Μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν παρουσίασε νέες μεθόδους που αποκαλύπτουν ποιες περιοχές του εγκεφάλου ήταν ενεργές σε κάθε διαφορετική φάση της ημέρας με ανάλυση σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων.

Χρησιμοποιώντας μοντέλα ποντικών, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα πειραματικό πρωτόκολλο και μια υπολογιστική ανάλυση για να παρακολουθήσουν ποια νευρώνες και δίκτυα εντός του εγκεφάλου ήταν ενεργά σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό PLOS Biology, παρέχει νέες πληροφορίες σχετικά με τη σηματοδότηση του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια του ύπνου και της εγρήγορσης.

«Αναλάβαμε αυτή τη δύσκολη μελέτη για να κατανοήσουμε την κόπωση», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας Daniel Forger, καθηγητής μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. «Παρατηρούμε βαθιές αλλαγές στον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια της ημέρας, καθώς παραμένουμε ξύπνιοι, και αυτές φαίνεται να διορθώνονται όταν κοιμόμαστε».

Τα ευρήματα της ομάδας και ο τρόπος με τον οποίο τα ανακάλυψε θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέους τρόπους αντικειμενικής αξιολόγησης της κόπωσης στους ανθρώπους. Αυτοί θα μπορούσαν με τη σειρά τους να χρησιμοποιηθούν για να διασφαλιστεί ότι άτομα με ευθύνες που κρίνουν ζωές άλλων ανθρώπων, όπως πιλότοι και χειρουργοί, έχουν ξεκουραστεί επαρκώς πριν ξεκινήσουν μια πτήση ή μια επέμβαση.

«Στην πραγματικότητα, είμαστε πολύ κακοί κριτές της δικής μας κόπωσης. Βασιζόμαστε στην υποκειμενική μας κούραση», δήλωσε ο Forger. «Η ελπίδα μας είναι ότι μπορούμε να αναπτύξουμε «υπογραφές» που θα μας λένε αν τα άτομα είναι ιδιαίτερα κουρασμένα και αν μπορούν να κάνουν τη δουλειά τους με ασφάλεια».

Μια πιο ολιστική άποψη

Ενώ οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν δημιούργησαν τις μαθηματικές και υπολογιστικές ροές εργασίας για την ανάλυση και ερμηνεία των δεδομένων, οι συνεργάτες τους στην Ιαπωνία και την Ελβετία ανέπτυξαν μια νέα, ισχυρή πειραματική προσέγγιση.

Αξιοποίησαν μια πρωτοποριακή μορφή απεικόνισης που ονομάζεται μικροσκοπία φωτεινού πεδίου, η οποία τους επέτρεψε να δημιουργήσουν τρισδιάστατες εικόνες εγκεφάλων ποντικιών. Εισήγαγαν επίσης μια μέθοδο γονιδιακής σήμανσης που είχε ως αποτέλεσμα οι ενεργοί νευρώνες να λάμπουν κάτω από το μικροσκόπιο, επιτρέποντας στους ερευνητές να δουν ποια κύτταρα ήταν ενεργά σε ολόκληρο τον εγκέφαλο και πότε.

«Από μελέτες των τελευταίων 20 ή 30 ετών, γνωρίζουμε πώς να αποκρυπτογραφήσουμε τον τρόπο με τον οποίο μια πτυχή — για παράδειγμα, ένα γονίδιο ή ένας τύπος νευρώνα — μπορεί να συμβάλει στη συμπεριφορά», δήλωσε ο Κωνσταντίνος Κομπότης, συν-συγγραφέας της μελέτης και ανώτερος επιστήμονας στο Εργαστήριο Ψυχοφαρμακολογίας του Ανθρώπινου Ύπνου του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης. «Γνωρίζουμε όμως επίσης ότι ό,τι και αν καθορίζει τη συμπεριφορά μας, δεν είναι μόνο ένα γονίδιο ή ένας νευρώνας ή μια δομή μέσα στον εγκέφαλο. Είναι όλα αυτά μαζί και ο τρόπος με τον οποίο συνδέονται και αλληλεπιδρούν σε μια δεδομένη στιγμή».

Στα πειράματα στα ποντίκια διαπιστώθηκε ότι γενικά, καθώς τα ποντίκια ξυπνούν, η δραστηριότητα ξεκινά στα εσωτερικά, ή υποφλοιώδη, στρώματα του εγκεφάλου. Καθώς τα ποντίκια προχωρούσαν στη διάρκεια της ημέρας — ή μάλλον της νύχτας (είναι νυκτόβια) — τα κέντρα δραστηριότητας μετακινήθηκαν στον φλοιό στην επιφάνεια του εγκεφάλου.

«Ο εγκέφαλος δεν αλλάζει απλώς το πόσο ενεργός είναι κατά τη διάρκεια της ημέρας ή κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης συμπεριφοράς», εξήγησε ο Κομπότης. «Στην πραγματικότητα αναδιοργανώνει ποια δίκτυα ή περιοχές επικοινωνίας είναι υπεύθυνα, όπως οι δρόμοι μιας πόλης εξυπηρετούν διαφορετικά δίκτυα κυκλοφορίας σε διαφορετικές ώρες».

Επόμενο στάδιο της έρευνας είναι να διερευνηθεί πώς διαφορετικές θεραπείες και υποψήφια φάρμακα επηρεάζουν την εγκεφαλική δραστηριότητα.