פלא הבריאה: כמה ג'יגה נכנסים בתולעת הזעירה?

כאשר מדברים על תחכומו של המוח, הדמיון פונה בדרך כלל אל המוח האנושי, או לפחות אל מוחם של יונקים, עופות וחיות מורכבות. מנגד, בעלי חיים זעירים נתפסים לא פעם כמכונות ביולוגיות בסיסיות: כמה תאים, כמה תגובות, מעט עצבים ותו לא.

בעולם קיימים מיליוני מינים של יצורים זעירים. רובם לא נחקרו כלל ברמה הנוירולוגית. אך כאשר מסתכלים על אלו שנחקרו, מגלים שאין דבר כזה "מוח פשוט". הכירו, למשל, את התולעת הזעירה המכונה "סי אלגנס" (Caenorhabditis elegans). הגודל שלה הוא מילימטר אחד, כמו העובי של כרטיס מיקרו, אבל רק העובי, בלי כל הכרטיס... כמה ג'יגה לדעתכם נכנס בה?

בגופה של סי אלגנס יש בסך הכל כ-900 תאים. במוחה של התולעת יש בין 300 ל-400 נוירונים (אצל הזכר 302, אצל הנקבה 385). כיוון שמדובר במערכת עצבים קטנה יחסית, חוקרים הצליחו למפות אותה בשלמותה ולבנות עבורה connectome, כלומר מפת חיבורים מלאה של המוח. זה היה בעל החיים הראשון שבו הושלם מיפוי כזה. סידני ברנר וחבריו, שעבדו על מחקר סי אלגנס מאז 1965 ועד 2002, 37 שנים (!), זכו בפרס נובל על עבודתם.

הממצא החשוב איננו עצם המיפוי, אלא מה שהוא חשף. במוח הזעיר הזה יש נוירונים תחושתיים, נוירונים מוטוריים ואינטרנוירונים. מיפוי המוח הראה שגם התולעת הזעירה הזו מסוגלת לתהליך של למידה, כולל למידה אסוציאטיבית ולא-אסוציאטיבית. היא יכולה לפתח משיכה או דחייה כלפי מלח, טמפרטורה וחומרים אחרים, והמנגנונים האלה כוללים זיכרון קצר טווח וזיכרון ארוך טווח. החוקרים כתבו כי ממצאים אלו עשויים לשפוך אור גם על הפרעות למידה וזיכרון ביצורים מורכבים יותר, כולל בני אדם. אפילו במוח זעיר כזה כבר קיימים היסודות של תהליכים עצביים שבדרך כלל מזוהים עם רמות מורכבות גבוהות בהרבה.

המורכבות הזאת ניכרת גם במספרי החיבורים. במערכת העצבים של התולעת יש בערך 5,000 סינפסות כימיות, ועוד 1,500 עד 1,700 צמתי-פער חשמליים. זו כמות עצומה של חיבורים, כ-350 נוירונים בסך הכל. זו רשת צפופה מאוד של עיבוד עצבי.

אחד הממצאים המעניינים ביותר עוסק דווקא במקום שבו הסינפסות (מרכזי עיבוד מוחי) יושבות לאורך שלוחות הנוירונים. מחקר מן האוניברסיטה העברית מצא שהסינפסות אינן מפוזרות אקראית לאורך השלוחות, ומיקומן אינו מוסבר על ידי אילוצים אנטומיים. הן נמצאות במקום המיטבי כדי ליצור תהליך חשיבה. במוחה של התולעת מזוהה דפוס של מיזוג קלטים (כמו שאנחנו יכולים לצפות בסרט ולהאזין למלל), סינון רעש (אנחנו מבדילים בין השמע של הסרט לבין רעשים אחרים), זיהוי צירופי אותות וסנכרון פלט.

במה עוסק מוחה הדגול של תולעת באורך מילימטר, תשאלו? החוקרים מתארים דוגמה: כאשר גוף חי כלשהו נוגע בתולעת, היא מפעילה תגובת נסיגה. לשם כך יש במוחה רשת הכוללת ארבעה נוירונים תחושתיים, חמישה אינטרנוירונים ושני נוירונים מוטוריים. בתוך הרשת הזאת יש שבע סינפסות כימיות מעוררות, חמש עשרה סינפסות כימיות מעכבות ושישה חיבורים חשמליים. בסוף התהליך התולעת צריכה להחליט אם לנוע קדימה או אחורה, וההכרעה נעשית באמצעות תחרות בין מסלולים עצביים. גם תגובה שנראית בסיסית מאוד דורשת, אם כן, ארגון של עיכוב, עירור, אינטגרציה ותחרות בין פקודות תנועה.

מובן שהמוח האנושי משוכלל אלפי מונים ממוחה של התולעת, אבל עדיין, אין מוח "פשוט". המוח הזעיר שלה, עם 350 התאים שלו, בנוי בצורה מתוחכמת, כמו שרק מוח של יצור חי יכול להיות בנוי. לא משהו שיכול להיווצר באקראי. הדיוק הכירורגי הזה, המקפל בתוך מילימטר אחד של חומר ביולוגי רשת לוגית מופלאה, חושף את עוצמת הבורא. החוכמה הטמונה בתוך התולעת הזעירה מזכירה לנו שגם בבריות הקטנות ביותר מסתתר תכנון נשגב ומכוון.