Ένας «χάρτης» για τον ανθρώπινο εγκέφαλο

Μια μεγάλη διεθνής ομάδα περίπου 200 επιστημόνων -μεταξύ των οποίων και Έλληνες της διασποράς- δημιούργησε έναν διαχρονικό «χάρτη», τον πιο ολοκληρωμένο μέχρι σήμερα, που δείχνει τις σταδιακές αλλαγές που περνάει ο ανθρώπινος εγκέφαλος στην πορεία της ζωής.

Ο «χάρτης», ο οποίος παρουσιάζει την αρχική ταχεία μεγέθυνση του εγκεφάλου και μετά από μία ηλικία την αργή συρρίκνωσή του, καλύπτει όλη τη διαδρομή του εγκεφάλου από την 15η εβδομάδα ενός εμβρύου μέσα στη μήτρα έως την ηλικία των 100 ετών. 

Η δημιουργία του κατέστη δυνατή χάρη στον συνδυασμό σχεδόν 124.000 μαγνητικών τομογραφιών του εγκεφάλου από 101.457 ανθρώπους διαφόρων ηλικιών από έξι ηπείρους.

Αν και προς το παρόν το επίτευγμα με την ονομασία BrainChart δεν προορίζεται για κλινική χρήση, καθώς ο «άτλαντας» χρειάζεται βελτίωση -μεταξύ άλλων να γίνει «χαρτογράφηση» περισσότερων εγκεφάλων εκτός Ευρώπης και ΗΠΑ- θεωρείται ότι στην πορεία θα αποτελέσει κλινικό εργαλείο ρουτίνας για τη διάγνωση διαφόρων παθήσεων, ιδίως νευρολογικών και ψυχιατρικών. 

Οι επιστήμονες θα έχουν πια στα χέρια τους μια σειρά από σημεία αναφοράς ανάλογα με την ηλικία ενός ανθρώπου, με τον ίδιο τρόπο π.χ. που οι παιδίατροι χρησιμοποιούν την προτυποποιημένη κλιμάκωση του ύψους ή του βάρους για να κρίνουν αν ένα παιδί εμφανίζει υστέρηση ή όχι στην ανάπτυξή του.

Μέχρι σήμερα δεν υπήρχε ανάλογο γράφημα που να απεικονίζει τις διαχρονικές αλλαγές στον ανθρώπινο εγκέφαλο σε όλη τη διάρκεια της ζωής από το έμβρυο έως τα βαθιά γηρατειά, αποτυπώνοντας πώς θα πρέπει να δείχνει ένας φυσιολογικός εγκέφαλος στα διάφορα στάδια. 

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον δρ Ρίτσαρντ Μπέθλεεμ του Τμήματος Ψυχιατρικής του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ και τον Τζέικομπ Σάιντλιτζ του Ινστιτούτου Lifespan Brain του Πανεπιστημίου και του Νοσοκομείου Παίδων της Φιλαδέλφεια, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», τόνισαν ότι με την έρευνά τους, η οποία βοηθήθηκε από τη χρήση υπερυπολογιστή, γίνεται ένα βήμα-ορόσημο για να κλείσει αυτό το κενό.

Το BrainChart επιβεβαιώνει ή αποκαλύπτει για πρώτη φορά βασικά αναπτυξιακά ορόσημα του ανθρώπινου εγκεφάλου. Έτσι βρέθηκε ότι:

• Ο όγκος της φαιάς ουσίας (των εγκεφαλικών κυττάρων) αυξάνει γρήγορα από τα μέσα της κύησης, κορυφώνεται λίγο πριν την ηλικία των έξι ετών και μετά αρχίζει να μειώνεται αργά.
• Ο όγκος της λευκής ουσίας (των εγκεφαλικών διασυνδέσεων) αυξάνει επίσης γρήγορα στο έμβρυο από τα μισά της εγκυμοσύνης και κορυφώνεται περίπου στην ηλικία των 29 ετών. Η μείωση της λευκής ουσίας αρχίζει να επιταχύνεται μετά τα 50 έτη.
• Ο όγκος της φαιάς ουσίας στον υποφλοιό (που ελέγχει τις σωματικές λειτουργίες και τη βασική συμπεριφορά) κορυφώνεται στην εφηβεία, περίπου στην ηλικία των 14,5 ετών.
• Μεταξύ της 17ης εβδομάδας μετά τη σύλληψη και της ηλικίας των τριών ετών ο εγκέφαλος έχει αυξηθεί από το 10% στο 80% του τελικού όγκου του. Η περίοδος ανάπτυξης όπου συμβαίνει η πιο γρήγορη αλλαγή, είναι στην πραγματικότητα πριν τη γέννηση.
• Οι εγκέφαλοι των ανθρώπων με διαταραχές (άνοια, σχιζοφρένεια, αυτισμός κ.α.) εμφανίζουν σημαντικές διαφορές, αλλά και ομοιότητες.

Όπως συμβαίνει με το ύψος και άλλα σωματικά χαρακτηριστικά, το μέγεθος του εγκεφάλου εμφανίζει ποικιλία στους υγιείς ανθρώπους, με άλλα λόγια ένας ελαφρώς μικρότερος εγκέφαλος δεν σημαίνει κατ' ανάγκη ότι υπάρχει κάποιο παθολογικό πρόβλημα. Επίσης, όπως δείχνει και ο νέος «χάρτης», ενώ ο εγκέφαλος συρρικνώνεται φυσιολογικά με την ηλικία, αυτό συμβαίνει ταχύτερα στην περίπτωση της νόσου Αλτσχάιμερ.

Το εργαλείο BrainChart υπάρχει ελεύθερα διαθέσιμο στη διεύθυνση: https://brainchart.shinyapps.io/brainchart/

Σύνδεσμος για την επιστημονική δημοσίευση: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04554-y

ΑΠΕ-ΜΠΕ. Φωτογραφία: vectorpouch/Freepik