Η νέα εικόνα για τον ανθρώπινο εγκέφαλο
Νέα έρευνα με επικεφαλής επιστήμονες της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Stanford αμφισβητεί την αντίληψη ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελεί ένα ενιαίο, ομοιογενές όργανο. Σύμφωνα με τη μελέτη, ο εγκέφαλος αποτελείται από δύο διακριτά νευρικά συστήματα, τα οποία ακολούθησαν ανεξάρτητες αναπτυξιακές πορείες για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature Neuroscience», υποστηρίζει ότι τα δύο αυτά αρχαία νευρικά συστήματα συνυπάρχουν στον ανθρώπινο εγκέφαλο: το ένα συνδέεται με βασικές λειτουργίες, όπως η αναπνοή και η ρύθμιση του καρδιακού παλμού, ενώ το άλλο σχετίζεται με ανώτερες λειτουργίες, όπως η γλώσσα, η αφηρημένη σκέψη και η συνείδηση.
Δύο ξεχωριστές αναπτυξιακές πορείες
Ο ενήλικος εγκέφαλος αποτελείται από τρεις κύριες περιοχές: τον πρόσθιο, τον μέσο και τον οπίσθιο εγκέφαλο. Ο πρόσθιος εγκέφαλος σχετίζεται με ανώτερες λειτουργίες, όπως η γλώσσα, η συνείδηση και η αφηρημένη σκέψη. Ο οπίσθιος εγκέφαλος, που βρίσκεται στο πίσω μέρος του κρανίου και συχνά αναφέρεται ως εγκεφαλικό στέλεχος, ελέγχει βασικές και αυτόματες λειτουργίες που είναι απαραίτητες για τη ζωή, όπως η αναπνοή, ο ύπνος, ο καρδιακός παλμός και το αίσθημα της πείνας.
Οι νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου ελέγχουν επίσης τους μύες του προσώπου, της γλώσσας και του λαιμού, επηρεάζοντας λειτουργίες όπως η ομιλία και η κατάποση.
Παρά τη σημασία του οπίσθιου εγκεφάλου, οι επιστήμονες αντιμετώπιζαν εδώ και δεκαετίες δυσκολίες στην παραγωγή ανθρώπινων νευρώνων του συγκεκριμένου τμήματος στο εργαστήριο. Το γεγονός αυτό είχε περιορίσει την έρευνα για σοβαρές ασθένειες που προσβάλλουν το εγκεφαλικό στέλεχος, μεταξύ των οποίων η νωτιαία μυϊκή ατροφία και η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS).
Η νέα ανακάλυψη προέκυψε από τη μελέτη των πρώτων σταδίων της εμβρυϊκής ανάπτυξης, κατά τη διάρκεια της γαστριδίωσης, όταν αρχίζει να διαμορφώνεται το σώμα. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο οπίσθιος εγκέφαλος ακολουθεί διαφορετική αναπτυξιακή πορεία, η οποία εξελίσσεται παράλληλα και όχι ως διακλάδωση της πορείας που οδηγεί στον πρόσθιο και τον μέσο εγκέφαλο.
Για να καταλήξουν στα συμπεράσματά τους, μελέτησαν αναπτυσσόμενα έμβρυα ποντικών και εντόπισαν δύο διαφορετικούς τύπους πρόδρομων κυττάρων του εγκεφάλου. Ο ένας τύπος προορίζεται να εξελιχθεί στον πρόσθιο και τον μέσο εγκέφαλο, ενώ ο δεύτερος σχηματίζει τον οπίσθιο εγκέφαλο. Οι δύο πληθυσμοί κυττάρων δεν επικαλύπτονται και παραμένουν διακριτοί ήδη από τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης.
Ευρήματα σε βάθος 550 εκατ. ετών
Οι ερευνητές επέκτειναν στη συνέχεια την έρευνά τους σε περίπου 550 εκατομμύρια χρόνια εξελικτικής ιστορίας. Το ίδιο μοτίβο διπλής προέλευσης του εγκεφάλου εντοπίστηκε σε κοτόπουλα, ψάρια ζέβρα και σκουλίκια βελανιδιού (acorn worms), μικρούς οργανισμούς που ζουν στον πυθμένα των ωκεανών και μοιράζονται με τον άνθρωπο έναν μακρινό κοινό πρόγονο.
Αντίστοιχα, οι μέδουσες, οι οποίες απομακρύνθηκαν εξελικτικά από τη γενεαλογική γραμμή του ανθρώπου πριν από περίπου 600 έως 700 εκατομμύρια χρόνια, διαθέτουν δύο νευρικά συστήματα σε διαφορετικά άκρα του σώματός τους.
Με βάση τα νέα ευρήματα, οι επιστήμονες κατάφεραν για πρώτη φορά να καθοδηγήσουν ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα, τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν διαφορετικούς τύπους κυττάρων του ανθρώπινου οργανισμού, ώστε να μετατραπούν στο εργαστήριο σε λειτουργικούς κινητικούς νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου.
Οι νευρώνες που δημιουργήθηκαν παρουσίασαν, σύμφωνα με τους ερευνητές, χαρακτηριστικά των αυθεντικών κυττάρων του οπίσθιου εγκεφάλου. Εμφάνισαν κύματα ηλεκτρικής δραστηριότητας και παρήγαγαν πρωτεΐνες που χαρακτηρίζουν τμήματα του οπίσθιου εγκεφάλου τα οποία ελέγχουν τους μύες του προσώπου και της κατάποσης.
Η δυνατότητα καλλιέργειας αυτών των νευρώνων στο εργαστήριο δημιουργεί νέες δυνατότητες για τη μελέτη της νωτιαίας μυϊκής ατροφίας, της ALS και άλλων παθήσεων που προσβάλλουν το εγκεφαλικό στέλεχος. Μέχρι σήμερα, η μελέτη των συγκεκριμένων ασθενειών ήταν ιδιαίτερα δύσκολη, καθώς οι επιστήμονες δεν μπορούν να λάβουν ιστό από το εγκεφαλικό στέλεχος ζώντων ασθενών.
Πηγή: Μ. Κουζινοπούλου, ΑΠΕ-ΜΠΕ ΑΕ
