Η πιο λεπτομερής χαρτογράφηση της ανάπτυξης του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι πλέον γεγονός. Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων δημιούργησε τον πρώτο πλήρη «άτλαντα» που αποτυπώνει, με ανάλυση χωρίς προηγούμενο, το πώς τα βλαστοκύτταρα μετατρέπονται σε νευρώνες και σε άλλα είδη εγκεφαλικών κυττάρων. Το project αυτό ανοίγει ένα νέο κεφάλαιο στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος σχηματίζεται, αναπτύσσεται και ωριμάζει.
Στην καρδιά της προσπάθειας βρίσκεται το Allen Institute for Brain Science στο Σιάτλ, το οποίο ανέλυσε εκατοντάδες χιλιάδες κύτταρα από τον εγκεφαλικό φλοιό ανθρώπων και ποντικών. Η έρευνα εντάσσεται στο διεθνές πρόγραμμα BRAIN Initiative Cell Atlas Network (BICAN), ένα έργο χρηματοδοτούμενο με 500 εκατομμύρια δολάρια από το National Institutes of Health (NIH) των Ηνωμένων Πολιτειών.
Χάρη στη συνδυαστική χρήση γενετικής αλληλούχισης, μοριακής ανάλυσης και εξελιγμένων τεχνικών απεικόνισης, οι επιστήμονες κατάφεραν να παρακολουθήσουν βήμα προς βήμα τη διαδικασία μέσα από την οποία τα πρώιμα βλαστοκύτταρα διαφοροποιούνται και αποκτούν εξειδικευμένες λειτουργίες. Πρόκειται για την πιο ολοκληρωμένη καταγραφή του πώς «γεννιούνται» οι πρώτοι νευρώνες, με μοριακή ανάλυση υψηλότερης ακρίβειας από κάθε προηγούμενη προσπάθεια.
Μία από τις πιο σημαντικές μελέτες, υπό την καθοδήγηση της Hongkui Zeng, εστίασε στην ανάπτυξη του οπτικού φλοιού του ποντικού, της περιοχής που είναι υπεύθυνη για την επεξεργασία των οπτικών ερεθισμάτων. Η ομάδα κατέγραψε περισσότερα από 560.000 μεμονωμένα κύτταρα, ταξινομημένα σε 148 κατηγορίες και 714 υποτύπους, δημιουργώντας έτσι τον πρώτο ολοκληρωμένο χάρτη της ανάπτυξης του φλοιού από την εμβρυϊκή έως τη μεταγεννητική φάση.
Μια ιδιαίτερα εντυπωσιακή ανακάλυψη ήταν ότι πολλοί νευρώνες συνεχίζουν να καθορίζουν την ταυτότητά τους ακόμα και μετά τη γέννηση, κυρίως στο διάστημα ανάμεσα στη στιγμή που τα μικρά ποντίκια ανοίγουν τα μάτια τους και την τρίτη εβδομάδα της ζωής τους. Αυτό υποδηλώνει ότι η ωρίμανση των εγκεφαλικών κυττάρων δεν είναι μια απόλυτα «προγραμματισμένη» διαδικασία, αλλά συνεχίζει να εξελίσσεται δυναμικά και μετά τη γέννηση.
Την ίδια στιγμή, η ομάδα του Tomasz Nowakowski στο University of California, San Francisco, πραγματοποίησε μια παράλληλη μελέτη σε ανθρώπινο ιστό, χρησιμοποιώντας εγκεφάλους οκτώ εμβρύων σε διαφορετικά στάδια κύησης. Για να παρακολουθήσουν την πορεία των κυττάρων, οι ερευνητές εισήγαγαν σε καθένα από αυτά έναν μικρό γενετικό «γραμμωτό κώδικα», ένα μοριακό αναγνωριστικό που τους επέτρεψε να εντοπίσουν την εξέλιξή τους με την πάροδο του χρόνου.
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια σαφή μετατόπιση στη συμπεριφορά των κυττάρων: πριν από τις 20 εβδομάδες κύησης, τα βλαστοκύτταρα παράγουν κυρίως διεγερτικούς νευρώνες, εκείνους που μεταδίδουν ηλεκτρικά σήματα. Μετά από αυτό το σημείο, η δραστηριότητα στρέφεται προς τη δημιουργία ανασταλτικών νευρώνων, οι οποίοι περιορίζουν τη ροή της νευρικής επικοινωνίας. Αυτή η μεταβολή, που μέχρι τώρα ήταν θεωρητική, παρατηρήθηκε για πρώτη φορά άμεσα, προσφέροντας σημαντικές ενδείξεις για το πώς οργανώνεται ο ανθρώπινος εγκέφαλος κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη.
Επιπλέον, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η παραγωγή άλλων κυτταρικών τύπων, όπως των αστροκυττάρων και των ολιγοδενδροκυττάρων, προχωρά με πολύ πιο αργό και παρατεταμένο ρυθμό στους ανθρώπους απ’ ό,τι στα ποντίκια. Αυτό το χαρακτηριστικό ενδέχεται να σχετίζεται με τη μεγαλύτερη πολυπλοκότητα και τη μακρότερη περίοδο ωρίμανσης του ανθρώπινου εγκεφάλου.
Πέρα από τη χαρτογράφηση της εγκεφαλικής ανάπτυξης, το πρόγραμμα BICAN ανοίγει τον δρόμο για μια νέα εποχή στη συγκριτική νευρολογία. Συγκρίνοντας τους άτλαντες διαφόρων ειδών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ορισμένοι τύποι νευρώνων, που μέχρι σήμερα θεωρούνταν αποκλειστικοί των πρωτευόντων, εντοπίζονται επίσης σε ζώα όπως οι χοίροι, τα κουνέλια και οι φέρες. Αυτό υποδηλώνει ότι η εξέλιξη δεν δημιούργησε εξ ολοκλήρου νέες κατηγορίες κυττάρων, αλλά μάλλον «ανακύκλωσε» υπάρχουσες, αναθέτοντάς τους διαφορετικούς ρόλους.
Οι δημιουργοί του άτλαντα εκτιμούν ότι αυτά τα δεδομένα θα αποτελέσουν τη βάση για μια ενοποιημένη κατανόηση του εγκεφάλου, τόσο του υγιούς όσο και του παθολογικού. Οι πληροφορίες μπορούν να ρίξουν φως σε διαταραχές όπως ο αυτισμός ή η σχιζοφρένεια, βοηθώντας στην ανάπτυξη πιο στοχευμένων θεραπειών.
[source]
