סיקור מקיף

לקרוא מוח של תולעת

"נראה ש-C. elegans ייחסה ערך רב לחישה של מלח, באמצעות תצורת מעגלים שונה לגמרי במוח כדי להגיב", אומר החוקר הראשי. "ייתכן שזה משום שמלח לעיתים קרובות מייצג חיידקים, שהם מזון עבור התולעת"

צילום תקריב של תולעת סי אלגנס. צילום:  shutterstock
צילום תקריב של תולעת סי אלגנס. צילום: shutterstock

זה נשמע כמו טריק של מסיבות: מדענים יכולים עכשיו להסתכל על פעילות המוח של תולעת קטנה ולהגיד איזה חומר כימי בעל החיים הריח לפני כמה שניות. אבל הממצאים של מחקר חדש, בראשות פרופסור חבר סריקנת צ'לסני ממכון סאלק, הם יותר מתעלול: הם עוזרים לחוקרים להבין טוב יותר איך המוח פועל ומשלב מידע.

 "מצאנו כמה דברים בלתי צפויים כשהתחלנו לבחון את ההשפעה של הגירויים החושיים האלה על תאים וקשרים פרטניים במוח של התולעת", אומר צ'לסני, חבר במעבדה לנוירו ביולוגיה מולקולרית והמחבר הבכיר של המאמר החדש, שהתפרסם בכתב העת PLOS Computational Biology ב-9 בנובמבר 2021.

 צ'לסני מתעניין באופן, ברמת התא, שבו המוח מעבד מידע מהעולם החיצוני. החוקרים לא יכולים לעקוב בו-זמנית אחר הפעילות של כל אחד מ-86 מיליארד תאי המוח של אדם חי – אבל הם יכולים לעשות זאת בתולעת המיקרוסקופית Caenorhabditis elegans, שיש לה רק 302 תאי עצב.  צ'לסני מסביר שבבעל חיים פשוט כמו C. elegans, החוקרים יכולים לנטר תאי עצב פרטניים כשהיא מבצעת פעולות. רמה כזאת של רזולוציה לא אפשרית כיום בבני אדם או אפילו בעכברים.

הצוות של  צ'לסני נערך לבדוק איך תאי העצב של C. elegans מגיבים להרחה של כל אחד מחמישה כימיקלים שונים: בנזלדהייד, דיאצטיל, אלכוהול איזואמיל, 2-nonanone וכלוריד הנתרן (מלח בישול). מחקרים קודמים הראו ש-C. elegans יכולה להבדיל בין החומרים האלה, שלבני אדם מריחים פחות או יותר כמו שקדים, פופקורן בחמאה, בננה, גבינה ומלח. חוקרים יודעים לזהות את הקומץ הקטן של תאי העצב החושיים שחשים באופן ישיר את הגירויים האלה, אבל הקבוצה של צ'לסני התעניינה יותר באופן התגובה של שאר המוח.

 החוקרים הנדסו את C. elegans כך שכל אחד מ-302 תאי העצב שלה הכיל חיישן פלואורסצנטי שהאיר כשהתא פעיל. לאחר מכן הם צפו מבעד למיקרוסקופ כשחשפו 48 תולעים שונות לפרצים נשנים של חמישה כימיקלים. בממוצע, 50 או 60 תאי עצב הופעלו בתגובה לכל כימיקל.

 מהסתכלות בתכונות בסיסיות של הנתונים – כמו כמה תאים היו פעילים בכל נקודת זמן – צ'לסני ועמיתיו לא יכלו להבדיל מייד בין הכימיקלים השונים. אז הם פנו לגישה מתמטית בשם תורת הגרפים שמנתחת את האינטראקציות הקולקטיביות בין זוגות של תאים: כשתא אחד מופעל, איך הפעילות של תאים אחרים משתנה בתגובה?

 הגישה הזאת חשפה שכל פעם ש-C. elegans נחשפה לכלוריד הנתרן (מלח), היה תחילה פרץ של פעילות בקבוצה אחת של תאי עצב – כנראה תאי העצב החושיים – אבל אז אחרי כ-30 שניות, שלישיות של תאי עצב אחרים התחילו לתאם מאוד את הפעילות שלהם. אותן שלישיות מובחנות לא נראו אחרי הגירויים האחרים, ואיפשרו לחוקרים לזהות במדויק — רק על סמך תבניות המוח – שהתולעת נחשפה למלח.

"נראה ש-C. elegans ייחסה ערך רב לחישה של מלח, באמצעות תצורת מעגלים שונה לגמרי במוח כדי להגיב", אומר צ'לסני. "ייתכן שזה משום שמלח לעיתים קרובות מייצג חיידקים, שהם מזון עבור התולעת".

למאמר המדעי

תגובה אחת

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן