Δημήτρης Καβατζικλής
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι ένα από τα πιο περίπλοκα πράγματα στον κόσμο. Αυτά τα τρία κιλά ιστού που χρησιμοποιούμε σε κάθε στιγμή της ζωής μας, σε κάθε απόφαση, σε κάθε αντανακλαστικό, σε κάθε συναίσθημα, είναι ουσιαστικά ένα μυστήριο για τους επιστήμονες. Μια πρόσφατη κοινή προσπάθεια των ερευνητικών ομάδων του Χάρβαρντ και της Google εξήγαγε έναν απίστευτο όγκο δεδομένων από μόλις 3 χιλιοστά εγκεφαλικού ιστού φτιάχνοντας έναν εγκεφαλικό χάρτη με την υψηλότερη ανάλυση στον κόσμο, που επιτρέπει στους ερευνητές να μελετήσουν 57.000 κύτταρα και 150 εκατομμύρια συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων, αναφέρει το mymodernmet.
Παρόλο που ο εγκεφαλικός ιστός είχε το μέγεθος μισού κόκκου ρυζιού, τα ακατέργαστα δεδομένα της μελέτης ισοδυναμούν με χωρητικότητα αποθήκευσης 2.800 φορητών υπολογιστών. «Μας κάνει να νιώθουμε ταπεινοί», είπε στο Nature News η Viren Jain, συν-συγγραφέας της μελέτης και νευροεπιστήμονας της Google. «Πώς θα συμφιλιωθούμε με όλη αυτή την πολυπλοκότητα;»
Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα 1,4 petabyte ακατέργαστων δεδομένων, έτσι ώστε ο καθένας να μπορεί να χρησιμοποιήσει μόνος του τα δεδομένα για να μελετήσει μερικές από τις πολυπλοκότητες του εγκεφάλου.
Ο εγκεφαλικός ιστός προέρχεται από μια 45χρονη γυναίκα που είχε υποβληθεί σε χειρουργική επέμβαση για επιληψία. Ήταν μια σπάνια περίπτωση ζωντανού εγκεφαλικού ιστού που διατηρήθηκε σε ρητίνη, καθώς οι βιοψίες εγκεφάλου είναι σπάνιες και συνήθως αφορούν όγκους. Επιπλέον, τα πτώματα, τα οποία χρησιμοποιούνται συχνά στην ιατρική έρευνα, δεν είναι χρήσιμα επειδή οι εγκέφαλοι αποσυντίθενται γρήγορα.
Οι επιστήμονες έκοψαν τον ιστό σε 5.000 φέτες πάχους 30 νανόμετρων. Αυτές οι φέτες εξετάστηκαν μέσω ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου που κατασκευάστηκε ειδικά για τη μελέτη. Η μελέτη κράτησε πάνω από ένα χρόνο και στη συνέχεια η τεχνητή νοημοσύνη ανέλαβε να ανακατασκευάσει σωστά τις εικόνες, διασφαλίζοντας ότι κάθε νευρώνας είχε τις σωστές συνάψεις.
Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ευρήματα είναι οι πολλαπλοί νευρώνες που συνδέονται με πολλές συνάψεις. Σε μία περίπτωση, το 50,96% των νευρώνων συνδέονται μόνο σε μία σύναψη, με το 99% να έχει λιγότερες από τρεις συνάψεις. Οι επιστήμονες δεν είναι σίγουροι τι σημαίνουν αυτοί οι εξωσυνδεδεμένοι νευρώνες, αλλά πιστεύουν ότι πρόκειται για μια αντίδραση που χρειάζεται λίγη σκέψη. Για παράδειγμα, η κίνηση του ποδιού στο φρένο είναι τόσο ριζωμένη στο μυαλό των έμπειρων οδηγών που δεν το σκέφτονται συνειδητά.
Κάτι που εξέπληξε τους επιστήμονες είναι το γεγονός ότι οι πυραμιδικοί νευρώνες είναι συμμετρικοί. Επίσης, βρήκαν άξονες -κλαδιά που μεταφέρουν πληροφορίες από μια σύναψη στο σώμα του κυττάρου- που σχημάτιζαν στρόβιλους, κάνοντας κύκλους γύρω τους, κάτι που δεν είχαν δει ποτέ πριν.
Εγκεφαλικοί χάρτες έχουν δημιουργηθεί και στο παρελθόν. Το 1986, χαρτογραφήθηκαν 302 νευρώνες σε ένα σκουλήκι. Σιγά σιγά δημιουργήθηκαν πιο περίπλοκοι χάρτες από άλλα είδη, αλλά θα χρειαστούν πολλά χρόνια και τεχνολογικές εξελίξεις για έναν πλήρως χαρτογραφημένο ανθρώπινο εγκέφαλο σε αυτήν την ανάλυση. Η ομάδα έχει χαρτογραφήσει τον ιππόκαμπο ενός ποντικιού, το οποίο έχει αρκετά παρόμοιο εγκέφαλο με αυτόν του ανθρώπου όσον αφορά τη δομή και τη σύνθεση των νευρώνων. Εάν είναι επιτυχής, ένας χαρτογραφημένος εγκέφαλος ποντικιού μπορεί να δώσει κάποια εικόνα για το πώς μαθαίνουν οι άνθρωποι και ακόμη και την ελεύθερη βούληση.
