Καρλ Σιούνοβερ: Πώς να δούμε το εσωτερικό του εγκεφάλου

Έχουν σημειωθεί αξιόλογες πρόοδοι στην κατανόηση του εγκεφάλου, πώς όμως μελετάμε στην πραγματικότητα τους νευρώνες στο εσωτερικό του; Με τη χρήση υπέροχων εικόνων, ο νευροεπιστήμονας και TED Fellow Kαρλ Σιούνοβερ μας δείχνει τα εργαλεία που μας επιτρέπουν να δούμε το εσωτερικό του εγκεφάλου μας.

Aυτή είναι μια απεικόνιση του εγκεφάλου, χιλίων ετών.

Είναι ένα διάγραμμα του οπτικού συστήματος.

Κάποια πράγματα φαίνονται αναγνωρίσιμα σήμερα.

Δύο μάτια στη βάση, οπτικό νεύρο που έχει τη ρίζα του στο πίσω μέρος.

Μια πολύ μεγάλη μύτη,

που δε φαίνεται να συνδέεται με κάτι συγκεκριμένο.

Αν συγκρίνουμε αυτή την απεικόνιση

με πιο πρόσφατες αναπαραστάσεις του οπτικού συστήματος,

θα διαπιστώσετε ότι τα πράγματα έχουν γίνει ουσιωδώς πιο περίπλοκα

στη διάρκεια των χιλίων χρόνων που μεσολάβησαν.

Και αυτό διότι σήμερα μπορούμε να δούμε το εσωτερικό του εγκεφάλου,

και όχι μόνο το συνολικό του σχήμα.

Φαντασθείτε ότι θέλετε να κατανοήσετε πώς δουλεύει ένας υπολογιστής

και τα μόνα που μπορείτε να δείτε είναι ένα πληκτρολόγιο, ένα ποντίκι, μια οθόνη.

Σίγουρα δεν θα είστε τυχεροί.

Θέλετε να μπορείτε να το ανοίξετε, να το διαλύσετε,

να δείτε την εσωτερική καλωδίωση.

Μέχρι σχεδόν έναν αιώνα πριν,

κανείς δε μπορούσε να κάνει κάτι τέτοιο με τον εγκέφαλο.

Κανείς δεν είχε εικόνα της καλωδίωσης του εγκεφάλου.

Αυτό συνέβαινε επειδή, αν βγάλει κανείς τον εγκέφαλο από το κρανίο,

και κόψει μια λεπτή φέτα,

την τοποθετήσει κάτω από ένα πολύ δυνατό μικροσκόπιο,

δε θα βρει κάτι.

Είναι γκρι, άμορφος.

Δεν υπάρχει δομή. Δε μας δίνει καμιά πληροφορία.

Όλα αυτά άλλαξαν στα τέλη του 19ου αιώνα.

Ξαφνικά, αναπτύχθηκαν χημικές χρώσεις για τους εγκεφαλικούς ιστούς,

που μας έδωσαν και τις πρώτες φευγαλέες ματιές στην καλωδίωση του εγκεφάλου.

Ο υπολογιστής ανοίχτηκε.

Αυτό που στην πραγματικότητα έδωσε έναυσμα στη σύγχρονη νευροεπιστήμη

ήταν μια χρώση ονομαζόμενη η χρώση Γκόλτζι.

Λειτουργεί με έναν αρκετά ιδιαίτερο τρόπο.

Αντί να χρωματίζει όλα τα κύτταρα στο εσωτερικό ενός ιστού,

κατά κάποιο τρόπο χρωματίζει μόνο το ένα τοις εκατό.

Καθαρίζει το δάσος, αποκαλύπτει τα δέντρα στο εσωτερικό.

Αν είχαν μαρκαριστεί τα πάντα, τίποτα δε θα ήταν ορατό.

Έτσι, μας δείχνει κατά κάποιο τρόπο τι υπάρχει μέσα.

Ο Ισπανός νευροανατόμος Σαντιάγο Ραμόν Ι Καχάλ,

που ευρέως θεωρείται ο πατέρας της σύγχρονης νευροεπιστήμης,

εφάρμοσε τη χρώση Γκόλτζι, η οποία αποδίδει δεδομένα που έχουν αυτή τη μορφή,

και πράγματι μας έδωσε τη σύγχρονη αίσθηση του νευρικού κυττάρου, του νευρώνα.

Αν, λοιπόν, σκέφτεστε τον εγκέφαλο σαν υπολογιστή,

αυτό εδώ είναι ο πολλαπλασιαστής.

Πολύ σύντομα ο Καχάλ διαπίστωσε

ότι οι νευρώνες δε λειτουργούν μόνοι,

αλλά κάνουν συνάψεις με άλλους

και σχηματίζουν κυκλώματα ακριβώς όπως στους υπολογιστές.

Σήμερα, έναν αιώνα μετά, όταν οι ερευνητές θέλουν να απεικονίσουν τους νευρώνες,

προτιμούν να τους φωτίζουν από μέσα αντί να τους σκουραίνουν.

Υπάρχουν πολλοί τρόποι να γίνει αυτό.

Ένας από τους πιο δημοφιλείς

περιλαμβάνει πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη.

Η πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη,

που κατά έναν περίεργο τρόπο προέρχεται από μια βιοφωσφορίζουσα μέδουσα,

είναι πολύ χρήσιμη.

Διότι, αν μπορεί κανείς να πάρει το γονίδιο για την πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη

και να το βάλει σε ένα κύτταρο,

το κύτταρο θα βγάζει πράσινη λάμψη--

ή κάποια παραλλαγή από τις πολλές που έχει σήμερα η πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη,

μπορεί να έχει κανείς ένα κύτταρο που λάμπει σε διαφορετικά χρώματα.

Επανέρχομαι, λοιπόν, στον εγκέφαλο,

αυτό είναι από ένα γενετικώς κατασκευασμένο ποντίκι ονομαζόμενο «Εγκεφαλικό τόξο».

Ονομάζεται έτσι ασφαλώς,

εξαιτίας όλων αυτών των νευρώνων που εκπέμπουν διαφορετικών χρωμάτων λάμψη.

Βέβαια, οι νευροεπιστήμονες πολλές φορές χρειάζονται να προσδιορίσουν

μεμονωμένα μοριακά συστατικά των νευρώνων, τα μόρια,

παρά το σύνολο του κυττάρου.

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να γίνει αυτό,

αλλά ένας από τους πιο δημοφιλείς

περιλαμβάνει τη χρήση αντισωμάτων.

Ασφαλώς γνωρίζετε

ότι τα αντισώματα είναι οι μπράβοι του ανοσοποιητικού συστήματος.

Αποδεικνύεται ότι είναι τόσο χρήσιμα στο ανοσοποιητικό σύστημα

επειδή μπορούν να αναγνωρίζουν συγκεκριμένα μόρια,

όπως, για παράδειγμα, η κωδικοποιούμενη πρωτεΐνη

ενός ιού που εισβάλλει στο σώμα.

Οι ερευνητές αξιοποίησαν αυτό το γεγονός

για να αναγνωρίσουν ειδικά μόρια μέσα στον εγκέφαλο,

να αναγνωρίσουν ειδικές υποκατασκευές του κυττάρου

και να προσδιορίσουν την κάθε μια ξεχωριστά.

Πολλές από τις απεικονίσεις που σας δείχνω είναι πολύ όμορφες,

αλλά είναι και πολύ ισχυρές.

Έχουν μεγάλη επεξηγηματική δύναμη.

Για παράδειγμα, αυτή είναι μια χρώση αντισώματος

ενάντια στους διαβιβαστές σεροτονίνης σε μια φέτα εγκεφάλου ποντικιού.

Ασφαλώς έχετε ακούσει για τη σεροτονίνη,

για το ρόλο που παίζει σε ασθένειες όπως η κατάθλιψη και το άγχος
.

΄Εχετε ακούσει για τα SSRΙs (Αναστολείς Επαναπρόσληψης Σερετονίνης),

τα οποία είναι φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία αυτών των ασθενειών.

Για να καταλάβουμε τον τρόπο λειτουργίας της σεροτονίνης,

είναι σημαντικό να καταλάβουμε πού βρίσκεται το εργοστάσιο παραγωγής της.

Οι χρώσεις αντισωμάτων όπως αυτή εδώ,

μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να κατανοήσουμε το θέμα.

Θα ήθελα να κάνετε την παρακάτω σκέψη:

Οι πράσινες φθορίζουσες πρωτεΐνες και αντισώματα

είναι και τα δυο φυσικά προϊόντα από την αρχή τους.

Εξελίχθηκαν από τη φύση

για να μπορεί η μέδουσα να έχει πράσινη λάμψη για οποιοδήποτε λόγο

ή για να μπορεί να εντοπίζει την κωδικοποιούμενη πρωτεΐνη ενός εισβάλλοντος ιού, για παράδειγμα.

Και μόνο πολύ αργότερα εμφανίστηκαν οι επιστήμονες

και είπαν: «Για στάσου, αυτά είναι εργαλεία,

αυτές είναι λειτουργίες που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε

στη δική μας ερευνητική παλέτα».

Έτσι, λοιπόν, αντί να βάλουν τα ταπεινά ανθρώπινα μυαλά σε λειτουργία

για να σχεδιάσουν αυτά τα εργαλεία απ' το μηδέν,

είχαν στη διάθεσή του αυτές τις λύσεις έτοιμες από τη φύση,

αναπτυγμένες και βελτιωμένες σταθερά για εκατομμύρια χρόνια

από το σπουδαιότερο μηχανικό όλων.

Σας ευχαριστώ.

(Χειροκρότημα)