Νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι ο εγκέφαλός μας αποτελείται από 3.300 διαφορετικά είδη κυττάρων

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελείται από περισσότερα από 3.300 διαφορετικά κύτταρα, εκ των οποίων η επιστημονική κοινότητα γνώριζε έως σήμερα ένα κλάσμα.

Αυτό αποκαλύπτει η μεγαλύτερη και λεπτομερέστερη αποτύπωσή του που έχει διεξαχθεί ποτέ και η οποία χρειάσθηκε έξι χρόνια για να ολοκληρωθεί. Όπως έδειξε, ο εγκέφαλος του ανθρώπου αποτελείται από σχεδόν ίσους αριθμούς:

• Νευρώνων και
• Μη-νευρικών (ή μη-νευρωνικών) κυττάρων.

Οι νευρώνες (ή νευρικά κύτταρα) είναι τα εγκεφαλικά κύτταρα που επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω χημικών και ηλεκτρικών μηνυμάτων. Τα μη-νευρικά κύτταρα συμπεριλαμβάνουν τα νευρογλοιακά κύτταρα. Αυτά έχουν ως ρόλο:

• Να παρέχουν δομική στήριξη, θρεπτικά συστατικά και μόνωση στους νευρώνες
• Να ρυθμίζουν πως θα στέλνουν οι νευρώνες τα μηνύματά τους

Ο εγκέφαλος του ενήλικα ανθρώπου περιέχει περίπου 86 δισεκατομμύρια νευρώνες (με μία απόκλιση 8 δισεκατομμυρίων πάνω-κάτω). Περιέχει επίσης περίπου 84 δισεκατομμύρια μη-νευρικά κύτταρα.

Ο νέος Άτλας του εγκεφάλου δημοσιεύθηκε σε 21 ξεχωριστά άρθρα σε τρεις διαφορετικές επιστημονικές επιθεωρήσεις, τις Science, Science Advances και Science Translational Medicine.

«Το έργο αυτό είναι κάτι παραπάνω από μία απλή αποτύπωση. Αποτελεί την απαρχή ενός νέου τομέα ερεύνης, στον οποίο θα μπορούμε να εξετάζουμε με εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια τον εγκέφαλο του ανθρώπου με τρόπο που δεν ήταν εφικτός έως τώρα», δήλωσε ο ερευνητής Dr. Ed Lein, πρόσεδρος καθηγητής Νευροχειρουργικής στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον. Ο Dr. Lein ήταν ο επιβλέπων ερευνητής σε πέντε από τις δημοσιεύσεις.

Τεχνολογίες αιχμής

Η όλη έρευνα διεξήχθη ως τμήμα ενός προγράμματος των ομοσπονδιακών Εθνικών Ιδρυμάτων Υγείας (ΝΙΗ) των ΗΠΑ. Το πρόγραμμα αφορά την έρευνα του εγκεφάλου με καινοτόμες νευροτεχνολογίες και αποκαλείται BICCN. Άρχισε το 2017 και στόχος του ήταν να καταγράψει ένα προς ένα τα κύτταρα στους εγκεφάλους:

• Ποντικιών
• Ανθρώπων
• Πρωτευόντων θηλαστικών, όπως πίθηκοι

Για να αποτυπωθεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τεχνολογίες-αιχμής, οι οποίες έως πρότινος εφαρμόζονταν σε μελέτες σε ζώα. Οι τεχνικές αυτές ήταν η μεταγραφική (transcriptomics) και η επιγονιδιωματική (epigenomics).

Η μεταγραφική εμπεριέχει την ταξινόμηση όλου του RNA των μεμονωμένων κυττάρων. Το RNA είναι γενετικά μόρια που περιέχουν πληροφορίες για τη σύνθεση των πρωτεϊνών και άλλες σημαντικές λειτουργίες.

Η επιγονιδιωματική εξετάζει τις χημικές «ετικέτες» που βρίσκονται πάνω από το DNA και ελέγχουν τη χρήση των γονιδίων. Στο πρόγραμμα BICCN συμπεριλήφθησαν μελέτες με δεδομένα για εκατοντάδες χιλιάδες έως και εκατομμύρια εγκεφαλικά κύτταρα.

Λεπτομερείς χάρτες

Συνδυάζοντας τις τεχνικές αυτές οι ερευνητές δημιούργησαν χάρτες με τα κύτταρα που περιέχει ο αναπτυσσόμενος και ο ενήλικας ανθρώπινος εγκέφαλος. Χαρτογράφησαν επίσης τους εγκεφάλους πρωτευόντων θηλαστικών, όπως:

• Οι πίθηκοι μακάκοι
• Οι πίθηκοι μαρμοζέτες (marmosets)

Μερικές μελέτες εξέτασαν επίσης τα κύτταρα στους εγκεφάλους:

• Χιμπατζήδων
• Γοριλλών

Αυτό επέτρεψε την απ’ ευθείας σύγκριση μεταξύ των εγκεφάλων των πρωτευόντων θηλαστικών και του ανθρώπινου. Η σύγκριση έδειξε πως τα μυριάδες διαφορετικά κύτταρα που διαθέτει ο ανθρώπινος εγκέφαλος υπάρχουν και στον εγκέφαλο των πρωτευόντων θηλαστικών.

Μολονότι όμως έχουμε κοινά κύτταρα, η γονιδιακή δραστηριότητα είναι αισθητά διαφορετική μεταξύ ανθρώπων και πιθήκων. Και αυτό αλλάζει τον τρόπο λειτουργίας των εγκεφαλικών κυττάρων.

«Οι διαφορές αυτές είναι που μας ξεχωρίζουν από τους χιμπατζήδες», τόνισε ο ερευνητής Dr. Trygve Bakken, νευροεπιστήμονας στο Ινστιτούτο Επιστήμης του Εγκεφάλου Allen, στην Ουάσινγκτον.

Αν και πρωτόγνωρος στη λεπτομέρειά του, ο νέος Άτλας του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι απλώς ένα προσχέδιο. Για να ολοκληρωθεί, οι επιστήμονες πρέπει να αποκωδικοποιήσουν τη λειτουργία κάθε ενός εκ των νέων κυττάρων που ανακάλυψαν. Πολλά από αυτά, δε, βρίσκονται βαθιά μέσα στον εγκέφαλο, στο στέλεχός του.

Θέλουν επίσης να κατανοήσουν πως η γονιδιακή δραστηριότητα στα διάφορα κύτταρα συμβάλλει στην ανάπτυξη των νευρολογικών παθήσεων.

Φωτογραφία: iStock