האם תא עצב יכול לבצע מספר חישובים בו-זמנית?

תאי העצב במוחם של בעלי חיים רבים נראים לרוב כעצים מסועפים בעלי שני קצוות פונקציונליים (איור a). קצה אחד, הנקרא דנדריט, מקבל מסרים כימיים מתאי עצב אחרים. לאחר אינטגרציה ועיבוד של המידע הנקלט, עובר מסר לקצה השני של תא העצב, הנקרא אקסון. האקסון שולח אותות לדנדריטים של תאי עצב הסמוכים אליו, וכך מועבר המידע ברשת העצבית כולה.

בנוסף, מוכרים גם תאי עצב בעלי מבנה פשוט יותר. הצורה הפשוטה ביותר יכולה להכיל שלוחה (neurite) יחידה היוצאת מגוף התא (איור b). תאי עצב כאלה מאפיינים יצורים פשוטים בעלי רשת עצבית קטנה וקומפקטית, כמו זו של התולעת  C. elegans, הכוללת בדיוק 302 תאי עצב. רובם של  302 תאי העצב הללו הם בעלי המבנה הפשוט, ותכונה זו מגבילה מאוד את יכולת החישוב של הרשת העצבית השלמה של התולעת.

אז איך בכ"ז מצליחה התולעת לבצע משימות מורכבות, כגון שיחור מושכל אחר מזון או התחמקות מטורפים? 

תלמיד המחקר רותם רוח (כיום ד"ר) בקבוצתו של פרופ' זסלבר גילה שתאי עצב פשוטים מסוג (b) יכולים לבצע חישוב מקבילי. איך? 

החוקרים הראו שעל פני השלוחה שיוצר תא העצב, מאורגנים הקלטים והפלטים של כל תא עצב בצברים נפרדים (המסומנים באיור b בעיגולים מקווקוים), כך שכל צבר כזה מהווה יחידה חישובית נפרדת. החישוב העצבי (קבלת המידע, עיבודו ושליחתו הלאה לתאי עצב סמוכים) מתבצע באופן מקומי, מבלי שכל המידע יצטרך לעבור על פני כל התא. 

העובדה שכל תא עצב יכול לבצע מספר פעולות במקביל מגדילה מאוד את יכולת החישוב של רשת עצבית קטנה, המורכבת מתאי עצב בעלי מבנה פשוט.  

המחקר התפרסם בכתב העת היוקרתי PNAS, ונעשה בשיתוף עם פרופ' סקוט אמונס מאוניברסיטת אלברט איינשטיין בניו יורק .  קיראו את המאמר

 

 

תמונת מודל