ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ: Ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόησή του

Σενάρια σε ταινίες επιστημονικής φαντασίας του Hollywood δεν απέχουν, τελικά, και τόσο από την πραγματικότητα αφού η επιστημονική έρευνα προχωρά με ταχύτατους ρυθμούς.

Κάθε χρόνο σημειώνεται ένα ακόμα βήμα για να ρίξουν φως οι επιστήμονες στον ανθρώπινο εγκέφαλο που μέχρι σήμερα παραμένει… αυτός ο άγνωστος.

Τα νέα δεδομένα στον τομέα της νευροεπιστήμης παρουσιάστηκαν στο Ηράκλειο, στην τρίτη συνάντηση των δενδριτών που οργάνωσε η Διευθύντρια Ερευνών του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας, δρ Παναγιώτα Ποϊράζη, με τη στήριξη του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Οργανισμός Μοριακής Βιολογίας (EMBO).

Συμμετείχαν 150 σύνεδροι από όλο τον κόσμο ενώ παρουσιάστηκαν 28 προσκεκλημένες ομιλίες και 60 πόστερ.

Στην τρίτη συνάντηση των δενδριτών συμμετείχαν 150 επιστήμονες από όλο τον κόσμο

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον είχε η έρευνα που παρουσίασε ο κορυφαίος επιστήμονας Jeff Magee από το Janelia Research Campus των Η.Π.Α, που αφορούσε σε έναν νέο κανόνα πλαστικότητας, σύμφωνα με τον οποίο τα ζώα αντιλαμβάνονται πού βρίσκονται στον χώρο όταν παράγονται δενδριτικά δυναμικά στους νευρώνες του ιπποκάμπου.

Τα δυναμικά αυτά “μαρκάρουν” για τα επόμενα μερικά δευτερόλεπτα τη συγκεκριμένη τοποθεσία ώστε να απομνημονευθεί σε συγκεκριμένα κύτταρα. Ο νέος αυτός μηχανισμός ανακαλύφθηκε φέτος και φέρνει επανάσταση στο χώρο της μνήμης και μάθησης.

Στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης, παρουσιάστηκαν τρόποι με τους οποίους ο εγκέφαλος θα μπορούσε να υλοποιήσει αλγορίθμους που σήμερα χρησιμοποιούνται στο χώρο της επιστήμης υπολογιστών για να βελτιστοποιήσουν την επίλυση ενός προβλήματος.

Ουσιαστικά έγινε μία αντιστοίχιση ανάμεσα στην “υπολογιστική” και την “κυτταρική” τεχνική, κάτι που για χρόνια θεωρείτo ουτοπία, καθώς ο νευρικός ιστός έχει πολύ διαφορετικές ιδιότητες από τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Στη συζήτηση αυτή συμμετείχαν ερευνητές από την εταιρία DeepMind της Google που πρωτοστατεί στον τομέα της Τεχνητής Νοημοσύνης.

«Κάθε χρόνο, με κάθε καινούργια ανακάλυψη ερχόμαστε ένα βήμα πιο κοντά στο να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος», αναφέρει στην «Π» η κ. Ποϊράζη.

Στις συναντήσεις που γίνονται ανταλλάσσουν αποτελέσματα ερευνών επιστήμονες από διαφορετικά πεδία των νευροεπιστημών, άνθρωποι που μελετούν π.χ. τη δομή των δενδριτών και των νευρικών κυττάρων και πώς η δομή αυτή μεταφράζεται σε λειτουργία.

Στο συνέδριο παρουσιάστηκαν επίσης καινοτόμες τεχνικές απεικόνισης υψηλής ευκρίνειας οι οποίες επιτρέπουν την καταγραφή νευρικών δομών (ακανθών, δενδριτών) σε πολύ μεγάλο βάθος και ακρίβεια, κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων συμπεριφορών σε ζώα, κάτι επίσης πολύ επαναστατικό στον τομέα των νευροεπιστημών.

Μια ακόμα πιο επαναστατική τεχνική δείχνει τη δραστηριότητα πολλαπλών περιοχών του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια συμπεριφορικών δοκιμών, ρίχνοντας φως στο πώς αυτές εμπλέκονται σε συγκεκριμένες λειτουργίες  επιτυγχάνοντας, πλέον, μεγάλη ανάλυση σε επίπεδο πολλαπλών κυτταρικών πληθυσμών.

Σε ερώτηση της «Π», με αφορμή μία έρευνα που πέτυχε τη μεταφορά αναμνήσεων από ένα ζώο στο άλλο, αν θα δούμε σενάρια επιστημονικής φαντασίας να γίνονται πραγματικότητα, η ερευνήτρια του ΙΤΕ αναφέρει πως υπάρχουν κάποια εργαλεία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον άνθρωπο αλλά τίθεται θέμα ηθικών φραγμών για το αν θα προχωρήσει ένα ανάλογο έργο.

«Τεχνολογικά, ο επόμενός μας στόχος είναι να μπορούμε να παρεμβαίνουμε στη δημιουργία των μνημών ενώ το ζώο εκτελεί μία συμπεριφορά, να αλλάζουμε και να κατευθύνουμε την εκμάθηση και αποθήκευση των μνημών αυτών, και να πραγματοποιούμε αιτιατές αλλαγές στα κυτταρικά κυκλώματα. Η υπάρχουσα τεχνολογία μας επιτρέπει ήδη να επεμβαίνουμε στη δημιουργία μνημών σε επίπεδο κυτταρικών πληθυσμών, αλλά όχι σε μηχανιστικό επίπεδο δενδριτών και συνάψεων», αναφέρει η κ. Ποϊράζη.

Πού, όμως, χρησιμεύουν όλα αυτά; «Για την επιστήμη, σημαίνει κατανόηση του πώς στον νευρικό ιστό δημιουργούνται μνήμες ή γίνεται επεξεργασία πληροφοριών. Η κατανόηση αυτή θα έχει εφαρμογές και σε ασθένειες. Αν εντοπίσει κανείς τους βασικούς υποκυττάριους μηχανισμούς των μνημών, μπορεί να αναπτύξει στοχευμένες θεραπείες-φάρμακα για την αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση ασθενειών», εξηγεί η κ. Ποϊράζη.

Σημειώνεται πως η συνάντηση των δενδριτών γίνεται κάθε δύο χρόνια και πάντα φιλοξενείται στην Κρήτη. Τις δύο προηγούμενες φορές πραγματοποιήθηκε στις εγκαταστάσεις του ΙΤΕ στο Ηράκλειο ενώ φέτος έγινε στο ξενοδοχείο Ατλαντίς.