Live τώρα    
15°C Αθήνα
ΑΘΗΝΑ
Ελαφρές νεφώσεις
15 °C
10.6°C16.5°C
1 BF 70%
ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ
Αίθριος καιρός
13 °C
11.1°C14.9°C
2 BF 67%
ΠΑΤΡΑ
Αραιές νεφώσεις
14 °C
8.0°C14.4°C
2 BF 65%
ΗΡΑΚΛΕΙΟ
Ελαφρές νεφώσεις
13 °C
12.8°C14.1°C
2 BF 82%
ΛΑΡΙΣΑ
Αίθριος καιρός
5 °C
4.9°C11.8°C
0 BF 100%
Η δημιουργία και η αναγέννηση του εγκεφάλου
  • Μείωση μεγέθους γραμματοσειράς
  • Αύξηση μεγέθους γραμματοσειράς
Εκτύπωση

Η δημιουργία και η αναγέννηση του εγκεφάλου

Ένας από τους σπουδαιότερους στόχους των ιατροβιολογικών επιστημών είναι η κατανόηση της δημιουργίας του εγκεφάλου. Δηλαδή, η εις βάθος κατανόηση των μοριακών και κυτταρικών μηχανισμών που ενεργούν ώστε να προκύψουν όλα τα διαφορετικά είδη των κυττάρων του εγκεφάλου με τη σωστή σειρά και την κατάλληλη διασύνδεση. Για το θέμα αυτό μιλά στο “Πρίσμα” και στη Λήδα Αρνέλλου ο δρ Παναγιώτης Πολίτης, βιοχημικός, μοριακός βιολόγος και ερευνητής Γ’ του Ιδρύματος Ιατροβιολογικών Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών (ΙΙΒΕΑΑ), στο πλαίσιο του αφιερώματος στις Νευροεπιστήμες.

Ποια είναι η διαδικασία με την οποία σχηματίζεται αρχικά ο ανθρώπινος εγκέφαλος;

Όλες οι βασικές δομές και τα διαφορετικά είδη κυττάρων του εγκεφάλου σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης από μια ομάδα εξειδικευμένων κυττάρων που ονομάζονται νευρικά βλαστικά κύτταρα. Τα κύτταρα αυτά, μέσα από μια αυστηρά ρυθμιζόμενη ιεραρχία κυτταρικών διαιρέσεων, γεννούν σταδιακά τα δισεκατομμύρια των νευρώνων που θα σχηματίσουν τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Η διαδικασία αυτή έχει έναν πολύ συγκεκριμένο και σταθερό ρυθμό. Αν επιταχυνθεί, τότε πολύ γρήγορα θα εξαντληθούν οι “δεξαμενές” των νευρικών βλαστικών κυττάρων και δεν θα προλάβουν να παράγουν αυτό τον κολοσσιαίο αριθμό νευρώνων. Από την άλλη, αν επιβραδυνθεί, τότε το χρονικό διάστημα της κύησης δεν θα είναι επαρκές για να προκύψουν όλα τα διαφορετικά είδη νευρικών κυττάρων. Στη συνέχεια, τα νευρικά κύτταρα που προκύπτουν μεταναστεύουν σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου για να δημιουργήσουν εξειδικευμένες εγκεφαλικές δομές και περιοχές. Αφού βρουν τη σωστή τους θέση, τότε εκτείνουν τους άξονές τους ώστε να διασυνδεθούν με τα υπολοιπα νευρικά κύτταρα μέσω των συνάψεων. Αυτές οι διαδικασίες “ακούγονται” απλές και ευκολονόητες, αλλά σας διαβεβαιώ ότι είναι εξαιρετικά πολύπλοκες και σε μεγάλο βαθμό δεν έχουν κατανοηθεί στις μοριακές και κυτταρικές τους λεπτομέρειες. Για να κατανοήσουμε το μέγεθος του προβλήματος, φανταστείτε να προσπαθήσουμε να πείσουμε όλους τους ανθρώπους που υπάρχουν αυτη τη στιγμή στη Γη να κινηθούν σε προσχεδιασμένες κατευθύνσεις και τοποθεσίες και εκεί να εμπλακούν σε συγκεκριμένες συζητήσεις και συνομιλίες. Φανταστείτε επίσης ότι οι κάτοικοι του πλανήτη μας είναι μόνο 6 με 7 δισεκατομμύρια, ενώ εμείς για τον ανθρώπινο εγκέφαλο αναφερόμαστε σε 100 δισεκατομμύρια νευρώνες.

Για πολλά χρόνια θεωρούσαμε πως τα νευρικά κύτταρα μετά τη γέννηση δεν μπορούν να ανανεωθούν. Πώς καταρρίφθηκε τελικά το δόγμα της μη αναγέννησης των νευρώνων του εγκεφάλου;

Για πολλά χρόνια η επιστημονική κοινότητα πίστευε ότι τα κυκλώματα αυτής της «υπολογιστικής μηχανής» με τη θηριώδη πολυπλοκότητα δεν ανανεώνονται. Αυτή η άποψη αποτέλεσε για πολλές δεκαετίες το βασικό δόγμα της Νευροβιολογίας. Βασικός λόγος για την εγκαθίδρυση αυτού του δόγματος ήταν αυτή η ίδια η πολυπλοκότητα. Από το τέλος του 19ου αιώνα έγινε αντιληπτή η πολυπλοκότητα του εγκεφάλου μέσα από την ερευνητική εργασία των Santiago Ramon y Cajal και Camilo Golgi, οι οποίοι μοιράστηκαν το βραβείο Νομπέλ στην Ιατρική/Φυσιολογία το 1906 για τις μελέτες τους στην ανατομία αυτού του οργάνου. Από τότε λοιπόν τέθηκε εμφατικά το ερώτημα πώς θα ήταν δυνατόν να υπάρχει μια φυσιολογική διαδικασία που θα προσθέτει νέα γρανάζια σε μια κολοσσιαία μηχανή δίχως να διαταράξει τη λειτουργικότητά της. Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα ήταν απλά ότι δεν είναι δυνατόν να υπάρχει κάτι τέτοιο. Αυτή η απάντηση βοήθησε να εδραιωθεί και να επιβιώσει το δόγμα της μη αναγέννησης των νευρώνων του εγκεφάλου για περισσότερα από εκατό χρόνια. Μέσα σε αυτή την εκατονταετία, που διατρέχει το μεγαλύτερο μέρος του 20ού αιώνα, αρκετοί ήταν οι επιστήμονες που προσπάθησαν να το αντικρούσουν, αλλά οι περισσότεροι παρέμειναν στην αφάνεια. Τελικά, το δόγμα της μη αναγέννησης των νευρώνων του εγκεφάλου καταρρίφθηκε σταδιακά. Πρώτα έγινε δεκτό ότι τα καναρίνια γεννούν νέους νευρώνες για να κελαηδήσουν νέα τραγούδια. Αυτές οι παρατηρήσεις όμως θεωρήθηκαν ως ένα εξωτικό φαινόμενο που εμφανίζεται σε εξωτικά είδη όπως είναι τα ωδικά πτηνά. Στη συνέχεια δείχτηκε ότι διάφορα είδη θηλαστικών «φτιάχνουν» νέους νευρώνες για να αυξήσουν την ικανότητά τους για μνήμη και μάθηση και τέλος έγινε δεκτό και για τον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Οι νέοι αυτοί νευρώνες φτιάχνονται από βλαστικά κύτταρα που εντοπίζονται σε συγκεκριμένες και εξαιρετικά περιορισμένες περιοχές του εγκεφάλου. Υπολογίστηκε ότι ο μέσος ανθρώπινος εγκέφαλος γεννά περί τους 700 νέους νευρώνες κάθε ημέρα. Αυτή όμως η ανακάλυψη, όπως συμβαίνει με όλες τις μεγάλες επιστημονικές ανακαλύψεις, γέννησε στην επιστημονική κοινότητα περισσότερα ερωτήματα από αυτά που απάντησε. Κάποια από τα σημαντικότερα ερωτήματα συνοψίζονται στα εξής: Ποια είναι η ακριβής λειτουργία των νέων αυτών νευρώνων; Πώς καταφέρνουν να ενσωματώνονται στα νευρωνικά δίκτυα δίχως να διαταράσσουν την ισορροπία του εγκεφάλου; Πού ακριβώς βρίσκονται τα βλαστικά κύτταρα του εγκεφάλου; Πώς δημιουργούνται και ανανεώνονται; Γιατί το δυναμικό αυτών των βλαστικών κυττάρων για γέννηση νέων νευρώνων είναι εξαιρετικά χαμηλό υπό φυσιολογικές συνθήκες; Γιατί πέφτει ακόμη χαμηλότερα με την ηλικία; Πώς θα μπορέσουμε να ενεργοποιήσουμε αυτό το δυναμικό σε ασθένειες του εγκεφάλου όπως είναι τα νευροεκφυλιστικά νοσήματα; Τα περισσότερα από αυτά τα ερωτήματα δεν έχουν σαφή και ξεκάθαρη απάντηση και μελετώνται αυτή τη στιγμή ενεργά από την επιστημονική κοινοτητα.

Γνωρίζουμε από πού προκύπτουν και με ποια διαδικασία οι νέοι νευρώνες του εγκεφάλου; Συνδέεται η διαδικασία με τη μνήμη και τη μάθηση;

Οι νέοι νευρώνες δημιουργούνται από ενήλικα νευρικά βλαστικά κύτταρα που εδράζονται σε εξαιρετικά περιορισμένες περιοχές στον εγκέφαλο του ανθρώπου αλλά και όλων των ειδών θηλαστικών που έχουν μελετηθεί μέχρι στιγμής. Συγκεκριμένα για τον ανθρώπινο εγκέφαλο, η περιοχή όπου κυρίως βρίσκονται τα νευρικά βλαστικά κύτταρα εντοπίζεται στην οδοντωτή έλικα του ιππόκαμπου. Σε άλλα είδη, όπως τα τρωκτικά, έχουν εντοπιστεί και άλλες περιοχές με αναγεννητικό δυναμικό, όπως είναι η υποκοιλιακή ζώνη των πλευρικών κοιλιών του εγκεφάλου. Στα τρωκτικά η διαδικασία γέννησης νέων νευρώνων στην υποκοιλιακή ζώνη έχει συνδεθεί με την αντικατάσταση των νευρώνων του οσφρητικού βολβού και φαίνεται να βοηθά στην οσφρητική λειτουργία αυτών των ζώων, η οποία και έχει κομβική σημασία για την επιβίωσή τους.

Η διαδικασία μέσω της οποίας προκύπτουν οι νέοι νευρώνες από τα βλαστικά κύτταρα του εγκεφάλου είναι γνωστή ως ενήλικη νευρογένεση. Κατα την ενήλικη νευρογένεση, μέσα από μια περίπλοκη διαδικασία κυτταρικών διαιρέσεων των βλαστικών κυττάρων και στη συνέχεια διαφοροποίησης και ωρίμανσης των νεοσχηματισμένων κυττάρων προκύπτουν οι νέοι νευρώνες. Οι νέοι αυτοί νευρώνες που καταφέρνουν τελικά να ενσωματωθούν στα τοπικά νευρωνικά δίκτυα επιβιώνουν και φαίνεται να συμμετέχουν στη μετάδοση νευρικών σημάτων και αποθήκευση των πληροφοριών μέσω της διασύνδεσής τους με τους υπόλοιπους νευρώνες. Ένας σημαντικός αριθμός των νευρώνων που δεν ενσωματώνονται σε αυτά τα δίκτυα πεθαίνουν με φυσιολογικό τρόπο και στη συνέχεια αποδομούνται.

Μια πληθώρα ερευνητικών αποτελεσμάτων δείχνει ότι η ενήλικη νευρογένεση, μέσω της ενσωμάτωσης των νέων νευρώνων σε προυπάρχοντα νευρωνικά δίκτυα του ιππόκαμπου, συνεισφέρει σημαντικά στις διαδικασίες μνήμης και μάθησης. Εντούτοις, για να είμαστε ακριβείς, η συντριπτική πλειονότητα αυτών των μελετών προέρχεται από πειράματα που δεν έχουν γίνει σε ανθρώπους, αλλά σε άλλους οργανισμούς, όπως είναι διάφορα είδη τρωκτικών, π.χ. ποντίκια, αρουραίοι κ.ά. Πρέπει λοιπόν να διατηρήσουμε μια σχετική επιφύλαξη για το αν υπάρχει συσχέτιση της ενήλικης νευρογένεσης με τις διαδικασίες μνήμης και μάθησης στον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Υπάρχουν παράγοντες που επηρεάζουν τη δυνατότητα αναγέννησης των νευρώνων;

Μέχρι στιγμής έχουν αναφερθεί αρκετοί παράγοντες που φαίνεται να επηρεάζουν τη διαδικασία γέννησης νέων νευρώνων στον ενήλικο εγκέφαλο. Συγκεκριμένα, οι παράγονες που έχουν αναφερθεί να έχουν τη θετικότερη επίδραση στην ενεργοποίηση του δυναμικού της ενήλικης νευρογένεσης φαίνεται να είναι η φυσική άσκηση και το εμπλουτισμένο περιβάλλον (νέα ερεθίσματα από το εξωτερικό περιβάλλον). Αλλά και πάλι αυτά τα συμπεράσματα προέρχονται από ζωικά πειραματικά μοντέλα και όχι από τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Διατηρούμε λοιπόν και σε αυτή την περιπτωση μια μικρή επιφύλαξη.

Σε αντίθεση, για τον παράγοντα με την αρνητικότερη επίδραση υπάρχει… γενική ομοφωνία, η οποία συμπεριλαμβάνει και τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Πρόκειται για το γήρας. Φαίνεται δηλαδή ότι με την πάροδο των χρόνων ο εγκέφαλος χάνει την ικανότητά του να γεννά νέους νευρώνες ακόμη και σε εκείνες τις λίγες και περιορισμένες περιοχές όπου εντοπίζεται η ενήλικη νευρογένεση. Ίσως λοιπόν μέρος των δυσλειτουργειών του εγκεφάλου που συνοδεύουν το γήρας, π.χ. σε σχέση με τις διαδικασίες μνήμης και μάθησης, να μπορούν να αναστραφούν εάν καταφέρουμε να επανενεργοποιήσουμε την ενήλικη νευρογένεση. Προς αυτή την κατεύθυνση, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η επίδραση του γήρατος στην ενήλικη νευρογένεση διαμεσολαβείται από διαδικασίες που έχουν να κάνουν με τα συστατικά του αίματος. Έχουν μάλιστα οι επιστήμονες καταφέρει να αναστρέψουν την επίδραση του γήρατος στη νευρογένεση τροποποιώντας αυτά τα συστατικά.

Τι σημαίνει για την καθημερινή μας ζωή, στη θεραπεία ασθενειών αλλά και γενικότερα, η δυνατότητα αναγέννησης των νευρώνων; Μπορούμε να κάνουμε κάτι για να τη βοηθήσουμε;

Η επαναστατική ανακάλυψη της ενδογενούς ικανότητας αναγέννησης του ανθρώπινου εγκεφάλου μέσω της ενήλικης νευρογένεσης έχει προσδώσει νέες ελπίδες στην ιατρική για τη θεραπεία των νευρολογικών ασθενειών. Έχει μάλιστα προσελκύσει το έντονο ενδιαφέρον της φαρμακευτικής βιομηχανίας και της μεταφραστικής έρευνας για την ανακάλυψη νέων φαρμακολογικών στόχων και φαρμακευτικών ουσιών με σκοπό την ενίσχυσή της. Υπάρχει μάλιστα ένας μεγάλος όγκος πειραματικών δεδομένων που συνδέουν τα μειωμένα επίπεδα ενήλικης νευρογένεσης με νευρολογικές διαταραχές και ιδιαίτερα με την κατάθλιψη. Εντούτοις, στο σημείο αυτό καλό θα ήταν να διατηρήσουμε μια επιφυλακτική στάση. Τόσο το γεγονός ότι αυτός ο ερευνητικός τομέας είναι πολύ πρόσφατος, αλλά και ότι η ενήλικη νευρογένεση εντοπίζεται σε λίγες και πολύ συγκεκριμένες περιοχές του εγκέφαλου συντείνουν στο να διατηρήσουμε μια κριτική ματιά και επιφυλακτικότερη στάση σε σχέση με νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις.

Τέλος, αν εμπιστευτούμε τα αποτελέσματα από τα ζωικά πειραματικά μοντέλα, όπως αναφέραμε παραπάνω, τότε θα μπορούσαμε να πούμε ότι η σωματική άσκηση και η διαβίωση εντός ενός περιβάλλοντος με νέα ερεθίσματα θα βοηθούσαν αρκετά στο να ενεργοποιήσουμε την ενήλικη νευρογένεση στον εγκέφαλό μας.

Λήδα Αρνέλλου

ΣΧΕΤΙΚΑ ΑΡΘΡΑ

ΓΝΩΜΕΣ

ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ

EDITORIAL

ΑΝΑΛΥΣΗ

SOCIAL