Mózg człowieka składa się z niemal 100 bilionów neuronów, a każdy z nich zaangażowany jest w powstawanie specyficznych zachowań. Jak dotąd nie udało się opracować metody pozwalającej na jednoczesne mierzenie aktywności wszystkich komórek nerwowych. Jedną z najbardziej dokładnych technik jest fMRI (ang. functional magnetic resonance imaging). Otrzymywany w ten sposób obraz jest jednak rozmyty, a każdy piksel reprezentuje dziesiątki tysięcy neuronów. Stąd zrodził się pomysł naukowca, dr. Saul Kato z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco na wykorzystanie w badaniach organizmu, którego mózg ma znacznie mniej skomplikowaną budowę.
Niewielki robak z gatunku Caenorhabditis elegans, którego długość nie przekracza milimetra, wykazuje szeroki wachlarz zachowań w odpowiedzi na różne bodźce, np. unika niebezpieczeństwa, przemieszcza się w kierunku żywności, światła, wybiera odpowiednią dla siebie temperaturę, reaguje na różne substancje chemiczne w swoim otoczeniu, a także poszukuje partnerów.
“Robaki te robią wszystko to, co inne zwierzęta, jednakże ich mózg składa się wyłącznie z 302 komórek nerwowych. W związku z tym można obserwować wszystkie neurony w jednym czasie” podaje dr S. Kato.
Aktywność elektryczna komórek nerwowych jest zależna od stężenia jonów Ca2+, dlatego zespół badawczy dr. Kato w mózgu każdego nicienia umieścił fluorescencyjny czujnik wapnia. Przy pomocy mikroskopu byli oni w stanie obserwować i rejestrować w tym samym czasie każdą pojedynczą komórkę aktywowaną w momencie wykonywania danej czynności. Doświadczenie to pozwoliło im odkryć jak poszczególne elementy układu nerwowego współpracują ze sobą w celu generowania różnych zachowań.
Odkrycie to jest przełomowe, gdyż jak dotąd techniki obrazowania mózgu pozwalały na uzyskanie skanów w dobrej rozdzielczości najwyżej kilku neuronów jednocześnie. Stosowanie tych metod doprowadziło do tego, że generowanie zachowań przypisano do pojedynczych komórek bez uwzględnienia pozostałych obszarów układu nerwowego. Możliwość jednoczesnego śledzenia wszystkich struktur mózgu rozwiązało ten problem i pokazało, że każdy ruch jest wypadkową współpracy wielu komórek. Obserwacje te mogą w przyszłości zaowocować stworzeniem nowoczesnych metod terapii wielu poważnych chorób o podłożu neurologicznym.
