Σε ένα ιδιαίτερα σημαντικό επίτευγμα προχώρησαν επιστήμονες. Κατάφεραν να καταγράψουν πώς αναπτύσσονται διάφοροι τύποι εγκεφαλικών κυττάρων από το εμβρυϊκό στάδιο έως την ενήλικη ζωή. Αυτή η γνώση θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους τρόπους αντιμετώπισης ορισμένων παθήσεων που σχετίζονται με τον εγκέφαλο, όπως ο αυτισμός και η σχιζοφρένεια.
Πιο συγκεκριμένα, οι επιστήμονες δήλωσαν ότι έχουν ολοκληρώσει ένα πρώτο προσχέδιο ενός άτλαντα του αναπτυσσόμενου ανθρώπινου εγκεφάλου και του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου θηλαστικών. Η έρευνα επικεντρώθηκε σε εγκεφαλικά κύτταρα ανθρώπων και ποντικών, με κάποια εργασία και σε εγκεφαλικά κύτταρα πιθήκων.
Στο αρχικό τους προσχέδιο, οι επιστήμονες χαρτογράφησαν την ανάπτυξη διαφορετικών τύπων εγκεφαλικών κυττάρων - παρακολουθώντας πώς γεννιούνται, διαφοροποιούνται και ωριμάζουν. Παρακολούθησαν επίσης πώς τα γονίδια ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται σε αυτά τα κύτταρα με την πάροδο του χρόνου.
Τα γονίδια που ελέγχουν τον εγκέφαλο
Οι επιστήμονες εντόπισαν βασικά γονίδια που ελέγχουν τις εγκεφαλικές διεργασίες και αποκάλυψαν ορισμένες ομοιότητες στην ανάπτυξη των εγκεφαλικών κυττάρων μεταξύ του ανθρώπινου εγκεφάλου και του εγκεφάλου των ζώων, καθώς και ορισμένες μοναδικές πτυχές του ανθρώπινου εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένης της αναγνώρισης προηγουμένως άγνωστων κυτταρικών τύπων.
Τα ευρήματα περιγράφηκαν λεπτομερώς σε μια συλλογή μελετών που δημοσιεύθηκαν στο Nature, και σε σχετικά περιοδικά. Η έρευνα αποτελεί μέρος του Δικτύου Κυτταρικού Άτλαντα BRAIN Initiative, ή BICAN, μιας διεθνούς επιστημονικής συνεργασίας για τη δημιουργία ενός ολοκληρωμένου άτλαντα του ανθρώπινου εγκεφάλου.
Χιλιάδες τύποι κυττάρων υπάρχουν στον ανθρώπινο εγκέφαλο
«Ο εγκέφαλός μας έχει χιλιάδες τύπους κυττάρων με εξαιρετική ποικιλομορφία στις κυτταρικές τους ιδιότητες και λειτουργίες. Αυτοί οι διαφορετικοί τύποι κυττάρων συνεργάζονται για να δημιουργήσουν μια ποικιλία συμπεριφορών, συναισθημάτων και γνωστικής λειτουργίας», δήλωσε ο νευροεπιστήμονας Hongkui Zeng, διευθυντής της επιστήμης του εγκεφάλου στο Ινστιτούτο Allen στο Σιάτλ και επικεφαλής σε δύο από τις μελέτες.
Οι ερευνητές έχουν βρει περισσότερους από 5.000 τύπους κυττάρων στον εγκέφαλο των ποντικιών. Πιστεύεται ότι υπάρχουν τουλάχιστον άλλοι τόσοι στον ανθρώπινο εγκέφαλο. «Ο αναπτυσσόμενος εγκέφαλος είναι μια απίστευτα αινιγματική δομή επειδή είναι δύσκολο να προσπελαστεί. Αποτελείται από τόσους πολλούς διαφορετικούς τύπους κυττάρων και αλλάζει γρήγορα. Ενώ γνωρίζαμε τις αλλαγές στη συνολική εικόνα που συμβαίνουν κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου, τώρα έχουμε μια πολύ πιο λεπτομερή κατανόηση του ποια είναι τα κομμάτια του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου λόγω αυτού του συνόλου ατλάντων», δήλωσε η νευροεπιστήμονας του UCLA, Aparna Bhaduri.
Η έρευνα υπόσχεται σημαντικές πρακτικές εφαρμογές. «Πρώτον, μελετώντας και συγκρίνοντας την ανάπτυξη του εγκεφάλου σε ανθρώπους και ζώα, θα κατανοήσουμε καλύτερα την ανθρώπινη εξειδίκευση και από πού προέρχεται η μοναδική μας νοημοσύνη.
Δεύτερον, κατανοώντας την φυσιολογική ανάπτυξη του εγκεφάλου σε ανθρώπους και ζώα, θα είμαστε σε θέση να μελετήσουμε καλύτερα ποιες αλλαγές συμβαίνουν σε νοσούντες εγκεφάλους - πότε και πού - τόσο σε ανθρώπινους νοσούντες ιστούς όσο και σε ζωικά μοντέλα ασθενειών», διευκρίνισε ο Zeng. Αποκτώντας αυτή τη γνώση, οι επιστήμονες ελπίζουν να επιτύχουν πιο ακριβείς γονιδιακές και κυτταρικές θεραπείες για μια σειρά ανθρώπινων ασθενειών, πρόσθεσε ο ίδιος.
Η ελπίδα είναι ότι τα ευρήματα θα παρέχουν μια βαθύτερη κατανόηση του αυτισμού, της διαταραχής ελλειμματικής προσοχής και υπερκινητικότητας, της σχιζοφρένειας και άλλων παθήσεων που είναι γνωστό ότι εκτυλίσσονται κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου.
Για ποια τμήματα του εγκεφάλου δημιουργήθηκαν οι άτλαντες
Οι περιοχές του εγκεφάλου για τις οποίες οι ερευνητές δημιούργησαν άτλαντες για την ανάπτυξη κυτταρικών τύπων περιελάμβαναν τον νεοφλοιό, που είναι το μέρος του εξωτερικού στρώματος του εγκεφάλου από όπου προέρχεται η ανώτερη γνωστική λειτουργία, και τον υποθάλαμο, μια μικρή δομή βαθιά στον εγκέφαλο που βοηθά στη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος, της αρτηριακής πίεσης, της διάθεσης, του ύπνου, της σεξουαλικής επιθυμίας, της πείνας και της δίψας.
Μία μελέτη έδειξε ότι ένα υποσύνολο κυττάρων σε όγκους ανθρώπινου εγκεφάλου είναι παρόμοιο με τα εμβρυϊκά προγονικά κύτταρα - ένα είδος κυττάρου στο έμβρυο που μπορεί να μετατραπεί σε συγκεκριμένους τύπους μέσα σε μια συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου - εγείροντας την πιθανότητα τέτοιοι όγκοι να καταλαμβάνουν αναπτυξιακές διαδικασίες για να οδηγήσουν σε κακοήθεια.
Οι ερευνητές εντόπισαν ορισμένες μοναδικές πτυχές του ανθρώπινου εγκεφάλου. Ένα παράδειγμα ήταν η παρατεταμένη διαδικασία διαφοροποίησης στους τύπους κυττάρων του φλοιού λόγω της μακράς περιόδου ανάπτυξης του ανθρώπινου εγκεφάλου από το έμβρυο έως την εφηβεία σε σύγκριση με το ταχύτερο χρονοδιάγραμμα ανάπτυξης στα ζώα.
Μεταξύ των πρόσφατα εντοπισμένων τύπων εγκεφαλικών κυττάρων ήταν μερικά στον νεοφλοιό και στην περιοχή του ραβδωτού σώματος, η οποία ελέγχει την κίνηση και ορισμένες άλλες λειτουργίες.
Φυσικά, οι ερευνητές λένε ότι απαιτείται περαιτέρω έρευνα. «Ο στόχος είναι να κατανοήσουμε τελικά όχι μόνο ποια είναι τα κομμάτια του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου, αλλά και να περιγράψουμε τι συμβαίνει στις νευροαναπτυξιακές και νευροψυχιατρικές διαταραχές που αναπτύσσουν ευαλωτότητα κατά την ανάπτυξη», ξεκαθάρισε η Bhaduri.
«Αυτό σχετίζεται επίσης με τον καρκίνο του εγκεφάλου, τον οποίο μελετά και το εργαστήριό μου, καθώς κατά τη διάρκεια του καρκίνου του εγκεφάλου αυτά τα αναπτυξιακά κομμάτια επανεμφανίζονται. Επομένως, είναι πραγματικά ένας μεγάλος στόχος και θα χρειαστεί χρόνος για να κατανοήσουμε πλήρως και να αντιμετωπίσουμε όλες αυτές τις διαταραχές. Αλλά αυτή η σειρά εργασιών αποτελεί ένα καλό σημείο προόδου», κατέληξε η ίδια.
