התולעת שעוקפת
את הנזק המוחי

התולעת C. elegans היא מהיצורים הרב-תאיים הפשוטים ביותר המוכרים לנו. אורכה של תולעת בוגרת מגיע למילימטר, וכמות התאים בגופה קבועה לאורך חייה וידועה היטב. למרות פשטותה, התולעת חולקת עימנו גֵנים רבים ויש בתוכה גרסאות בסיסיות של מערכות שקיימות גם בגוף האנושי – מערכת עיכול, רבייה, שרירים ואף מערכת עצבים פרימיטיבית. הודות לפשטותה אנו יודעים כיום את תפקידו של כל אחד ואחד מהתאים בגופה. ההכרות עם כל 302 תאי מערכת העצבים, לרבות הקישורים ביניהם, אִפשר לפתח תוכנה שמדמה את פעילות מערכת העצבים של התולעת.

אחד המעגלים המוחיים הנחקרים ביותר אצל התולעת הוא מנגנון ההרחה. היא נמשכת באופן טבעי לריח מזון ונוטה להתרחק מריחות המקושרים לגורמים שעלולים להזיק לה. תפקידו של כל תא עצב במעגל הזה מוכר היטב, ובשל פשטותה של המערכת די בהשמטה של תא עצב בודד כדי לשנות את האופן שבו התולעת מריחה את עולמה.

חוקרים מהאוניברסיטה העברית, בשיתוף חוקרים מהמרכז לחקר הסרטן על שם פרד הצ'ינסון (Hutchinson) בסיאטל, השתמשו בתכונה הזאת כדי לבדוק את יכולת ההתאוששות של מערכת העצבים מטראומה. במאמר שפורסם בכתב העת Cell Systems הם בדקו אם אפשר לגשר על הפער הנוצר במסלול עצבי בעקבות מוות של תא מסוים.

מסלול עוקף

החוקרים פגעו באחד מתאי העצב האחראים על הולכת אותות הריח במערכת העצבים של התולעת. החל מאותו רגע התולעים הפסיקו להגיב לאותות ריח. לאחר מכן יצרו החוקרים "גשר עצבי" בין שני תאי העצב שהתא הפגוע קישר ביניהם קודם לכן. לשם כך הם נעזרו בעריכה גנטית מדויקת במיוחד, שכללה הפעלה מקומית של גִן שאחראי על הייצור של חלבון המצמיד תאים יחד. הפעלת הגן הובילה ליצירת צומת עצבי חדש (סינפסה) בין שני תאים שלא היה ביניהם קישור בעבר. הצומת יצר מסלול עצבי חדש לחלוטין, שלא קיים באופן טבעי אצל התולעים, והמסלול הזה אִפשר לתולעים להגיב לריחות כפי שעשו לפני הפגיעה.

מקורן של פגיעות מוחיות רבות הוא מוות של תאי עצב בצמתים קריטיים במוח. יכולת ההתחדשות של תאי עצב מוגבלת מאוד, כך שכאשר אחד מהם נפגע לא יהיה בדרך כלל מה שיחליף אותו. למרות זאת, ניכר שהמוח מסוגל להתאושש מפגיעות מסוימות. החוקרים משערים כי יכולת ההתאוששות הזאת מבוססת על יצירת צמתים חדשים בין תאי העצב הקיימים ושימוש במעגלים חדשים שמתגברים על הנזק או עוקפים לחלוטין את האתר הפגוע.

להערכת החוקרים, היכולת שהם גילו ליצירת "מסלולים עוקפים" כאלה באופן מלאכותי עשויה לשמש ביום מן הימים לא רק לתיקון נזקים במערכת העצבים, אלא גם להכנסת שיפורים בה באמצעות ממשקי מוח-מחשב (ממשקי מוח-מכונה). חיבורים כאלה יוכלו לדלג על פגמים במסלולים קיימים, או ליצור קישורים מוחיים חדשים.

הדרך ליישום של הממצאים בבני אדם צפויה להיות ארוכה במיוחד. החוקרים עצמם מציינים שבדקו רק היבט אחד ביכולת ההרחה של התולעת – את עצם קיומו, בלי לבחון אם יש לה השלכות גם על הזיכרון או על התנהגויות הקשורות לחוש הזה. מעבר לכך, מערכת העצבים של התולעת נבדלת בכמה דרכים משמעותיות ממערכת העצבים האנושית – אופן הולכת האותות בתאי העצב הוא אחר, והמוח האנושי מורכב לאין שיעור לעומת המעגלים העצביים הפשוטים של התולעת. ובכל זאת, דווקא הפשטות הזאת תאפשר לנו בוודאי ללמוד עוד רבות ממערכת העצבים של התולעת הזעירה.