Μια νέα έρευνα από την Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Stanford αλλάζει όσα ίσχυαν μέχρι σήμερα, καθώς δείχνει ότι ο ο ανθρώπινος εγκέφαλος δεν είναι ένα ενιαίο όργανο, αλλά αποτελείται από δύο διακριτά όργανα που εξελίχθηκαν ανεξάρτητα μεταξύ τους μέσα σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Η ανακάλυψη αμφισβητεί το κυρίαρχο μοντέλο για την ανάπτυξη του εγκεφάλου, σύμφωνα με το οποίο όλες οι περιοχές του είχαν κοινή αναπτυξιακή προέλευση. Η μελέτη υποστηρίζει ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελείται από δύο αρχαία νευρικά συστήματα που έχουν ουσιαστικά «συσκευαστεί» μαζί: το ένα ρυθμίζει τον καρδιακό παλμό, την αναπνοή και άλλες λειτουργίες του οργανισμού, ενώ το άλλο μάς κάνει κατεξοχήν ανθρώπους, ικανούς για ποίηση, μαθηματικά και για να αναρωτιόμαστε για την ίδια μας την προέλευση.
Ο ενήλικος εγκέφαλος χωρίζεται σε τρεις βασικές περιοχές: τον πρόσθιο εγκέφαλο, τον μέσο εγκέφαλο και τον οπίσθιο εγκέφαλο. Ο πρόσθιος εγκέφαλος ελέγχει ανώτερες λειτουργίες, όπως η γλώσσα, η συνείδηση και η αφηρημένη σκέψη. Αντίθετα, ο οπίσθιος εγκέφαλος, στο πίσω μέρος του κρανίου και γνωστός ως εγκεφαλικό στέλεχος, ρυθμίζει βασικές αυτόματες λειτουργίες που είναι απαραίτητες για τη ζωή, όπως η αναπνοή, ο ύπνος και η ρύθμιση του καρδιακού παλμού και του αισθήματος πείνας. Οι νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου ελέγχουν επίσης τους μύες του προσώπου, της γλώσσας και του λαιμού, επηρεάζοντας την ομιλία και την κατάποση.
Παρά τη σημασία του οπίσθιου εγκεφάλου, οι επιστήμονες δυσκολεύονται εδώ και δεκαετίες να δημιουργήσουν ανθρώπινους νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου στο εργαστήριο. Αυτό έχει δυσκολέψει σημαντικά την έρευνα για σοβαρές ασθένειες που πλήττουν το εγκεφαλικό στέλεχος, μεταξύ των οποίων η νωτιαία μυϊκή ατροφία και η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature Neuroscience», βασίστηκε στις πρώτες στιγμές της εμβρυϊκής ανάπτυξης, στη διαδικασία της γαστριδίωσης, όταν αρχίζει να διαμορφώνεται το σώμα. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο οπίσθιος εγκέφαλος ακολουθεί ξεχωριστή αναπτυξιακή πορεία, η οποία εξελίσσεται παράλληλα -και όχι ως διακλάδωση- με την πορεία που οδηγεί στη δημιουργία του πρόσθιου και του μέσου εγκεφάλου.
Το συμπέρασμα προέκυψε από τη μελέτη αναπτυσσόμενων εμβρύων ποντικών. Οι ερευνητές εντόπισαν δύο διαφορετικούς τύπους πρόδρομων κυττάρων του εγκεφάλου: ο ένας προορίζεται να εξελιχθεί στον πρόσθιο και τον μέσο εγκέφαλο, ενώ ο δεύτερος να σχηματίσει τον οπίσθιο εγκέφαλο. Έδειξαν επίσης ότι οι δύο πληθυσμοί κυττάρων δεν επικαλύπτονται ποτέ και παραμένουν απολύτως διακριτοί ήδη από τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης, ενώ οι αναπτυξιακές τους διαδρομές δεν διασταυρώνονται ποτέ.
Η έρευνα επεκτάθηκε και σε βάθος 550 εκατομμυρίων ετών εξελικτικής ιστορίας. Το ίδιο μοτίβο διπλής προέλευσης του εγκεφάλου εντοπίστηκε σε κοτόπουλα, ψάρια ζέβρα και σε σκουλίκια βελανιδιού (acorn worms), μικρά πλάσματα που ζουν στον πυθμένα των ωκεανών και μοιράζονται με τον άνθρωπο έναν μακρινό κοινό πρόγονο. Οι μέδουσες, που απομακρύνθηκαν εξελικτικά από τη γενεαλογική γραμμή του ανθρώπου πριν από περίπου 600-700 εκατομμύρια χρόνια, διαθέτουν επίσης δύο νευρικά συστήματα σε διαφορετικά άκρα του σώματός τους.
Με βάση τα νέα ευρήματα, οι ερευνητές κατάφεραν για πρώτη φορά να καθοδηγήσουν ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα -έναν τύπο κυττάρων που μπορεί να δημιουργήσει οποιοδήποτε κύτταρο του ανθρώπινου οργανισμού- ώστε να μετατραπούν στο εργαστήριο σε λειτουργικούς κινητικούς νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου.
Οι νευρώνες που δημιουργήθηκαν στο εργαστήριο παρουσίασαν, όπως αναφέρουν οι ερευνητές, όλα τα χαρακτηριστικά των αυθεντικών κυττάρων του οπίσθιου εγκεφάλου: εμφάνισαν κύματα ηλεκτρικής δραστηριότητας και παρήγαγαν πρωτεΐνες που χαρακτηρίζουν τα τμήματα του οπίσθιου εγκεφάλου τα οποία ελέγχουν τους μύες του προσώπου και της κατάποσης.
Η έρευνα έχει σημαντικές προεκτάσεις για τη μελέτη πιθανών θεραπειών για τη νωτιαία μυϊκή ατροφία, την ALS και άλλες παθήσεις που προσβάλλουν το εγκεφαλικό στέλεχος. Μέχρι σήμερα, η μελέτη αυτών των ασθενειών ήταν ιδιαίτερα δύσκολη, καθώς οι επιστήμονες δεν μπορούν να λάβουν ιστό από το εγκεφαλικό στέλεχος ζώντων ασθενών. Η δυνατότητα καλλιέργειας αυτών των νευρώνων στο εργαστήριο ανοίγει νέες δυνατότητες για την κατανόηση των μηχανισμών μέσω των οποίων εκδηλώνονται οι συγκεκριμένες ασθένειες.
Μ. Κουζινοπούλου
ΦΩΤΟ ΑΡΧΕΙΟΥ
