"يبدو أن ج. يقول الباحث الرئيسي: "لقد أعطت elegans قيمة كبيرة لرائحة الملح، وذلك باستخدام تكوين دائرة مختلفة تمامًا في الدماغ للاستجابة". "وربما يرجع ذلك إلى أن الملح غالباً ما يمثل البكتيريا التي تعتبر غذاءً للديدان"
يبدو الأمر وكأنه خدعة احتفالية: يستطيع العلماء الآن النظر إلى نشاط دماغ دودة صغيرة ومعرفة المادة الكيميائية التي كانت رائحة الحيوان تشمها قبل بضع ثوانٍ. لكن نتائج دراسة جديدة، بقيادة البروفيسور المشارك سريكانث تشيلاسني من معهد سالك، هي أكثر من مجرد خدعة: فهي تساعد الباحثين على فهم أفضل لكيفية عمل الدماغ ودمج المعلومات.
يقول تشيلاسني، عضو مختبر البيولوجيا العصبية الجزيئية والمؤلف الرئيسي للورقة الجديدة، التي نُشرت في مجلة Science: "لقد وجدنا بعض الأشياء غير المتوقعة عندما بدأنا النظر في تأثير هذه المحفزات الحسية على الخلايا الفردية والوصلات في دماغ الدودة". مجلة PLOS علم الأحياء الحسابي بتاريخ 9 نوفمبر 2021 .
يهتم تشيلاسني بالطريقة التي يعالج بها الدماغ المعلومات الواردة من العالم الخارجي على المستوى الخلوي. لا يستطيع الباحثون تتبع نشاط كل خلية من خلايا الدماغ البالغ عددها 86 مليارًا في شخص حي في وقت واحد، لكنهم يستطيعون ذلك في الدودة المجهرية Caenorhabditis elegans، التي تحتوي على 302 خلية عصبية فقط. يوضح تشيلاسني أنه في حيوان بسيط مثل C. elegans، يمكن للباحثين مراقبة الخلايا العصبية الفردية أثناء قيامها بأفعالها. مثل هذا المستوى من الدقة غير ممكن حاليًا عند البشر أو حتى في الفئران.
شرع فريق تشيلاسني في اختبار كيفية استجابة الخلايا العصبية لـC. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن C. تستطيع ايليجانس التمييز بين هذه المواد التي تشبه رائحة اللوز والفشار بالزبدة والموز والجبن والملح إلى حد ما. يعرف الباحثون كيفية التعرف على مجموعة صغيرة من الخلايا العصبية الحسية التي تستشعر هذه المحفزات بشكل مباشر، لكن مجموعة تشيلاسني كانت مهتمة أكثر بكيفية استجابة بقية الدماغ.
قام الباحثون بهندسة C. elegans بحيث تحتوي كل خلية من خلاياها العصبية البالغ عددها 302 على مستشعر فلورسنت يضيء عندما تكون الخلية نشطة. ثم شاهدوا من خلال المجهر وهم يعرضون 48 دودة مختلفة لدفقات طويلة من خمس مواد كيميائية. في المتوسط، تم تنشيط 50 أو 60 خلية عصبية استجابة لكل مادة كيميائية.
ومن خلال النظر إلى السمات الأساسية للبيانات - مثل عدد الخلايا التي كانت نشطة في كل نقطة زمنية - لم يتمكن شيلساني وزملاؤه من التمييز على الفور بين المواد الكيميائية المختلفة. لذلك تحولوا إلى نهج رياضي يسمى نظرية الرسم البياني الذي يحلل التفاعلات الجماعية بين أزواج الخلايا: عندما يتم تنشيط خلية واحدة، كيف يتغير نشاط الخلايا الأخرى استجابةً لذلك؟
كشف هذا النهج أنه كلما كان C. ايليجانس لكلوريد الصوديوم (الملح)، كان هناك في البداية موجة من النشاط في مجموعة واحدة من الخلايا العصبية - ربما الخلايا العصبية الحسية - ولكن بعد حوالي 30 ثانية، بدأت ثلاث خلايا عصبية أخرى في تنسيق نشاطها بشكل كبير. ولم يتم رؤية نفس الثلاثة توائم المميزة بعد المحفزات الأخرى، مما سمح للباحثين بالتحديد الدقيق - بناءً على أنماط الدماغ فقط - التي تعرضت فيها الدودة للملح.
"يبدو أن ج. يقول تشيلاسني: "لقد أعطت elegans قيمة كبيرة لصوت الملح، وذلك باستخدام تكوين مختلف تمامًا للدائرة في الدماغ للاستجابة". "قد يكون هذا بسبب أن الملح غالباً ما يمثل البكتيريا التي تعتبر غذاءً للديدان."
תגובה אחת
وذلك من أجل فهم ما يسمى في السياسة الإسرائيلية