפים במקומות שונים, ומצאנו שהם רואים בכל פעם 20-30 אחוז משטח האי”, הסביר. 

זה עשוי להסביר מדוע בימים הראשונים באי התאים עוד לא היו יציבים לגמרי, ולא הגיבו תמיד לאותו כיוון: נראה שהתרחש תהליך למידה, שבו העטלפים הכירו את הסביבה החדשה, ווהרכיבו  במוחם את המפה הדרושה להם לניווט.

כיוונים טבעיים

אולנובסקי וצוותו מקווים לחזור לאי עם עטלפים גם בשנים הבאות, ולהקליט פעילות של תאי עצב ממקומות אחרים במוח שמעורבים בניווט. בינתיים הם עובדים על ניתוח הנתונים הרבים מהשנתיים הראשונות. 

פשוט יותר לעשות ניסויים במעבדה, כמובן, אבל אולנובסקי לא מתכוון לוותר על המחקרים בשטח. “כשאנחנו מדברים על הבסיס המוחי של ההתנהגות, אנחנו מפסידים משהו כשאנחנו מפשטים יותר מדי”, אמר אולנובסקי. “אני חושב שחקר המוח צריך ללכת יותר בכיוונים טבעיים. אפילו כשהמחקר הוא בתנאי מעבדה אפשר להכניס משהו יותר טבעי, כמו עוד בעל חיים, סביבה יותר גדולה, מטרה לניווט. כל פעם שעשינו את זה גילינו עוד משהו מעניין ומפתיע”.