Τελικά έχουμε… δύο εγκεφάλους; Τι δείχνει νέα μελέτη του Στάνφορντ

Takeaways by to pontiki AI

• Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Στάνφορντ ανακάλυψαν ότι ο εγκέφαλος αποτελείται από δύο διακριτά νευρικά συστήματα με διαφορετική εξελικτική προέλευση.
• Ο πρόσθιος και ο μέσος εγκέφαλος αναπτύσσονται ανεξάρτητα από τον οπίσθιο εγκέφαλο, ο οποίος ρυθμίζει τις βασικές ζωτικές λειτουργίες.
• Η μελέτη αυτής της διπλής προέλευσης σε διάφορους οργανισμούς επιβεβαιώνει ένα εξελικτικό μοτίβο που διατηρείται εδώ και 550 εκατομμύρια χρόνια.
• Η δυνατότητα δημιουργίας νευρώνων του οπίσθιου εγκεφάλου στο εργαστήριο προσφέρει νέα εργαλεία για τη μελέτη ασθενειών όπως η νωτιαία μυϊκή ατροφία.

Μια νέα μελέτη από επιστήμονες της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Στάνφορντ αμφισβητεί την παραδοσιακή εικόνα του εγκεφάλου ως ενιαίου οργάνου, προτείνοντας ότι δύο αρχαία νευρικά συστήματα εξελίχθηκαν ανεξάρτητα και τελικά «ενώθηκαν» στη σημερινή του μορφή.

Για αιώνες, ο εγκέφαλος αντιμετωπιζόταν ως ένα ενιαίο και ομοιογενές όργανο. Τα νέα ευρήματα, όμως, δείχνουν ότι μπορεί να αποτελείται από δύο διακριτά συστήματα με διαφορετική αναπτυξιακή και εξελικτική προέλευση, η οποία εκτείνεται σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Nature Neuroscience», υποστηρίζει ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιλαμβάνει δύο αρχαία νευρικά συστήματα: το ένα ρυθμίζει βασικές λειτουργίες του οργανισμού, όπως τον καρδιακό παλμό και την αναπνοή, ενώ το άλλο συνδέεται με ανώτερες λειτουργίες, όπως η ποίηση, τα μαθηματικά και η ικανότητα του ανθρώπου να αναρωτιέται για την ίδια του την προέλευση.

Πρόσθιος, μέσος και οπίσθιος εγκέφαλος

Ο εγκέφαλος του ενήλικου ανθρώπου χωρίζεται σε τρεις βασικές περιοχές: τον πρόσθιο, τον μέσο και τον οπίσθιο εγκέφαλο.

Ο πρόσθιος εγκέφαλος είναι υπεύθυνος για λειτουργίες όπως:

• η γλώσσα,
• η συνείδηση,
• η αφηρημένη σκέψη.

Ο οπίσθιος εγκέφαλος, που βρίσκεται στο πίσω μέρος του κρανίου και συχνά αναφέρεται ως εγκεφαλικό στέλεχος, ελέγχει βασικές και αυτόματες λειτουργίες απαραίτητες για τη ζωή, όπως η αναπνοή, ο ύπνος, ο καρδιακός παλμός και το αίσθημα της πείνας.

Οι νευρώνες του ελέγχουν επίσης τους μύες του προσώπου, της γλώσσας και του λαιμού, επηρεάζοντας άμεσα την ομιλία και την κατάποση.

Γιατί ο οπίσθιος εγκέφαλος ήταν δύσκολο να μελετηθεί

Παρά τον κρίσιμο ρόλο του, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν επί δεκαετίες να δημιουργήσουν στο εργαστήριο ανθρώπινους νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου.

Αυτό περιόριζε σημαντικά την έρευνα για σοβαρές ασθένειες που προσβάλλουν το εγκεφαλικό στέλεχος, μεταξύ των οποίων η νωτιαία μυϊκή ατροφία και η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση, γνωστή και ως ALS.

Η ανακάλυψη στις πρώτες φάσεις της εμβρυϊκής ανάπτυξης

Το κρίσιμο εύρημα προέκυψε από τη μελέτη των πρώτων σταδίων της εμβρυϊκής ανάπτυξης και ειδικότερα μιας διαδικασίας που ονομάζεται γαστριδίωση, κατά την οποία αρχίζει να διαμορφώνεται το σώμα.

Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι ο οπίσθιος εγκέφαλος ακολουθεί δική του αναπτυξιακή πορεία, παράλληλη – και όχι παρακλάδι – της πορείας που οδηγεί στη δημιουργία του πρόσθιου και του μέσου εγκεφάλου.

Για να φτάσουν σε αυτό το συμπέρασμα, μελέτησαν αναπτυσσόμενα έμβρυα ποντικών και εντόπισαν δύο διαφορετικούς τύπους πρόδρομων εγκεφαλικών κυττάρων.

Ο ένας πληθυσμός εξελίσσεται στον πρόσθιο και τον μέσο εγκέφαλο, ενώ ο δεύτερος σχηματίζει τον οπίσθιο εγκέφαλο.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι δύο κυτταρικοί πληθυσμοί:

• δεν επικαλύπτονται ποτέ,
• παραμένουν απολύτως διακριτοί από πολύ πρώιμα στάδια,
• ακολουθούν αναπτυξιακές διαδρομές που δεν διασταυρώνονται.

Το ίδιο μοτίβο εδώ και 550 εκατομμύρια χρόνια

Η ερευνητική ομάδα αναζήτησε στη συνέχεια το ίδιο μοτίβο σε μια εξελικτική διαδρομή βάθους περίπου 550 εκατομμυρίων ετών.

Η διπλή προέλευση του εγκεφάλου εντοπίστηκε επίσης σε κοτόπουλα, ψάρια ζέβρα και σκουλήκια βελανιδιού, μικρούς οργανισμούς που ζουν στον πυθμένα των ωκεανών και μοιράζονται με τον άνθρωπο έναν πολύ μακρινό κοινό πρόγονο.

Οι μέδουσες, που απομακρύνθηκαν εξελικτικά από τη γενεαλογική γραμμή του ανθρώπου πριν από περίπου 600 έως 700 εκατομμύρια χρόνια, διαθέτουν επίσης δύο νευρικά συστήματα σε διαφορετικά άκρα του σώματός τους.

Για πρώτη φορά ανθρώπινοι νευρώνες οπίσθιου εγκεφάλου στο εργαστήριο

Τα νέα ευρήματα επέτρεψαν στους ερευνητές να καθοδηγήσουν για πρώτη φορά ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα — κύτταρα που μπορούν να εξελιχθούν σε οποιοδήποτε κύτταρο του ανθρώπινου οργανισμού — ώστε να μετατραπούν σε λειτουργικούς κινητικούς νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου.

Οι νευρώνες που δημιουργήθηκαν στο εργαστήριο εμφάνισαν όλα τα βασικά χαρακτηριστικά των αυθεντικών κυττάρων.

Παρήγαγαν κύματα ηλεκτρικής δραστηριότητας και πρωτεΐνες που χαρακτηρίζουν τις περιοχές του οπίσθιου εγκεφάλου που ελέγχουν τους μύες του προσώπου και της κατάποσης.

Τι σημαίνει για ALS και νωτιαία μυϊκή ατροφία

Η εξέλιξη αυτή μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα σημαντική για τη μελέτη πιθανών θεραπειών για τη νωτιαία μυϊκή ατροφία, την ALS και άλλες παθήσεις που προσβάλλουν το εγκεφαλικό στέλεχος.

Μέχρι σήμερα, η έρευνα ήταν εξαιρετικά δύσκολη, επειδή δεν είναι δυνατόν να ληφθεί ιστός από το εγκεφαλικό στέλεχος ζώντων ασθενών.

Η δυνατότητα καλλιέργειας τέτοιων νευρώνων στο εργαστήριο δίνει πλέον στους επιστήμονες ένα νέο εργαλείο για να μελετήσουν τους μηχανισμούς μέσω των οποίων εκδηλώνονται αυτές οι ασθένειες.

Διαβάστε επίσης:

NASA: Το Curiosity συμπληρώνει 5.000 ημέρες στον Άρη και στέλνει μια μοναδική «καρτ ποστάλ» στη Γη (photos)

Η NASA ανακαλύπτει έναν τεράστιο νεοσχηματισμένο κρατήρα στη Σελήνη – Στα 222 μέτρα η διάμετρός του

Γιατί μόλις το 2% των ανθρώπων έχει κόκκινα μαλλιά – Τα γονίδια και οι… Νεάντερταλ

Ακολουθήστε το topontiki.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις.

Δείτε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις από την Ελλάδα και τον Κόσμο, τη στιγμή που συμβαίνουν.