بررسی جدیدی که در سازمان پژوهشی "کمپلکسیتی ساینس هاب"(Complexity Science Hub) وین انجام شده است، راه را برای دستیابی به یک بینش عمیق‌تر در مورد پیچیدگی مغز انسان هموار می‌کند. این پژوهش، یک چارچوب ریاضی و محاسباتی را برای تجزیه و تحلیل فعالیت عصبی "کرم الگانس"(C. elegans) ارائه داده است. کرم الگانس، یک کرم کوچک است که به عنوان ارگانیسم نمونه برای بررسی فعالیت عصبی به کار می‌رود.

"ادوارد لی"(Edward Lee)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این ارگانیسم میکروسکوپی که از 1000 سلول تشکیل شده است که 300 مورد از آنها نورون هستند، دقیقا مورد بررسی قرار گرفته اما نقش نورون‌ها در کنترل رفتار آن همچنان بحث‌برانگیز است.

این پژوهش جدید با توجه به پیشرفت‌های اخیر در بررسی نورون‌های کرم‌های زنده، راهی را برای آشکار کردن نقش نورون‌ها با استفاده از آشفتگی‌های طبیعی‌ پیشنهاد می‌کند.

لی ادامه داد: ما در این پژوهش سعی داشتیم که جامع‌تر کار کنیم. به این معنی که همه داده‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم و سعی می‌کنیم بفهمیم که کدام مجموعه‌ از نورون‌ها به یکدیگر تعلق دارند و با یک رفتار خاص مرتبط هستند. به عبارت دیگر، اگر من بخواهم که کرم به سمت چپ بچرخد، به یک نورون خاص اهمیت نمی‌دهم و احتمالا چندین نورون مختلف را در نظر می‌گیرم.

 آزمایش یک سیستم عصبی ساده

لی و گروهش، کرم الگانس را به عنوان نمونه مورد بررسی قرار دادند زیرا سیستم عصبی ساده آن، مبنای محکمی را برای درک مکانیسم‌های مغز موجودات برتر مانند انسان فراهم می‌کند. آنها یک مدل ریاضی را برای بررسی فعالیت عصبی جمعی ابداع کردند. سپس پژوهشگران، آزمایشی را در مورد اختلالات عصبی کوچکی انجام دادند که ممکن است واکنش‌های رفتاری را تحریک کنند و می‌توان آنها را طی یک آزمایش علمی تکرار کرد.

لی اضافه کرد: ایده ما این است که اگر بتوان هر یک از نورون‌ها را به روش‌های مختلفی در یک مدل مورد بررسی قرار داد، می‌توان نحوه تغییر رفتار را نیز ارزیابی کرد. زمانی که دو نورون با هم فعالیت می‌کنند، به نحوی یک مجموعه را تشکیل می‌دهند و از دیگری مستقل نیستند.

 پژوهش‌های آینده در حوزه علوم اعصاب

لی ادامه داد: نتایج این پژوهش، نورون‌های جالبی را نشان می‌دهند که می‌توانند به عنوان نقطه آغازی برای پژوهش در حوزه علوم اعصاب مورد استفاده قرار بگیرند. این پژوهش که حدود 50 نورون را در سیستم عصبی کرم الگانس تجزیه و تحلیل کرد، نشان می‌دهد تعداد انگشت شماری از نورون‌های محور وجود دارند که با آمار به دست‌آمده مرتبط هستند. ممکن است ایده خوبی باشد که آن نورون‌ها را بررسی کنیم.

وی افزود: دانستن این که یک نورون در بروز یک رفتار خاص دخیل است، نشان نمی‌دهد که چه کاری انجام می‌دهد. برای مثال، برخی از نتایج تجربی نشان نمی‌دهند که یک نورون لزوما به شکل مهمی در بروز یک رفتار دخیل بوده است. هنگامی که چندین نورون در بروز یک رفتار خاص دخیل باشند، جالب است که بررسی کنیم آنها چگونه با هم یا علیه یکدیگر کار می‌کنند.

این پژوهش، چندین فرضیه جدید را در مورد این موضوع ارائه می‌دهد که کنترل رفتار چگونه ممکن است بر سلول‌های عصبی خاصی متمرکز شود. لی در پایان گفت: ما یک چارچوب نظری را برای پرسیدن این پرسش‌ها و ارائه پیش‌بینی‌ها پیشنهاد می‌کنیم.

لی امیدوار است که آزمایش‌ها در سال‌های آینده به این پرسش‌ها پاسخ دهند.