מחקר משותף בראשות יו טויושימה ויואיצ'י איינו מאוניברסיטת טוקיו הוכיח הבדלים אינדיבידואליים וחילץ בהצלחה מאפיינים משותפים מפעילות המוח שלמה של תולעים עגולות. החוקרים מצאו גם שסימולציות ממוחשבות המבוססות על פעילות כל המוח של תולעים עגולות משקפות בצורה מדויקת יותר פעילות מוחית אמיתית כשהן כוללות מה שנקרא "רעש", או אלמנטים הסתברותיים. הממצאים פורסמו בכתב העת PLOS ביולוגיה חישובית.
התולעת העגולה Caenorhabditis elegans הוא מועדף בקרב מדעני מוח מכיוון ש-302 הנוירונים שלו ממופים לחלוטין. זה נותן הזדמנות פנטסטית לחשוף את המנגנון העצבי שלהם ברמת המערכת. עד כה, מדענים התקדמו בחשיפת המצבים והדפוסים השונים של כל נוירון והמכלולים שהם יוצרים. עם זאת, האופן שבו מצבים ודפוסים אלה נוצרים היה גבול פחות נחקר.
ראשית, צוות המדענים מדד את הפעילות העצבית של כל תא המרכיב מוח פרימיטיבי באזור ראשן של התולעים העגולות. כדי להשיג זאת, התולעים הונחו בשבב מיקרופלואידי, מכשיר זעיר המיועד לכך שתולעים יוכלו "להתנועע" קדימה ואחורה תוך שמירה על שדה הראייה של עדשת המטרה. לאחר מכן, באמצעות מיקרוסקופ קונפוקאלי, צילמו המדענים כיצד הגיבו הנוירונים לשינויים בריכוזי המלחים.
למרות שהצלחנו לחלץ "מוטיבים" עצביים הנפוצים בקרב אנשים, הופתענו לגלות הבדלים אינדיבידואליים גדולים בפעילות העצבית. מידע מנוירונים תחושתיים מועבר ל"פקודה" לנוירונים דרך מספר נתיבים לשליטה בהתנהגות. מאז המעגלים העצביים של סי elegans נחשבים לשמירה טובה יחסית בקרב אינדיבידואלים, הנחנו שתהיה שונות קטנה בנתיבים הללו בין פרטים. אבל למרבה הפלא, מצאנו את ההיפך".
יואיצ'י איינו, אוניברסיטת טוקיו
הנתונים שנגזרו מ"סרטים" אלה של מוחות תולעים עגולות שימשו לאחר מכן ליצירת הדמיות מחשב של מוחות תולעים עגולות. עם זאת, ההדמיות הראשונות שהכילו רק אלמנטים דטרמיניסטיים יצרו פעילות "עצבית" מתפוררת. על ידי הוספת "רעש" למודלים, הצוות השיג ייצוג מדויק של פעילות המוח של התולעים העגולות. המדענים לא רק הצליחו להעריך את עוצמת הקישוריות בין נוירונים אלא גם הוכיחו ש"רעש" חיוני לפעילות המוח. מודל מתמטי זה יכול אפילו להיות מיושם כדי לנתח פעילות נוירונית במקרים שבהם נתוני קונקטום מלאים עדיין אינם זמינים.
עם אפשרויות כאלה, מספר השאלות המרגשות והחדשות נראה אינסופי. אבל צריך לבחור מדען.
"תכננו במקור את המחקר הזה כדי לחקור את המנגנונים העצביים המעורבים כאשר תולעים עגולות נמשכות למלח", מסביר איינו. "עם זאת, כדי למדוד פעילות של כל המוח, היינו צריכים לשמור את התולעים העגולות בערוץ צר כדי שהן לא יזוזו. נרצה לשפר את המיקרוסקופ כדי שנוכל לעקוב אחר תולעים עגולות הנעות בחופשיות ולנתח פעילות של המוח כולו תוך כדי הם נמשכים למלח."
