Ομάδα νευροεπιστημόνων για πρώτη φορά εντόπισε διαφορές στο «λειτουργικό σύστημα» του εγκεφάλου ανθρώπων και πιθήκων χάρη σε μια νέα τεχνική που καταγράφει τη δραστηριότητα μεμονωμένων νευρώνων.
Σύμφωνα με άρθρο που δημοσιεύεται στο Cell, ομάδα ειδικών από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης ανακάλυψε ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος ανταλλάσσει την ευρωστία (δείκτης του πόσο συγχρονισμένα είναι τα νευρικά σήματα) με μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα ως προς την επεξεργασία των πληροφοριών.
Οι επιστήμονες εικάζουν ότι τα αποτελέσματα της μελέτης του θα βοηθήσουν στην αιτιολόγηση της μοναδικότητας της ανθρώπινης ευφυΐας καθώς και της επιρρέπειας των ανθρώπων σε ψυχιατρικές διαταραχές.
Οι ειδικοί μελέτησαν μια σπάνια ομάδα δεδομένων για τη δραστηριότητα μεμονωμένων νευρώνων που βρίσκονται συγκεντρωμένοι βαθιά στον εγκέφαλο ανθρώπων με επιληψία. Αυτό κατέστη εφικτό ενώ οι ασθενείς υποβάλλονταν σε νευροχειρουργική επέμβαση για τον εντοπισμό των αιτίων που προκαλούσαν την επιληψία.
Η διαδικασία είναι τόσο δύσκολη που μόνο μερικές κλινικές παγκοσμίως μπορούν πραγματικά να κάνουν το ίδιο.
Οι επιστήμονες μελέτησαν παρόμοια στοιχεία και από τρεις πιθήκους, ενώ συνέλεξαν πληροφορίες για τους νευρώνες και από άλλα δύο πειραματόζωα.
Άνθρωπος εναντίον πιθήκου
Εδώ και δεκαετίες οι νευροεπιστήμονες έχουν ανακαλύψει πολλές ουσιαστικές και σημαντικές διαφορές στην ανατομή του εγκεφάλου ανθρώπου και άλλων πρωτευόντων θηλαστικών. Αλλά η νέα μελέτη προτίμησε να εστιάσει στις διαφορές στα εγκεφαλικά σήματα.
«Υπάρχει ξεκάθαρη διαφορά στη συμπεριφορά και την ψυχολογίας ανθρώπων και άλλων πρωτευόντων θηλαστικών», εξηγεί ο Δρ. Mark Harnett από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης που μελετά πως η βιοφυσική των νευρώνων επηρεάζει τον νευρωνικό υπολογισμό.
Ο Δρ. Harnett συνεργάστηκε με τον Rony Paz από το Ινστιτούτο Επιστήμης Weizmann στο Ισραήλ και τον νευροχειρούργο Itzhak Fried από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια.
Ο Δρ. Paz θέλησε να δει πως οι νευρώνες στη αμυγδαλή του εγκεφάλου (περιοχή σημαντική για βασικές δεξιότητες επιβίωσης) και στον φλοιό του προσαγωγίου (μέρους του εγκεφάλου που βρίσκεται στο μέσο τμήμα του φλοιού) στους πιθήκους διαφέρουν από τους ανθρώπους. Ο Δρ. Fried πρόσφερε την τεχνική της καταγραφής των μεμονωμένων νευρώνων που έχει αναπτύξει για ασθενείς με επιληψία που δεν ανταποκρίνονται στην φαρμακευτική αγωγή.
Η τεχνική του Δρ. Fried περιλαμβάνει την εμφύτευση πολλών λεπτών ηλεκτροδίων στο εγκέφαλο των ασθενών για την καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας και τον εντοπισμό του σημείου απ’ όπου πηγάζουν οι κρίσεις τους. Οι ασθενείς συνήθως μένουν στο νοσοκομείο μέχρι την εκδήλωση της κρίσης και μετά υποβάλλονται σε επέμβαση για την αφαίρεση των ηλεκτροδίων και του κατεστραμμένου εγκεφαλικού ιστού που είναι η πηγή της επιληπτικής δραστηριότητας.
Στο πλαίσιο αυτό οι ερευνητές συγκέντρωσαν δεδομένα για μονούς νευρώνες από την αμυγδαλή και τον φλοιό του προσαγωγίου ατόμων που είχαν εμφυτευμένα ηλεκτρόδια κοντά σε αυτές τις εγκεφαλικές περιοχές. Έτσι μπόρεσαν να συγκρίνουν δύο ιδιότητες της δραστηριότητας των νευρώνων, την ευρωστία και την αποτελεσματικότητα, με αυτές των πιθήκων.
Από τα δεδομένα από σχεδόν 750 νευρώνες από τις δύο εγκεφαλικές περιοχές των πέντε πιθήκων και των επτά ατόμων οι ερευνητές καθόρισαν την ευρωστία ως το επίπεδο συγχρονισμού στην ενεργοποίηση των νευρώνων όσο και στην συχνή επανάληψη παρόμοιων μορφών ενεργοποίησης και την αποτελεσματικότητα ως την ύπαρξη περισσότερων συνδυασμών δραστηριότητας.
Τόσο στους ανθρώπους όσο και στους πιθήκους τα σήματα στην αμυγδαλή ήταν ισχυρότερα από εκείνα στον φλοιό του προσαγωγίου. Αλλά τα σήματα στον φλοιό του προσαγωγίου ήταν πιο αποτελεσματικά. Και οι δύο εγκεφαλικές περιοχές στους ανθρώπους ήταν λιγότερο εύρωστες αλλά περισσότερο αποτελεσματικές από εκείνες των πιθήκων. Άρα οι άνθρωποι έχουν θυσιάσει την ευρωστία για χάρη της αποτελεσματικότητας.
«Όσο ισχυρότερο είναι ένα σήμα, τόσο λιγότερη επιρρέπεια για λάθος. Αν δείτε μια τίγρη, τότε η αμυγδαλή σας σάς φωνάζει να τρέξετε μακριά. Αλλά στα πρωτεύοντα θηλαστικά, ο εγκέφαλος έχει αναπτύξει πιο ευέλικτες περιοχές, τον φλοιό, για να δίνει τη δυνατότητα για πιο λογικές αντιδράσεις στο ζωικό περιβάλλον», εξηγεί ο Δρ. Paz.
Και προσθέτει ότι «οι άνθρωποι λοιπόν είναι μεν εξυπνότεροι από τα άλλα πρωτεύοντα θηλαστικά αλλά είναι πιο επιρρεπείς σε λάθη και ο εγκεφαλικός φλοιός τους εξηγεί την ευαλωτότητά τους σε ψυχιατρικές διαταραχές».
«Αυτή η άποψη έρχεται σε συμφωνία με άλλες θεωρίες νευροψυχολογίας που υποστηρίζουν ότι ο συγχρονισμός της νευρωνικής δραστηριότητας στον εγκέφαλο μπορεί να συσχετιστεί με την ψύχωση ή την κατάθλιψη», λέει ο γνωστικός νευροεπιστήμονας Robert Knight στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Berkeley. «Αυτή η ερευνητική γραμμή είναι πολύ σημαντική, διότι οι περισσότερες μελέτες νευροεπιστήμης διεξάγονται σε ζώα με την υπόθεση ότι το βασικό μοτίβο της νευρωνικής δραστηριότητας ισχύει για όλα τα είδη – και για τον άνθρωπο», συμπληρώνει.
