Ο άνθρωπος που χρωμάτισε τον εγκέφαλο και αποκάλυψε άγνωστες συνδέσεις και λειτουργίες του [εικόνες]

Ο τρόπος λειτουργίας του εγκεφάλου φαίνεται πως θα βασανίζει για αρκετά ακόμα χρόνια βιολόγους και νευροεπιστήμονες. Ωστόσο, πειράματα όπως αυτό του Βιολογικού Ινστιτούτου Salk είναι φανερά σημάδια προόδου, στην προσπάθεια για την πλήρη κατανόηση του.

Ο νευροεπιστήμονας Andreas Zembrzycki του Βιολογικού Ινστιτούτου στην Καλιφόρνια, επέλεξε μια εξελιγμένη μέθοδο, ώστε να αποκαλύψει τις διασυνδέσεις με τις οποίες «επικοινωνεί» ο εγκέφαλος. Αφού εισάγει ειδικές χρωστικές ουσίες στον οργανισμό, χρησιμοποιεί φθορίζοντα γονίδια ώστε να «φωτίσει» τους εγκεφαλικούς νευρώνες. Με αυτόν τον τρόπο ανιχνεύει τον σχηματισμό αλλά και τις συνδέσεις των αισθητήριων νευρών.

Στην παραπάνω εικόνα ο Zembrzycki εντοπίζει τις συνδέσεις δύο νευρώνων που βρίσκονται στον οπτικό και στον σωματοαισθητικό φλοιό του εγκεφάλου ενός ποντικιού. Το πιο ενδιαφέρον σημείο της εικόνας, σύμφωνα με τον ίδιο, είναι το κάτω δεξιά, όπου εμφανίζονται καθαρά οι απομονωμένοι νευρώνες. Σε αστεροειδές σχήμα, το κόκκινο λαμβάνει σήματα από τα μάτια, ενώ το πράσινο λαμβάνει αισθήσεις αφής από το δέρμα.

«Οταν παρατηρείς αυτήν την εικόνα από το μικροσκόπιο, τις σχηματικές αλλαγές και τις διακλαδώσεις, σοκάρεσαι από το εντυπωσιακό θέαμα. Πάντα με καταπλήσσει» τονίζει ο επιστήμονας του Ινστιτούτου Salk.

Η εικόνα που θυμίζει υπόγειες μπλεγμένες ρίζες, είναι μέρος του εγκεφάλου που έχει ανακαλυφθεί πιο πρόσφατα από κάθε άλλο. Ονομάζεται νεοφλοιός και συγκεντρώνει αισθήσεις όρασης, ήχου και αφής, κατευθύνοντας τις σε ένα θάλαμο που χαρακτηρίζεται ως ο... πίνακας ελέγχου του εγκεφάλου. Ο νεοφλοιός συνδυάζοντας τις αισθήσεις δημιουργεί μια ολοκληρωμένη εικόνα του έξω κόσμου.

Κάπως έτσι ο εγκέφαλος μπορεί και χειρίζεται όλες τις πληροφορίες, ώστε να λειτουργήσει γρήγορα και αποτελεσματικά. Για παράδειγμα, ένας ποδοσφαιριστής πρέπει να έχει οπτική επαφή με την μπάλα, σωματική επαφή με το έδαφος, αλλά και να ακούει τι συμβαίνει γύρω του. «Αυτές οι πληροφορίες τροφοδοτούν συνεχώς τον νεοφλοιό, ο οποίος μετά από μια εξαιρετικά γρήγορη επεξεργασία δίνει εντολές για κάποια κίνηση. Η περιοχή αυτή είναι πάρα πολύ καλά διασυνδεδεμένη» εξηγεί ο Zembrzycki.

Η εξέλιξη του εγκεφάλου στα πρώτα εμβρυικά στάδια, είναι κάτι που προκαλεί μεγάλο ενδιαφέρον στους επιστήμονες. Ολα ξεκινούν από ένα κύτταρο, το οποίο συνεχώς διαιρείται. Κάθε «νεογέννητο» κύτταρο έχει την τάση να απομακρύνεται από το μητρικό του, ώστε να φτάσει στο επιθυμητό σημείο. Αυτή η διαδικασία περιγράφεται στην παραπάνω εικόνα.

Ο εγκέφαλος ενός ποντικιού 12 ημερών βρίσκεται ακόμα σε αρχικό στάδιο ανάπτυξης. Συνεχώς αναπτύσσεται, με συνεχόμενες διαιρέσεις. Τα καινούργια κύτταρα, που παράγονται από τα βλαστικά, περνούν στην εξωτερική μεριά ώστε να «ωριμάσουν». Για αυτό και το εξωτερικό χρώμα του φλοιού είναι πράσινο, ενώ ο πυρήνας του κατακόκκινος.

Πως ένας νεογέννητος νευρώνας αποφασίζει ποια αίσθηση θα αντιλαμβάνεται; Στην εικόνα φαίνεται μικροσκοπικά ο εγκέφαλος ενός ποντικιού 12 ημερών. Τα «εκκολαπτόμενα» βλαστικά κύτταρα έχουν μπλε χρώμα, ενώ οι νευρώνες πράσινο. Οι επιστήμονες πίστευαν πως οι νευρώνες είναι προγραμματισμένοι για να αισθάνονται κάτι συγκεκριμένο, όμως ο Zembrzycki έδειξε κάτι διαφορετικό.

Οι νεογέννητοι νευρώνες, που στις εικόνα έχουν κόκκινο και κίτρινο χρώμα, είναι ικανοί να αλλάξουν λειτουργία ακόμα και μετά την «μετανάστευση» τους στο εξωτερικό του φλοιού. Το μόνο που αρκεί είναι η απενεργοποίηση ενός γονιδίου. Αν για παράδειγμα αφαιρεθεί το γονίδιο Lhx2, τότε μεγάλες περιοχές του φλοιού που προορίζονταν για αφή και ακοή, μετατρέπονται σε οπτικές.

Αυτό οδηγεί σε πολλά ενδιαφέρονται συμπεράσματα. Πρώτον, δείχνει πως ο εγκέφαλος έχει μεγάλη προσαρμοστικότητα και λειτουργεί σε αλληλεπίδραση με το περιβάλλον. Αυτό με τη σειρά του σημαίνει πως το περιβάλλον στο οποίο ζει ένα έμβρυο έχει τεράστια επιρροή στην ανάπτυξη και διαμόρφωση του εγκεφάλου του.

«Γνωρίζουμε πως οι νευρώνες στον εγκέφαλο ενός παιδιού συνεχίζουν να συνδέονται για πολλά χρόνια μετά την γέννηση του» τονίζει ο επιστήμονας του Ινστιτούτου στην Καλιφόρνια. Η περαιτέρω εξιχνίαση του εγκεφάλου, αναμένεται να οδηγήσει στην εξήγηση πολλών ασθενειών και συνδρόμων.