Tο θαύμα του εγκεφάλου

Κανένας ανθρώπινος εγκέφαλος δεν είναι ο ίδιος. Παρά τις γενικές ομοιότητες
στην ανατομία τους, τα εγκεφαλικά κύτταρα εξελίσσονται και αλλάζουν με κάθε
νέα εμπειρία στη ζωή μας. Οι επιστήμονες προσπαθούν να βρουν πού οφείλονται
αυτές οι αλλαγές και πώς διαφέρουν από άνθρωπο σε άνθρωπο.

Ο νευροχειρουργός Φρεντ Γκέιτζ (αριστερά) και ο βιολόγος Άλισον Μουότρι μελετούν στον υπολογιστή φωτογραφίες νευρώνων, οι οποίοι εξελίσσονται σε όλη τη διάρκεια της ζωής μας για να εντοπίσουν τις διαφορές από εγκέφαλο σε εγκέφαλο

Ένας από τους ερευνητές που έχει προχωρήσει σε αυτόν τον τομέα είναι ο Άλισον
Μουότρι, Βραζιλιάνος βιολόγος ειδικός στον καρκίνο, που εργάζεται στο
Ινστιτούτο Βιολογικών Σπουδών Σαλκ στο Σαν Ντιέγκο της Καλιφόρνιας. Μαζί με τη
σύζυγό του, Μαρία Μαρτσέτο, αναζητούν μία αλληλουχία DNA που κρύβεται στο
τμήμα κάθε κυττάρου το οποίο μεταφέρεται από τον γονέα στο παιδί.

Κοιτώντας στο μικροσκόπιο ανακάλυψαν πως αυτή η αλληλουχία «επιτίθεται» στα
αναπτυσσόμενα κύτταρα του εγκεφάλου και δρουν όπως ένας ιός, αλλάζοντας
αυθαίρετα τη γενετική τους σύνθεση. Αυτό το κομμάτι του DNA ίσως ευθύνεται
τελικά για τις άπειρες εκδοχές ενός ανθρώπινου εγκεφάλου.

Εκπληκτική ποικιλομορφία. Πίσω από κάθε διαφορετική σκέψη, ικανότητα
και νοοτροπία κρύβεται μία εκπληκτική ποικιλομορφία εγκεφαλικών κυττάρων.
Κάποιοι νευρώνες αντιδρούν μόνο σε συγκεκριμένα ερεθίσματα, άλλοι σε
διαφορετικά. Κάποιοι αντιδρούν σε μία έκφραση προσώπου, κάποιοι σε ένα νεύμα.
Άλλοι διατηρούν τη δική τους μνήμη ακόμα κι όταν η συνειδητή ανάμνηση έχει
χαθεί.

Για να διαφέρουν τόσο πολύ οι αντιδράσεις τους σε κάθε ανθρώπινη εμπειρία, το
κάθε ένα από αυτά τα κύτταρα πρέπει να διαφέρει πολύ από τα γειτονικά του.

Βιοχημικές διεργασίες. Γιατί όμως τόσο μεγάλη ποικιλομορφία; Αν ο
Μουότρι έχει δίκιο, η διαφορετική ανάπτυξη των δισεκατομμυρίων νευρώνων σε
κάθε ανθρώπινο εγκέφαλο προκαλείται από μία σειρά βιοχημικών διεργασιών. Για
αυτό το λόγο, ακόμα και οι εγκέφαλοι διδύμων εμφανίζουν σημαντικές διαφορές.

Σε κάθε ανθρώπινο εγκέφαλο υπάρχουν περισσότεροι νευρώνες από ό,τι Γαλαξίες
στο Διάστημα. Ο αριθμός τους φτάνει τα 100 δισεκατομμύρια από 10.000
διαφορετικούς τύπους κυττάρων, που μπλέκονται μεταξύ τους με τρισεκατομμύρια
νήματα νευρωνικών διασυνδέσεων. Το καθένα από αυτά παίζει τον ρόλο του στη ζωή
μας. Οι μνήμες αποτελούνται από αυτή την γκρίζα ύλη. Το ίδιο και η φαντασία
και η έμπνευση.

Ο κρυφός ρόλος. Παλιότερα οι επιστήμονες ήταν σίγουροι ότι τα γονίδια
καθόριζαν τα πάντα για τον εγκέφαλο. Αλλά όταν οι ερευνητές αποκωδικοποίησαν
το ανθρώπινο γονιδίωμα πριν από τρία χρόνια, ανακάλυψαν ότι περιέχει μόνο
25.000 γονίδια, και όχι 100.000 όπως είχαν προβλέψει. Κάτι που σημαίνει ότι
λιγότερο από το 3% του γονιδιώματος περιέχει λειτουργικά γονίδια. Ο αριθμός
τους είναι πολύ μικρός για να ελέγχουν τόσα διαφορετικά εγκεφαλικά κύτταρα και
συνάψεις.

Οι Γκέιτζ και Μουόρτι πιστεύουν ότι μία συγκεκριμένη ακολουθία του DNA, ένα
κομμάτι του γονιδιώματος που έχουν εντοπίσει, παίζει κρυφό αλλά τεράστιο ρόλο
στον έλεγχο των νευρώνων. Δεν είναι ακριβώς γονίδιο αλλά προάγγελός του και
κινείται πάνω κάτω στη διπλή έλικα του DNA, από όπου εισβάλλει στη γενετική
μας δομή. Κάποια στιγμή η μετάλλαξη αυτή μεγάλωσε τόσο ώστε έφτασε να
καταλαμβάνει το ένα πέμπτο ενός κυττάρου. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν πως
αλλάζει σημαντικά τη συμπεριφορά των αναπτυσσόμενων εγκεφαλικών κυττάρων.
«Ίσως αναγκάζει τους νευρώνες να διαφοροποιούνται τόσο όσο χρειάζεται για να
προσαρμόζεται ο εγκέφαλος σε ό,τι μας συμβαίνει στη ζωή», εξηγεί ο Γκέιτζ.

Νέοι νευρώνες κάθε μέρα

Για πολλά χρόνια οι επιστήμονες νόμιζαν ότι ο εγκέφαλος έχανε γρήγορα την
ικανότητά του να παράγει νέους νευρώνες. Αλλά την τελευταία δεκαετία,
ερευνητικές ομάδες στο Ινστιτούτο Βιολογικών Σπουδών Σαλκ με επικεφαλής τον
Φρεντ Γκέιτζ και στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον με την Ελίζαμπεθ Γκουλντ
απέδειξαν ότι ακόμα και μεσήλικοι μπορούν να παράγουν χιλιάδες νέους νευρώνες
κάθε μέρα σε περιοχές του εγκεφάλου που είναι σημαντικές στη μάθηση και τη
μνήμη.

Έτσι, μέσα στη μηχανή του εγκεφάλου, η μάχη για την επιβίωση των νευρώνων και
των συνάψεων διαρκεί μία ολόκληρη ζωή. Οι ίδιες δυνάμεις της επιλογής και της
διαφοροποίησης που καθορίζουν τα χαρακτηριστικά ενός είδους διαμορφώνουν κάθε
εγκέφαλο και κάθε νευρώνα δημιουργώντας τη βιολογική αλήθεια της
ιδιαιτερότητάς μας. «Κανένας νευρώνας δεν είναι ίδιος με τον άλλο. Όλοι έχουν
μικρές αλλά σημαντικές διαφορές», λέει ο Άλισον Μουότρι, βιολόγος στο
Ινστιτούτο Σαλκ.

Πώς γεννιέται η σκέψη

Ο εγκέφαλος ενός τρίχρονου παιδιού περιέχει διπλάσιους νευρώνες και νευρωνικές διασυνδέσεις από αυτόν ενός ενηλίκου. Σε αυτά τα παρακλάδια των κυττάρων γεννιούνται οι μνήμες, η φαντασία και η έμπνευση. Μερικά χρόνια αργότερα, περισσότεροι από τους μισούς νευρώνες έχουν πεθάνει

Ηλεκτροχημικά ρεύματα ευφυΐας και συναισθήματος διατρέχουν τους
ζωντανούς λαβυρίνθους των νευρώνων με ταχύτητα 360 χιλιομέτρων την ώρα. Όταν
μπλοκάρονται, αλλάζουν πορεία ή παθαίνουν βλάβη οι ικανότητές μας ατροφούν και
η προσωπικότητά μας αποσυντίθεται.

Εξετάζοντας τη ζωή και τον θάνατο αυτών των κυττάρων, οι ερευνητές ελπίζουν να
μάθουν πώς η βιοχημική διαδικασία γεννά την σκέψη. Ανάμεσα στα μόρια της
πνευματικής ζωής, βρίσκουν σημάδια της εξελικτικής μάχης για επιβίωση.

Όταν το έμβρυο βρίσκεται στη μήτρα, τα εγκεφαλικά κύτταρα αυξάνονται με ρυθμό
250.000 το λεπτό. Το σύνολο διπλασιάζεται μετά τη γέννα. Στην ηλικία των 3
ετών ο εγκέφαλος του παιδιού κατά μέσο όρο έχει διπλάσιους νευρώνες και
νευρωνικές συνδέσεις, καθώς και τη διπλάσια ενέργεια από έναν ενήλικο.

Μέσα στα αναπτυσσόμενα κυκλώματα του εγκεφάλου, οι νευρώνες και οι νευρικές
συνάψεις συναγωνίζονται για αισθητήρια διέγερση, δηλαδή την ηλεκτρική ενέργεια
που προκαλούν οι αισθήσεις: η αφή, η γεύση, η ακοή και η όσφρηση. Μερικοί
νευρώνες τα καταφέρνουν πολύ καλά, ενώ άλλοι ατροφούν κατά την έκθεσή τους
στις διαδικασίες της ζωής και καταστρέφονται με ρυθμούς χιλιάδων ανά
δευτερόλεπτο. Μέχρι να ενηλικιωθεί το άτομο, έχουν πεθάνει περισσότεροι από
τους μισούς νευρώνες που είχε στην παιδική του ηλικία.

Επιμέλεια: Εύη Ελευθεριάδου, Δέσποινα Κουκλάκη