Ο χρόνος κυλάει, ο χρόνος τρέχει, ο χρόνος μένει ακίνητος, ανάλογα με τη στιγμή και με τον άνθρωπο. Με άλλα λόγια, το πόσο χρόνος πέρασε, είναι μια υποκειμενική εμπειρία που εν πολλοίς αποτελεί ένα αίνιγμα για την επιστήμη.
Τώρα, για πρώτη φορά, Πορτογάλοι επιστήμονες έκαναν ένα βήμα διαλεύκανσης του μυστηρίου, ανακαλύπτοντας στον εγκέφαλο πειραματόζωων ορισμένους νευρώνες που φαίνεται να ρυθμίζουν τη βίωση του χρόνου.
Οι ερευνητές του Κέντρου Champalimaud για το Άγνωστο, στη Λισαβώνα, με επικεφαλής τον Τζόζεφ Πάτον, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science», πιστεύουν ότι έχουν πλέον μια νευροβιολογική εξήγηση για το πώς ο εγκέφαλος παράγει την εκτίμηση του χρόνου. Αλλά επίσης, έδειξαν ότι είναι δυνατό, με τη χειραγώγηση των κατάλληλων νευρώνων, να χειραγωγηθεί το βίωμα του χρόνου.
Τα πειράματα σε ποντίκια έφεραν στο φως μια ομάδα βαθιών νευρώνων που, με τις κατάλληλες έξωθεν επεμβάσεις, κάνουν τα ζώα να υπερεκτιμούν ή να υποεκτιμούν τη διάρκεια ενός καθορισμένου χρονικού διαστήματος. Με άλλα λόγια, να νομίζουν ότι πέρασε περισσότερος ή λιγότερος χρόνος από ό,τι πραγματικά συνέβη.
Αντίθετα με πιο χειροπισαστά πράγματα, όπως η όραση ή η ακοή, που έχουν συγκεκριμένα όργανα (μάτια και αυτιά) και αντίστοιχα εγκεφαλικά κέντρα, το πέρασμα του χρόνου δεν έχει κάποιο όργανο, ούτε είχε έως τώρα βρεθεί κάποιο σχετικό κέντρο στον εγκέφαλο. Για κάθε ξεχωριστό άνθρωπο, ο χρόνος κυλάει με ξεχωριστό τρόπο σε κάθε ξεχωριστή στιγμή, ανάλογα με τα συναισθήματά του, την προσοχή και τα κίνητρά του (χωρίς να λάβουμε υπόψη το ακόμη μεγαλύτερο πρόβλημα, ότι σύμφωνα με μερικούς φυσικούς, αντικειμενικός χρόνος στην πραγματικότητα δεν υπάρχει).
Όμως η εκτίμηση του χρόνου που πέρασε, ήταν ανέκαθεν ζωτική για κάθε ζώο, αν μη τι άλλο για λόγους επιβίωσης. Η νέα μελέτη επιβεβαιώνει ότι η βίωση του χρόνου σχετίζεται με ορισμένους νευρώνες που απελευθερώνουν το νευροδιαβιβαστή ντοπαμίνη και οι οποίοι βρίσκονται στη λεγόμενη «συμπαγή μοίρα της μέλαινας ουσίας». Στους ανθρώπους η καταστροφή αυτής της εγκεφαλικής περιοχής προκαλεί τη νόσο Πάρκινσον, η οποία, μεταξύ άλλων, αλλοιώνει την υποκειμενική αίσθηση του χρόνου.
Με κάποιο τρόπο, οι ερευνητές εκπαίδευσαν -μετά από προσπάθειες μηνών- τα πειραματόζωα να εκτιμούν αν η διάρκεια ενός χρονικού διαστήματος ανάμεσα σε δύο διαδοχικούς ήχους ήταν μικρότερο ή μεγαλύτερο από ενάμισι δευτερόλεπτο.
Στη συνέχεια, μέσω της τεχνικής της οπτογενετικής (δηλαδή της χρήσης του φωτός για τη χειραγώγηση των νευρώνων), παραπλάνησαν τα ποντίκια να νομίζουν ότι είχε περάσει περισσότερος ή λιγότερος χρόνος από τον πραγματικό. Οι επιστήμονες συμπέραναν ότι ξεγέλασαν τα ποντίκια από την αλλαγή στη συμπεριφορά των ζώων, καθώς ασφαλώς δεν μπορούν να ξέρουν πώς ένα ποντίκι αντιλαμβάνεται υποκειμενικά τον χρόνο.
«Το βασικό μας εύρημα είναι πως δείξαμε ότι η δραστηριότητα των εν λόγω νευρώνων είναι επαρκής για να αλλάξει τον τρόπο που τα ζώα αντιλαμβάνονται το πέρασμα του χρόνου» δήλωσε ο Πάτον.
Το ερώτημα πλέον είναι κατά πόσο κάτι ανάλογο συμβαίνει στους ανθρώπους. Οι ερευνητές θεωρούν πολύ πιθανό ότι ένα παρόμοιο νευρωνικό κύκλωμα υπάρχει στον ανθρώπινο εγκέφαλο - και είναι δυνατό να χειραγωγηθεί εξίσου καλά.
Οπότε ίσως κάποτε όλοι -με το κατάλληλο εγκεφαλικό «τρικ»- να μπορούν να επιβραδύνουν το εσωτερικό «ρολόι» τους τόσο, ώστε να νιώθουν κατά βούληση σαν τους αιώνια ερωτευμένους, για τους οποίους ο χρόνος έχει σταματήσει!
Από το ΑΠΕ-ΜΠΕ
Μια πρωτοποριακή επέμβαση για τα ελληνικά δεδομένα έλαβε χώρα στο Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο Ηρακλείου (ΠΑΓΝΗ) αποτελώντας ένα σημαντικό επιστημονικό βήμα με σημείο αναφοράς την Κρήτη. Για πρώτη φορά στην Κρήτη πραγματοποιήθηκε εγχείρηση αφαίρεσης όγκου εγκεφάλου από τον αριστερό κροταφικό λοβό με τον ασθενή να είναι ξύπνιος.
Σύμφωνα με τον διευθυντή της Νευροχειρουργικής Κλινικής του ΠΑΓΝΗ Αντώνη Βάκη, αυτό ήταν απαραίτητο να γίνει έτσι γιατί σ’ αυτή την περιοχή του εγκεφάλου βρίσκονται σημαντικά κέντρα που ελέγχουν την λειτουργία του λόγου. Έτσι, ο μόνος τρόπος να αφαιρεθούν όγκοι από αυτή την περιοχή είναι να μιλάει ο ασθενής κατά την διαδικασία της αφαίρεσης έτσι ώστε να είμαστε βέβαιοι ότι δεν προκαλείται βλάβη στην σημαντική αυτή λειτουργία.
Ο ίδιος σημείωσε ότι το αποτέλεσμα ήταν προϊόν συνεργασίας και ομαδικού πνεύματος: «Πρέπει να τονίσω ότι τα σημαντικά βήματα επιτυγχάνονται με συλλογικές διαδικασίες και αποτελούν τον καρπό της συνεργασίας πολλών ατόμων και ομάδων.
Έτσι βρέθηκαν στο πλευρό μας με ενθουσιασμό όχι μόνο οι αναισθησιολόγοι του νοσοκομείου μας των οποίων ο ρόλος είναι καθοριστικός, όχι μόνο οι νοσηλευτές και εργαλειοδότες του χειρουργείου, οι γιατροί και το προσωπικό της ΜΕΘ αλλά και άνθρωποι από μακριά: Οι φίλοι και συνεργάτες Νίκος Φόρογλου (Νευροχειρουργός) και Ντίνος Καρακούλας, καθηγητές του ΑΠΘ και γιατροί του νοσοκομείου ΑΧΕΠΑ βρέθηκαν μαζί μας μεταφέροντας την εμπειρία και τη γνώση τους αφού πραγματοποιούν αυτή την επέμβαση εδώ και πολλά χρόνια».
Καταλήγοντας ανέφερε ότι πρόκειται για ένα σημαντικό επιστημονικό βήμα «Τέλος θέλω να ευχαριστήσω θερμά τη Διοίκηση και την Ιατρική υπηρεσία του νοσοκομείου μας οι οποίες ενθαρρύνουν τις πρωτοποριακές προσπάθειες και τις στηρίζουν με κάθε μέσο προς όφελος πάντα της Δημόσιας Υγείας. Πρέπει επίσης να αναφέρω ότι αυτό ήταν το δεύτερο σημαντικό βήμα μέσα σε ένα χρόνο. Το προηγούμενο ήταν η χειρουργική αντιμετώπιση της νόσου του Πάρκινσον με εμφύτευση ηλεκτροδίων σε πυρήνες του εγκεφάλου».
Πηγή: Cretalive
Για πρώτη φορά ένας 28χρονος παράλυτος άνδρας απέκτησε μια περιορισμένη αλλά ρεαλιστική αίσθηση αφής στο -ελεγχόμενο από το νου- ρομποτικό χέρι του, χάρη στην εμφύτευση τεσσάρων ηλεκτρονικών «τσιπ» στον εγκέφαλό του, το καθένα με μέγεθος περίπου όσο το μισό ενός κουμπιού πουκαμίσου.
Το επίτευγμα ανοίγει τον δρόμο για τη βελτίωση της τεχνητής αφής στα νευροπροσθετικά άνω άκρα που τοποθετούνται σε ακρωτηριασμένους ή παράλυτους ανθρώπους, αλλά επίσης για την μερική έστω αποκατάσταση των αισθήσεων και σε άλλα μέρη του παράλυτου σώματος, με την εμφύτευση περισσότερων «τσιπ».
Η εμφυτευμένη ηλεκτρονική συσκευή δεν είναι ασύρματη (μια βελτίωση που θα πρέπει να γίνει μελλοντικά) αλλά συνδέεται μέσω μικροηλεκτροδίων που βγαίνουν από το κεφάλι, με το ρομποτικό χέρι και έναν υπολογιστή, ο οποίος ενεργοποιεί τα «τσιπάκια».
Τα εγκεφαλικά εμφυτεύματα -το καθένα με 32 μικροηλεκτρόδια- ενεργοποιούν ηλεκτρικά τους κατάλληλους νευρώνες του εγκεφάλου και στη συνέχεια, συνδεόμενα με τους ηλεκτρονικούς αισθητήρες στο τεχνητό άκρο, μπορούν να αναδημιουργήσουν σε ένα βαθμό την αίσθηση της αφής. Μέχρι τώρα η τεχνολογία αυτή -που αναπτύχθηκε με χρηματοδοτική υποστήριξη από την Υπηρεσία Προωθημένων Αμυντικών Ερευνητικών Προγραμμάτων (DARPA) του αμερικανικού Πενταγώνου- είχε αφήσει υποσχέσεις σε δοκιμές στα πειραματόζωα και τώρα δοκιμάσθηκε με σχετική επιτυχία σε έναν άνθρωπο.
Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον ειδικό στη νευρομηχανική επίκουρο καθηγητή Ρόμπερτ Γκοντ του Πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο αμερικανικό ιατρικό περιοδικό "Science Translational Medicine", εισήγαγαν τα τσιπάκια στον εγκέφαλο ενός τετραπληγικού ασθενούς που είχε μείνει παράλυτος από το λαιμό και κάτω, μετά από τραυματισμό στη σπονδυλική στήλη σε τροχαίο στα 18 του.
Η συσκευή επέτρεψε στον ασθενή Νέϊθαν Κόπλαντ να νιώσει την αίσθηση της πίεσης στην παλάμη και στα δάχτυλα του χεριού του. Ο ίδιος περιέγραψε ως «σχεδόν φυσική» την αίσθηση που είχε στο 93% των περιπτώσεων που άγγιζε πράγματα με το ρομποτικό άκρο.
Όμως δεν ένιωθε τις αισθήσεις της κίνησης, της θερμοκρασίας (αν κάτι είναι ζεστό ή κρύο) και του πόνου, συνεπώς η τεχνολογία έχει πολλά περιθώρια βελτίωσης ακόμη, είτε μέσω αύξησης των ηλεκτροδίων του εμφυτεύματος, είτε μέσω εμφύτευσης του «τσιπ» πιο βαθιά στον εγκέφαλο, είτε μέσω σμίκρυνσης του «τσιπ» και κατασκευής του από άλλα υλικά.
Ο ασθενής δήλωσε πάντως ότι έχει την (ψευδ)αίσθηση πως οι αισθήσεις του έρχονται από τα δάχτυλά του, καθώς η συνεργασία αισθητήρων στο χέρι και εμφυτεύματος δημιουργεί αυτή την εντύπωσή στον εγκέφαλό του.
Ο Κόπλαντ χρησιμοποιεί το εμφύτευμα εδώ και 17 μήνες και η κατάστασή του παραμένει σταθερή, πράγμα ενθαρρυντικό κατά τους επιστήμονες, καθώς αποτελεί ένδειξη ότι το «τσιπάκι» δεν κάνει κάποια ζημιά στον εγκέφαλο. Όμως, με τη σημερινή τεχνολογία, κάθε ισχυρότερο «τσιπάκι» χρειάζεται περισσότερα ηλεκτρόδια, πράγμα που αυξάνει τον κίνδυνο φλεγμονών ή άλλων εγκεφαλικών βλαβών.
Παραμένει επίσης ζητούμενο κατά πόσο θα καταστεί κάποτε εφικτό ένα ρομποτικό χέρι να διαθέτει -με τη βοήθεια του εγκεφαλικού εμφυτεύματος- πλήρη αίσθησης αφής. Πάντως, σύμφωνα με τους επιστήμονες, ακόμη και μια σχετικά περιορισμένη αίσθηση αφής μπορεί να μεταμορφώσει τη ζωή ενός παράλυτου ή ακρωτηριασμένου ανθρώπου.
Ο καθηγητής Ρ.Γκοντ δήλωσε ότι «απώτερος στόχος είναι η δημιουργία ενός (ρομποτικού) συστήματος που ο ασθενής το κινεί και το νιώθει σαν το φυσικό χέρι του. Απέχουμε ακόμη πολύ από αυτό, αλλά έχουμε ήδη κάνει ένα σημαντικό πρώτο βήμα». Η τεχνολογία -αφού δοκιμασθεί σε περισσότερους ασθενείς- εκτιμάται ότι μπορεί να καταστεί διαθέσιμη ευρέως σε λιγότερο από μια δεκαετία.
Από το ΑΠΕ-ΜΠΕ
«Τι συμβαίνει μέσα στον εγκέφαλό μας όταν μαθαίνουμε κάτι»; Σε αυτό το ερώτημα προσπάθησε να απαντήσει ο νευροεπιστήμονας Clifford Kentros από το Νορβηγικό Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας (NTNU).
Ο καθηγητής Ιατρικής που έχει εξειδίκευση στη Μοριακή Βιολογία παρουσίασε για πρώτη φορά σε Έλληνες δημοσιογράφους, αλλά και στο κοινό, σε ειδική εκδήλωση που διοργανώθηκε από το Εργαστήριο Βιοπληροφορικής και Ανθρώπινης Ηλεκτροφυσιολογίας (Bihelab) του Ιονίου Πανεπιστημίου, την έρευνά του που σχετίζεται με τη διερεύνηση των μηχανισμών μάθησης και μνήμης, βάσει μιας σειράς μοριακών και γενετικών «εργαλείων» που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να διαλευκάνουν την «καλωδίωση» και τη λειτουργία του εγκεφάλου.
Η διάλεξη με θέμα: «Διαγονιδιακή διερεύνηση του νευρωνικού κυκλώματος του μηχανισμού μνήμης» έγινε στο Ινστιτούτο Δημόσιας Υγείας του Αμερικανικού Κολλεγίου Ελλάδος, στην Πλάκα.
Πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος
Ο διαπρεπής επιστήμονας αναφέρθηκε εκτενώς στο μηχανισμό της χωρικής μνήμης (της λειτουργίας του εγκεφάλου κατά την οποία το άτομο αποθηκεύει, ανακαλεί, επεξεργάζεται και χρησιμοποιεί πληροφορίες που έχουν σχέση με τους χώρους ή αντικείμενα και τις σχέσεις μεταξύ τους), η οποία εντοπίζεται σε ένα σημείο του εγκεφάλου που ονομάζεται «Ιππόκαμπος».
Πρόκειται για μια εγκεφαλική περιοχή που αποτελείται από ειδικά κύτταρα που καταγράφουν μνημονικά την καθημερινότητα. Οι δύο θέσεις του ιππόκαμπου, αριστερά και δεξιά του εγκεφάλου, συντονίζονται έτσι ώστε να «παράγεται» η καθημερινή επεισοδιακή μνήμη, η οποία επηρεάζεται από οποιαδήποτε διαταραχή αυτών των κυττάρων.
Στη συνέχεια μίλησε για τα επονομαζόμενα «κύτταρα πλέγματος» στον ενδορινικό φλοιό του εγκεφάλου, αυτούς τους διάσπαρτους εξειδικευμένους νευρώνες που ενεργοποιούνται με χαρακτηριστικά μοτίβα όταν κάποιος ακολουθεί μια συγκεκριμένη διαδρομή, για τη διαδικασία πυροδότησης συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου ανάλογα με το περιβάλλον, καθώς και στα κύτταρα τοποθεσίας που ενεργοποιούνται μόνο σε συγκεκριμένα γεωγραφικά σημεία.
Και τα δύο αυτά είδη κυττάρων συμμετέχουν σε ένα σύστημα εντοπισμού θέσης στον εγκέφαλο-ένα είδος βιολογικού συστήματος πλοήγησης που μας επιτρέπει να προσανατολιζόμαστε και να βρίσκουμε το δρόμο μας.
Επιπλέον, ενώ μέχρι τώρα οι ερευνητές γνώριζαν ότι ο «Ιππόκαμπος» διαθέτει ένα απλό και σημαντικό κύκλωμα για τη μνήμη, ο καθηγητής ανακάλυψε ένα συντομότερο δρόμο (shortcut) αυτού του κυκλώματος, τον οποίο και περιέγραψε.
Έρευνα για Πάρκινσον και Αλτσχάιμερ
Ο ερευνητής ηγείται της ερευνητικής ομάδας «Κέντρος», μιας από τις έξι που έχουν τη βάση τους στο «Χωριό των Νευροεπιστημόνων» στη Νορβηγία, το οποίο δημιουργήθηκε από το ζεύγος May-Britt και Edvard Moser. Πρόκειται για το γνωστό ζευγάρι επιστημόνων που το 2014 απέσπασαν το βραβείο Νομπέλ Φυσιολογίας και Ιατρικής για την ανακάλυψη μιας ομάδας κυττάρων που σχηματίζουν ένα είδος βιολογικού GPS στον εγκέφαλο.
Η συμβολή του καθηγητή Κέντρος στο χωριό Moser, που βρίσκεται στη Νορβηγική πόλη Τροντχάιμ, είναι η δημιουργία διαγονιδιακών μοντέλων ποντικιών που δίνουν στους νευροεπιστήμονες την ικανότητα να αντιλαμβάνονται και να διερευνούν νευρωνικά κυκλώματα και συγκεκριμένες νευρωνικές δραστηριότητες σε επιλεγμένα τμήματα του εγκεφάλου που εμπλέκονται στις παραπάνω εγκεφαλικές λειτουργίες.
Η καινοτομία δε, του εργαστηρίου του είναι τόσο ο συνδυασμός της Μοριακής Γενετικής και ιογενών «εργαλείων» με in vivo καταγραφές της συμπεριφοράς ζωντανών πειραματόζωων, όσο και η «στοχευμένη» χρήση συνθετικών ιών, που εκείνος κατασκευάζει ,ως «οχήματα» ρυθμιστικών αλληλουχιών DNA, που ενεργοποιούν συγκεκριμένα γονίδια σε συγκεκριμένους νευρώνες του «Ιπποκάμπου» και σχετίζονται με τη βραχεία μνήμη του χώρου.
Mε τη χρήση αυτών των συνθετικών ιών, θα καταστεί δυνατός ο έλεγχος συγκεκριμένων περιοχών και λειτουργιών του εγκεφάλου που σχετίζονται με σημαντικές νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως είναι η νόσος του Πάρκινσον και του Αλτσχάιμερ.
Ο Καθηγητής Κέντρος βρέθηκε στην Ελλάδα μετά από πρόσκληση του προέδρου του Τμήματος Πληροφορικής και διευθυντή του Εργαστηρίου Βιοπληροφορικής και Ανθρώπινης Ηλεκτροφυσιολογίας (Bihelab) του Ιονίου Πανεπιστημίου Παναγιώτη Βλάμου, στο πλαίσιο των satellite events του διεθνούς συνεδρίου Genedis 2016 με τίτλο «Genetics, Geriatrics and Neurodegenerative disease research»(www.genedis.eu), που θα λάβει χώρα στη Σπάρτη στις 20-23 Οκτωβρίου και το οποίο διοργανώνεται από το Bihelab.
Συνεργασία του Ιονίου Πανεπιστημίου με την ερευνητική ομάδα «Kentros group»
Ο καθηγητής, μετά τη διάλεξη του,επισκέφθηκε το Τμήμα Πληροφορικής του Ιονίου Πανεπιστημίου στην Κέρκυρα και αφού έδωσε, σε ένα κατάμεστο αμφιθέατρο, μια ανοικτή διάλεξη για τους φοιτητές, κήρυξε την έναρξη του Μεταπτυχιακού Προγράμματος με τίτλο: «Bioinformatics and Neuroinformatics» για το 2016-2017 και ανακοίνωσε τη συνεργασία της ερευνητικής του ομάδας «Kentros group» με το Bihelab. «Η ερευνητική συνεργασία του Bihelab με το «Kentros group» έχει δυο άξονες.
Ο πρώτος αφορά στον προσδιορισμό των νευρώνων του εγκεφάλου που πλήττονται πρώτα από το Αλτσχάιμερ και τις δυνατότητες παρέμβασης σε αυτούς για την αναστολή της νόσου και ο δεύτερος τη μελέτη των πιθανών γεωμετριών που σχετίζονται με τους νευρώνες προσανατολισμού και τη δυνατότητα εσωτερικής γεωμετρικής αναπαράστασης του εγκεφάλου», εξήγησε ο Καθηγητής Παναγιώτης Βλάμος.
MAKELEIO.GR