תא העצב (נוירון) כולל שלוחות מסועפות, שמבניהן קובעים במידה רבה את תכונותיו החשמליות, ומכאן את תפקודו, את תפקוד רשת הנוירונים אליה הוא משתייך ואת התנהגות הפרט בחברה. אולם פענוח המבנה של נוירון בודד בתוך המוח הינו משימה מורכבת, קל וחומר פענוח מבנה של רשת שלמה.

במחקר חדש שילבנו טכנולוגיות קיימות וחדשות, ופיתחנו כלים חישוביים מתקדמים על מנת לאפשר פענוח אוטומטי של היערכות רשתות נוירונים, המגיבים לשליח העצבי אצטילכולין, על בסיס צילום תלת ממדי של מח עכברים. 

העכברים נחשפו לפגיעה קלה עקב עקירת זיפי השפם שלהם בצד אחד בגיל מוקדם (שבעה ימים), ומבנה הרשת במוחם אופיין כעבור שלושה חדשים. ידוע שפגיעה זו גורמת לערעור חברתי, והעכברים שנחשפים לה נותרים במעמד חברתי נמוך, אבל עד כה לא הובן מדוע זה קורה.

בחרנו לאפיין אוכלוסייה של תאי עצב בקליפת המוח (barrel cortex, ראו תמונה), המגיבים לקולטן הכימי אצטילכולין, ואשר מעט ידוע על תפקודם בהיבט החברתי. 

גילינו שאוכלוסיה זו מורכבת למעשה משתי תתי-אוכלוסיות:

 תאי עצב השולחים שתי שלוחות דנדריטיות 

תאי עצב בעלי שלוחות דנדריטיות רבות 

היחס בין שני סוגי התאים, כמו גם מיקומם בשכבות קליפת המוח, השתנה בעכברים הפגועים. שינויים אלה נשמרו גם כעבור שלושה חודשים.  עם זאת, מצאנו להפתעתנו שסך האורך של השלוחות בכל תא נשאר קבוע, כך שתא עצב רב-שלוחתי צימח שלוחות קצרות יותר. נראה אם כן שההשקעה של תאי העצב הללו בצימוח שלוחות נתונה לבקרה קבועה.

בעזרת שיטה חדשה של בידוד תאים, פענחנו את מגוון הגנים המתבטאים בתאי העצב שאיפיינו. מצאנו שהשינויים המבניים שיקפו הבדלים בביטוי גנים האחראים להצמחת שלוחות, והוכחנו כך מי הם הגורמים הגנומיים שתורמים לשינוי המבני. 

ביססנו ממצא זה גם במערכות תרביות תאים ממוצא אנושי ועכברי, בהן דיכאנו את ביטוי הגנים שזיהינו, והראינו שהדיכוי אכן מנע צמיחה וסיעוף שלוחות בתאי עצב בתרבית.

מלבד ההבנה המעמיקה לגבי הקשר בין המבנה והתפקוד של תאי העצב שנחקרו בעבודה זו, נוכל להמשיך להשתמש בשיטות החדשות שפיתחנו, כדי ללמוד עוד על חוקי גדילה ושינוי (פלסטיות) של תאי עצב במוח החי בתגובה לשינויים סביבתיים – תופעות העומדות בבסיס כל תהליכי הלמידה.וההתנהגות החברתית.

קיראו את המאמר