Σχετικά Άρθρα
Αρχαίο DNA αποκαλύπτει ότι το κακάο καταναλωνόταν στη σημερινή Τζόρτζια πριν από 1.000 χρόνια (phys.org)
Ένας εντυπωσιακός τρισδιάστατος χάρτης αποκαλύπτει τη μυστική αρχιτεκτονική του εγκεφάλου, φέρνοντας στο φως εκατοντάδες περιοχές που παρέμεναν αόρατες στις παραδοσιακές μεθόδους απεικόνισης. Αυτό που θεωρούσαμε γνωστό αποδεικνύεται πολύ πιο περίπλοκο: ακόμη και η λευκή ουσία, το δίκτυο νευρικών ινών που συνδέει διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου, κρύβει ένα εντυπωσιακό μωσαϊκό χημικών διαφορών. Και το κλειδί αυτής της ανακάλυψης δεν βρίσκεται στα γονίδια ή στις πρωτεΐνες, αλλά στα λιπίδια, τα λιπαρά μόρια που αποτελούν θεμελιώδη συστατικά της εγκεφαλικής λειτουργίας.
Ερευνητική ομάδα της Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Λωζάνης (EPFL), στην Ελβετία, δημιούργησε τον πρώτο λεπτομερή τρισδιάστατο χάρτη της κατανομής των λιπιδίων στον εγκέφαλο ποντικών. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Nature, αποκαλύπτουν 539 διακριτές χημικές περιοχές, τις οποίες οι επιστήμονες ονόμασαν «λιπιζώνες» (lipizones).
Σύμφωνα με δημοσίευμα του Science Daily, η ανακάλυψη δεν προσθέτει απλώς ένα ακόμη επίπεδο λεπτομέρειας στη χαρτογράφηση του εγκεφάλου. Ανοίγει ένα νέο παράθυρο στην κατανόηση της οργάνωσης και της λειτουργίας του, δημιουργώντας παράλληλα νέες προοπτικές για τη μελέτη νευροεκφυλιστικών ασθενειών, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, αλλά και διαταραχών που συνδέονται με αλλαγές στη χημεία του εγκεφάλου.
539 χημικές «γειτονιές» αποκαλύπτουν έναν διαφορετικό εγκέφαλο
Για δεκαετίες, οι επιστήμονες χαρτογραφούσαν τον εγκέφαλο με βάση την ανατομία, τα κύτταρα, τις νευρικές συνδέσεις, τα γονίδια και τις πρωτεΐνες του. Ωστόσο, τα λιπίδια, τα οποία σχηματίζουν τις μεμβράνες των κυττάρων, συμβάλλουν στη μόνωση των νευρικών ινών μέσω της μυελίνης και συμμετέχουν στην επικοινωνία μεταξύ των νευρικών κυττάρων, παρέμεναν ένα λιγότερο εξερευνημένο κομμάτι αυτού του σύνθετου παζλ.
Για να καλύψουν αυτό το κενό, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν απεικόνιση φασματομετρίας μάζας, μια τεχνική που επιτρέπει τον εντοπισμό λιπιδίων σε διαφορετικά σημεία του εγκεφαλικού ιστού. Η ομάδα ανέλυσε 172 διαφορετικά λιπίδια σε 109 τομές εγκεφάλου από 11 ποντίκια, συγκεντρώνοντας περίπου επτά εκατομμύρια μετρήσεις. Με τη βοήθεια εργαλείων μηχανικής μάθησης, τα δεδομένα συνδυάστηκαν σε μια λεπτομερή τρισδιάστατη αναπαράσταση.
Το αποτέλεσμα ήταν η αναγνώριση 539 περιοχών με ξεχωριστή χημική ταυτότητα. Ορισμένες αντιστοιχούν σε γνωστές ανατομικές δομές, ενώ άλλες αποκαλύπτουν σχέσεις μεταξύ περιοχών που συνδέονται μέσω νευρικών ινών, αλλά δεν παρουσιάζουν απαραίτητα εμφανείς ομοιότητες όταν εξετάζονται με βάση τη γονιδιακή δραστηριότητα.
Ιδιαίτερα εντυπωσιακό είναι το γεγονός ότι η λευκή ουσία δεν αποτελεί ένα ομοιογενές σύνολο, όπως θα μπορούσε να υποθέσει κανείς. Αντίθετα, περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές χημικές ζώνες, υποδεικνύοντας ότι τα κύτταρα που παράγουν τη μυελίνη εμφανίζουν μεγαλύτερη χημική ποικιλομορφία από όση αποκαλύπτουν από μόνα τους τα γονίδιά τους.
Οι επιστήμονες εντόπισαν, επίσης, μέχρι πρότινος άγνωστα χημικά όρια στο χοριοειδές πλέγμα, τη δομή που παράγει το εγκεφαλονωτιαίο υγρό, καθώς και στους ιστούς που επενδύουν τις εσωτερικές κοιλότητες του εγκεφάλου.
Με άλλα λόγια, τα λιπίδια λειτουργούν σαν ένα σύστημα ταχυδρομικών κωδικών: μπορούν να αποκαλύψουν μια κοινή χημική ταυτότητα ακόμη και σε απομακρυσμένες περιοχές που συνδέονται λειτουργικά. Έτσι, ο νέος χάρτης συμπληρώνει τις υπάρχουσες απεικονίσεις και προσφέρει μια διαφορετική οπτική για τον τρόπο με τον οποίο είναι οργανωμένος ο εγκέφαλος.
Η εγκυμοσύνη αλλάζει τη χημεία του εγκεφάλου - Νέες προοπτικές για τις ασθένειες
Η σημασία της έρευνας δεν περιορίζεται στην αποκάλυψη της εγκεφαλικής αρχιτεκτονικής. Ο νέος άτλαντας έδωσε στους επιστήμονες τη δυνατότητα να εξετάσουν και τις αλλαγές που συμβαίνουν στον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης.
Μελετώντας έγκυα ποντίκια, οι ερευνητές διαπίστωσαν εκτεταμένες μεταβολές στη σύνθεση των λιπιδίων σε πολλές εγκεφαλικές περιοχές. Οι αλλαγές αυτές ήταν συνολικά εντονότερες από τις συνήθεις διαφορές που παρατηρούνται μεταξύ αρσενικών και θηλυκών ποντικών.
Ο εγκεφαλικός φλοιός, το εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου, παρουσίασε ιδιαίτερα εκτεταμένες μεταβολές. Παράλληλα, τα επίπεδα της γαλακτοζυλοκεραμίδης, ενός λιπιδίου που αποτελεί σημαντικό συστατικό της μυελίνης, αυξήθηκαν αισθητά σε μεγάλο μέρος της λευκής ουσίας.
Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η εγκυμοσύνη συνοδεύεται από ουσιαστικές αλλαγές στη χημική σύσταση του εγκεφάλου. Το κατά πόσο αυτές οι μεταβολές εξυπηρετούν συγκεκριμένες προσαρμογές των νευρωνικών κυκλωμάτων παραμένει αντικείμενο περαιτέρω διερεύνησης.
Την ίδια στιγμή, ο νέος άτλαντας δημιουργεί ένα πολύτιμο σημείο αναφοράς για τη μελέτη του εγκεφαλικού γήρατος και ασθενειών όπως η νόσος Αλτσχάιμερ και η κατάθλιψη. Οι ερευνητές θα μπορούν να συγκρίνουν τις φυσιολογικές κατανομές των λιπιδίων με εκείνες που παρατηρούνται σε διαφορετικές παθολογικές καταστάσεις, αναζητώντας ενδείξεις για το πώς οι διαταραχές της λιπιδικής ισορροπίας συνδέονται με τη λειτουργία του εγκεφάλου.
Ο άτλαντας είναι διαθέσιμος δωρεάν στο διαδίκτυο, δίνοντας τη δυνατότητα σε επιστημονικές ομάδες από όλο τον κόσμο να αξιοποιήσουν τα δεδομένα και να τα συνδυάσουν με υπάρχοντες κυτταρικούς και γενετικούς χάρτες.
Υπάρχει, ωστόσο, μια σημαντική διευκρίνιση: ο συγκεκριμένος χάρτης αφορά τον εγκέφαλο ποντικών και δεν μπορεί να μεταφερθεί αυτούσιος στον άνθρωπο. Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε, όμως, θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για αντίστοιχες έρευνες στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Η ανακάλυψη των 539 λιπιζωνών υπενθυμίζει ότι ο εγκέφαλος παραμένει ένα εξαιρετικά σύνθετο σύστημα, στο οποίο ακόμη και μόρια που μέχρι σήμερα βρίσκονταν στο περιθώριο της έρευνας μπορεί να κρύβουν κρίσιμες πληροφορίες. Και ίσως, χαρτογραφώντας αυτή την αθέατη χημική διάσταση, οι επιστήμονες καταφέρουν στο μέλλον να κατανοήσουν καλύτερα όχι μόνο πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος, αλλά και τι αλλάζει όταν αρχίζει να νοσεί.
www.worldenergynews.gr
