צוות חוקרים מאוניברסיטת טוקיו הצליח לגדל בצלחת מעבדה גושים זעירים של רקמת מוח אנושית, לחבר אותם לרשת פעילה – ולגרום להם "ללמוד" להבדיל בין אותות חשמליים שונים. בניסוי יוצא דופן שפורסם בכתב העת "Communications Biology", הוכיחו המדענים כי ברגע שמחברים שלושה צברי תאי מוח יחד ומעבירים ביניהם זרמים חשמליים חוזרים, הרקמה מחווטת את עצמה מחדש, מחלקת ביניהם תפקידים ומפתחת יכולת בסיסית של עיבוד מידע – תגלית ששופכת אור על האופן שבו המוח האנושי לומד ומתפתח.
כדי להבין את הניסוי, חשוב להבין מהו בעצם "מיני-מוח": מדענים לוקחים תאים בוגרים מגוף האדם ומחזירים אותם למצב של "תאי גזע" – תאי בסיס שיכולים להתפתח לכל איבר בגוף. בהמשך, מכוונים אותם להפוך לרקמת מוח אנושית. לא מדובר במוח שלם שמסוגל לחשוב או להרגיש, אלא בצבר תאים תלת-ממדי זעיר שמחקה בדיוק רב את המבנה התאי ואת הפעילות החשמלית של המוח האמיתי.
במחקר החדש, שהובל על ידי חוקר המוח יוֹשִיהוֹ איקאוצ'י ופורסם בכתב העת המדעי "Communications Biology", רצו החוקרים לבדוק כיצד המוח לומד. המוח האנושי אינו גוש אחיד של חוטים, אלא מחולק לאזורים נפרדים שמתקשרים זה עם זה ומתחלקים בעבודה.
המדענים הניחו את גושי הרקמה על שבבים מיוחדים המצופים באלקטרודות זעירות. חלק מהשבבים קיבלו גוש מוח אחד, חלקם שניים, וחלקם רשת של שלושה גושים שחוברו ביניהם. לאחר שבועיים, תאי העצב הצמיחו שלוחות טבעיות, התחברו זה לזה והחלו להעביר ביניהם אותות חשמליים מסונכרנים.
בשלב הבא החלו החוקרים בסדרת אימונים חשמליים: במשך שבועיים, הם שיגרו מדי יום מאות פעימות חשמל קלות משתי נקודות שונות, במטרה לבדוק האם הרקמה תלמד להבדיל בין מקורות האות השונים. כדי לפענח את התוצאות, נעזרו במערכות בינה מלאכותית שניתחו את גלי הפעילות. בתחילת הניסוי, הרקמות לא ידעו להבדיל בין האותות – בדיוק כמו ניחוש עיוור.
אולם בסיום תקופת הגירוי החשמלי התרחשה פריצת הדרך: בעוד שהשבבים עם גוש בודד או שניים לא הראו כל שיפור, ברשתות שכללו שלושה גושי מוח מחוברים נרשם שינוי דרמטי. הגוש השלישי, שלא קיבל זרמים ישירים, פיתח תגובות מהירות, מדויקות ויציבות יותר, והצליח "להבין" באופן מובהק מאיזה משני המוקדים האחרים הגיע האות החשמלי. החוקרים מדגישים כי הפולסים החשמליים חיווטו מחדש את תאי העצב והובילו אותם להתמחות בתפקידים שונים – בדיוק כמו שקורה במוח האנושי.
למרות שהרקמות רחוקות מלהיות בעלות תודעה או יכולת חשיבה אמיתית, מדובר בהוכחה ניסויית ראשונה לכך שכדי ללמוד ולבצע משימות בסיסיות של עיבוד מידע, תאי מוח חייבים להיות מאורגנים ברשתות מודולריות שמחלקות ביניהן תפקידים. הממצאים סוללים דרך חדשה לחקר הדרך שבה מתפתחות פונקציות מוחיות מורכבות יותר, ללא צורך בניסויים בבני אדם.
חקר האורגנואידים של המוח נחשב לאחד התחומים הצומחים והמבטיחים ביותר בביולוגיה המודרנית. מלבד פענוח מנגנוני הזיכרון והלמידה, גושי רקמה אלו משמשים מעבדה חיה לבחינת מחלות נוירולוגיות קשות כגון אלצהיימר, פרקינסון, אפילפסיה ואוטיזם. בעזרת דגימת עור פשוטה של מטופל ניתן כיום לגדל מודל מוח זעיר הנושא את המטען הגנטי הייחודי שלו, ולבדוק עליו תרופות וטיפולים מותאמים אישית ביעילות ובמהירות, מבלי לסכן חיי אדם.
