Προσπάθεια χαρτογράφησης και προσομοίωσης της λειτουργίας του εγκεφάλου

Ένα βήμα πιο κοντά στην «χαρτογράφηση» και την ηλεκτρονική προσομοίωση των λειτουργιών του ανθρώπινου εγκεφάλου πέτυχαν Βρετανοί επιστήμονες, σύμφωνα με στοιχεία που δημοσιεύθηκαν στο Nature.

Οι ερευνητές του Τμήματος Νευροεπιστήμης και Φυσιολογίας του Πανεπιστημίου του Λονδίνου (UCL), με επικεφαλής τον Τομ Μίρσιτς-Φλόγκελ, μετά από πειράματα σε ποντίκια, ανέπτυξαν μια νέα τεχνική που τους επιτρέπει να συνδυάζουν πληροφορίες για τους νευρώνες και τις συνάψεις, σε σχέση με τις λειτουργίες που επιτελούν. Με τον τρόπο αυτό, έκαναν ένα βήμα για την «αποκωδικοποίηση» του λεγόμενου «συνδεσμιώματος» (κατ’ αναλογία με το γονιδίωμα).

«Ξεμπερδεύοντας» το «κουβάρι» των εγκεφαλικών νευρώνων και των ροών πληροφοριών (μηνυμάτων) που μεταδίδονται μέσω αυτών με αστραπιαία ταχύτητα, οι επιστήμονες προσδοκούν να κατανοήσουν καλύτερα τον μηχανισμό δημιουργίας των σκέψεων, των αισθήσεων και των αντιλήψεων, καθώς και των εγκεφαλικών δυσλειτουργιών που καταλήγουν σε εκφυλιστικές παθήσεις όπως η νόσος Αλτσχάιμερ ή σε νόσους όπως η σχιζοφρένεια.

«Αρχίζουμε να ξεμπερδεύουμε την πολυπλοκότητα του εγκεφάλου. Αφού καταλάβουμε τη λειτουργία και τη διασύνδεση των νευρικών κυττάρων, η οποία επεκτείνεται σε διαφορετικά στρώματα του εγκεφάλου, τότε θα μπορέσουμε να αναπτύξουμε σε ηλεκτρονικό υπολογιστή μια προσομοίωση του πώς δουλεύει αυτό το θαυμαστό όργανο», δήλωσε ο Δρ Φλόγκελ. Διευκρίνισε όμως ότι θα χρειαστούν ακόμα πολλά χρόνια ερευνών και τεράστια υπολογιστική ισχύς πριν το κατόρθωμα αυτό επιτευχθεί.

Σύμφωνα με τους νευροεπιστήμονες, η χαρτογράφηση των συνδέσεων του εγκεφάλου είναι πολύ δύσκολο έργο, καθώς υπολογίζεται ότι υπάρχουν περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρώνες, καθένας από τους οποίους συνδέεται με χιλιάδες άλλους νευρώνες, με αποτέλεσμα ο ανθρώπινος εγκέφαλος να περιέχει γύρω στις 150 εκατ. τρισεκατομμύρια συνάψεις. Τα εγκεφαλικά κύτταρα σε διαφορετικές περιοχές επιτελούν διαφορετικές λειτουργίες (όραση, ακοή, αφή κ.λπ.).

Στη νέα έρευνα, οι επιστήμονες εστίασαν την προσοχή τους στο νευρωνικό κύκλωμα της όρασης και ανέλυσαν τον οπτικό φλοιό πειραματόζωων με τη βοήθεια τεχνικών απεικόνισης υψηλής ανάλυσης. Με τον τρόπο αυτό, εντόπισαν ποιοι νευρώνες αντιδρούσαν στα διάφορα οπτικά ερεθίσματα και με ποιο τρόπο αυτοί δημιουργούσαν συνδέσεις μεταξύ τους κατά την επεξεργασία των οπτικών ερεθισμάτων. Επαναλαμβάνοντας την όλη διαδικασία πολλές φορές, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να προσδιορίσουν τη λειτουργία και τις συνδέσεις εκατοντάδων νευρωνικών κυττάρων στον οπτικό φλοιό.

Χάρη στη νέα μέθοδο, οι ερευνητές ελπίζουν να αρχίζουν να δημιουργούν ένα ολοκληρωμένο διάγραμμα με τις «καλωδιώσεις» των εγκεφαλικών περιοχών που επιτελούν κάθε ξεχωριστή λειτουργία (π.χ. της όρασης στον οπτικό φλοιό).