Διεθνής ερευνητική κοινοπραξία παρουσίασε τον λεπτομερέστερο μέχρι σήμερα χάρτη του εγκεφάλου των θηλαστικών, ένα διάγραμμα που ιχνηλατεί εκατομμύρια συνδέσεις μέσα σε ένα δείγμα ιστού σε μέγεθος κόκκου άμμου.
Το περίπλοκο δίκτυο καλύπτει ένα κυβικό χιλιοστό ιστού από τον οπτικό φλοιό του εγκεφάλου και περιλαμβάνει περισσότερα από 200.000 κύτταρα, από τα οποία τα 84.000 είναι νευρώνες και τα υπόλοιπα άλλα είδη κυττάρων.
Οι νευρώνες του εγκεφάλου συνδέονται μεταξύ τους μέσω των νευραξόνων, προεκβολών που θυμίζουν πλοκάμια. Ο νέος χάρτης περιλαμβάνει περισσότερα από 5 χιλιόμετρα τέτοιων συνδέσεων, καθώς και 524 εκατομμύρια συνάψεις, ή σημεία επαφής ανάμεσα σε νευρώνες.
Τα αποτελέσματα «μας δημιουργούν μια αίσθηση δέους για την πολυπλοκότητα των μυαλών μας» δήλωσε ο Φόρεστ Κόλμαν του Ινστιτούτου Allen στις ΗΠΑ, μέλος της μεγάλης ομάδας που δημοσιεύει τα ευρήματα σε οκτώ επιμέρους μελέτες στο περιοδικό Science.
Περισσότεροι από 150 επιστήμονες σε όλο τον κόσμο συμμετέχουν στην ερευνητική κοινοπραξία MICrONS για τη χαρτογράφηση του εγκεφάλου.
Ο χάρτης που προέκυψε δεν αποτυπώνει μόνο τις συνδέσεις των νευρώνων αλλά και το πώς λειτουργούν αυτοί οι νευρώνες.
«Η μελέτη μας είναι η μεγαλύτερη μέχρι σήμερα προσπάθεια να ενοποιήσουμε συστηματικά τη δομή και τη λειτουργία του εγκεφάλου σε ένα μεμονωμένο ποντίκι» δήλωσε ο Ανδρέας Τόλιας του Κολεγίου Baylor στο Χιούστον, συνεπικεφαλής της κοινοπραξίας.
Οι νευρώνες του χάρτη σχηματίζουν ένα δίκτυο ασύλληπτης πολυπλοκότητας (MICrONS)
Σε πρώτη φάση, οι ερευνητές έδειξαν σε ένα ποντίκι μια σειρά από βίντεο και κατέγραψαν την ηλεκτρική δραστηριότητα 76.000 νευρώνων του οπτικού φλοιού, ο οποίος βρίσκεται στο πίσω μέρος του εγκεφάλου και επεξεργάζεται ερεθίσματα από τα μάτια.
Στη συνέχεια, το ποντίκι θανατώθηκε και ένα κομμάτι του εγκεφάλου του με όγκο ενός κυβικού εκατοστού κόπηκε σε χιλιάδες φέτες με πάχος μερικά μικρόμετρα, ή εκατομμυριοστά του μέτρου.
Στη συνέχεια, οι τομές αυτές φωτογραφήθηκαν και οι εικόνες συνδυάστηκαν για να προκύψει ένας τρισδιάστατος χάρτης των νευρώνων και των μεταξύ τους συνδέσεων.
Στην τελική φάση της προσπάθειας, οι νευρώνες του χάρτη αντιστοιχήθηκαν με τα ηλεκτρικά τους σήματα όπως αυτά είχαν καταγραφεί στο πρώτο σκέλος της μελέτης.
Μεταξύ άλλων, τα ευρήματα επιβεβαιώνουν ότι οι νευρώνες που αντιδρούν σε παρόμοια οπτικά ερεθίσματα, όπως σχήματα ή χρώματα, τείνουν να σχηματίζουν συνδέσεις μεταξύ τους ακόμα και αν βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές του οπτικού φλοιού.
Εκτός του αποτυπώνουν τη δομή και τη λειτουργία σε τέτοιο επίπεδο λεπτομέρειας, τα αποτελέσματα της προσπάθειας θα μπορούσαν να προσφέρουν και πρακτικά οφέλη, είπαν οι ερευνητές.
«Η κατανόηση των συνδέσεων του εγκεφάλου θα μπορούσε να ρίξει φως σε διάφορες νευρολογικές και ψυχικές διαταραχές, όπως ο αυτισμός και η σχιζοφρένεια, οι οποίες ενδέχεται να προκύπτουν από ανωμαλίες στις συνδέσεις» δήλωσε ο Τόλιας.
Οι νευροβιολόγοι θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιήσουν τον χάρτη για να εξετάσουν πώς ο εγκέφαλος αποθηκεύει οπτικές αναμνήσεις.
Το δείγμα που εξετάστηκε αντιστοιχεί μόλις στο 0,2% του εγκεφάλου του ποντικού, όμως η κοινοπραξία αναπτύσσει τεχνολογίες που θα επιτρέψουν τελικά τη λεπτομερή χαρτογράφηση ολόκληρου του οργάνου.
in.gr
