Ένα πρωτοποριακό έργο έδωσε την πιο κοντινή ματιά στον ανθρώπινο εγκέφαλο από ποτέ. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν δεδομένα απεικόνισης με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να ανακατασκευάσουν ένα μικροσκοπικό τμήμα του εγκεφάλου, μόλις ένα χιλιοστό σε κάθε πλευρά. Παρά το μικρό του μέγεθος, το τμήμα αυτό περιέχει 57.000 κύτταρα, 150 εκατομμύρια συνάψεις και 230 χιλιοστά υπερλεπτών φλεβών.
Το έργο αυτό χρειάστηκε σχεδόν δέκα χρόνια για να ολοκληρωθεί και αποτελεί την πιο λεπτομερή αναπαραγωγή του ανθρώπινου εγκεφάλου μέχρι σήμερα. Επικεντρώνεται στις συνάψεις, οι οποίες είναι ζωτικής σημασίας για την επικοινωνία των νευρώνων μεταξύ τους. Ο νευροεπιστήμονας Jeff Lichtman από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ το περιγράφει ως πληροφορία αξίας χιλιάδων terabytes που συσκευάζεται σε ένα μικροσκοπικό κομμάτι του εγκεφάλου.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι απίστευτα πολύπλοκος και δύσκολο να μελετηθεί λόγω του τεράστιου δικτύου νευρώνων και συνάψεων. Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας αυτού του οργάνου θα μπορούσε να ωφελήσει σημαντικά τις γνώσεις μας για τη λειτουργία του εγκεφάλου και τις διαταραχές όπως οι ψυχικές ασθένειες και η άνοια.
Οι επιστήμονες που εργάζονται σε αυτό το έργο έχουν ως στόχο να δημιουργήσουν ένα “connectome”, ή χάρτη της καλωδίωσης του εγκεφάλου, ο οποίος θα μπορούσε να βοηθήσει στον εντοπισμό προβλημάτων στον τρόπο με τον οποίο είναι καλωδιωμένος ο εγκέφαλος. Ενώ ο σημερινός τους στόχος είναι να ανακατασκευάσουν έναν ολόκληρο εγκέφαλο ποντικού, η μελέτη τμημάτων του ανθρώπινου εγκεφάλου θα προωθήσει επίσης την κατανόησή μας για αυτόν ως όργανο, καθώς και τις λειτουργίες του.
Η ομάδα χρησιμοποίησε ηλεκτρονική μικροσκοπία σειριακής τομής υψηλής απόδοσης για να απεικονίσει ένα δείγμα που ελήφθη από τον εγκέφαλο ενός ασθενούς με επιληψία κατά τη διάρκεια χειρουργικής επέμβασης. Η διαδικασία αυτή δημιούργησε 1,4 petabytes δεδομένων που αναλύθηκαν με τη χρήση εξειδικευμένων τεχνικών και αλγορίθμων.
Η ανακατασκευή τους, που ονομάστηκε H01, έχει ήδη αποκαλύψει νέες λεπτομέρειες για τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Ανακάλυψαν ότι τα μη νευρωνικά κύτταρα που ονομάζονται γλοία ήταν περισσότερα από τους νευρώνες στο δείγμα και ότι τα ολιγοδενδροκύτταρα ήταν ο πιο κοινός τύπος κυττάρων.
Επιπλέον, βρήκαν μοναδικά μοτίβα στον τρόπο με τον οποίο οι άξονες συνδέονται με συνάψεις μέσα στο δείγμα. Τα ευρήματα αυτά μπορεί να ρίξουν φως στα φυσιολογικά χαρακτηριστικά του ανθρώπινου εγκεφάλου ή να δώσουν πληροφορίες για διαταραχές όπως η επιληψία.
Συνολικά, το έργο αυτό έδειξε πόσα πολλά έχουμε ακόμη να μάθουμε για τον ίδιο μας τον εγκέφαλο. Συνεχίζοντας την έρευνα στον τομέα αυτό, μπορούμε να ξεκλειδώσουμε ακόμη περισσότερα μυστήρια σχετικά με το πώς λειτουργεί το μυαλό μας.
Το επόμενο βήμα στο έργο της ομάδας είναι να μάθει περισσότερα για το πώς σχηματίζεται ο ιππόκαμπος των ποντικών. Αυτό το τμήμα του εγκεφάλου βοηθά στη μάθηση και τη μνήμη. Ο Dr. Lichtman πιστεύει ότι αν μπορούν να μελετήσουν εύκολα ολόκληρους εγκεφάλους ποντικιών, θα μπορούσαν να εξετάσουν και εγκεφάλους ζώων με αυτισμό.
Αυτή τη στιγμή, γνωρίζουμε πολλά για το πώς εμφανίζονται οι συμπεριφορές και κάποια από τα μόρια που αλλάζουν. Όμως, υπάρχουν ακόμα πολλά που δεν καταλαβαίνουμε για το πώς είναι καλωδιωμένοι οι εγκέφαλοι. Τώρα, με τη νέα τεχνολογία, μπορούμε να δούμε αυτές τις συνδέσεις καλύτερα από ό,τι στο παρελθόν.
Gabe “Gaben” Newell: Ετοιμάζει τεχνολογία διεπαφής μεταξύ εγκεφάλου υπολογιστή
