Μια διεθνής ομάδα ερευνητών, μελετώντας τους εγκεφάλους των μακάκων, χαρτογράφησε τους υποδοχείς των νευροδιαβιβαστών, αποκαλύπτοντας έναν πιθανό ρόλο στη διάκριση των εσωτερικών σκέψεων και συναισθημάτων από αυτά που δημιουργούνται από εξωτερικές επιρροές. Τα μοτίβα των υποδοχέων καθορίζουν βασικές οργανωτικές αρχές στον εγκέφαλο, ανακάλυψαν.
Το ολοκληρωμένο σύνολο δεδομένων έχει δημοσιοποιηθεί, λειτουργώντας ως γέφυρα που συνδέει διαφορετικές κλίμακες της νευροεπιστήμης – από τη μικροσκοπική έως ολόκληρο τον εγκέφαλο. Το άρθρο, “Gradients of neurotransmitter receptor expression in the macaque cortex”, δημοσιεύεται στο Nature Neuroscience.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Sean Froudist-Walsh, από το Τμήμα Πληροφορικής του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ εξήγησε: “Φανταστείτε τον εγκέφαλο ως μια πόλη. Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα για τον εγκέφαλο έχει επικεντρωθεί στη μελέτη των δρόμων του, αλλά σε αυτή την έρευνα, φτιάξαμε τον πιο λεπτομερή χάρτη μέχρι σήμερα των φωτεινών σηματοδοτών -των υποδοχέων των νευροδιαβιβαστών- που ελέγχουν τη ροή των πληροφοριών.
“Ανακαλύψαμε μοτίβα στον τρόπο διάταξης αυτών των “φωτεινών σηματοδοτών” που μας βοηθούν να κατανοήσουμε τη λειτουργία τους στην αντίληψη, τη μνήμη και το συναίσθημα.
“Είναι σαν να βρίσκουμε το κλειδί για τη ροή της κυκλοφορίας μιας πόλης και ανοίγει συναρπαστικές δυνατότητες για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του φυσιολογικού εγκεφάλου.
“Ενδεχομένως, στο μέλλον, άλλοι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτούς τους χάρτες για να στοχεύσουν συγκεκριμένα δίκτυα και λειτουργίες του εγκεφάλου με νέα φάρμακα.
“Στόχος της μελέτης μας ήταν να δημιουργήσουμε τον πιο λεπτομερή χάρτη αυτών των “φωτεινών σηματοδοτών”.”
Η ομάδα χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται in-vitro αυτοραδιογραφία υποδοχέων για να χαρτογραφήσει την πυκνότητα των υποδοχέων από έξι διαφορετικά συστήματα νευροδιαβιβαστών σε περισσότερες από 100 περιοχές του εγκεφάλου.
Για να βρουν τα μοτίβα σε αυτά τα τεράστια δεδομένα, εφάρμοσαν στατιστικές τεχνικές και χρησιμοποίησαν σύγχρονες τεχνικές νευροαπεικόνισης, σε συνδυασμό με εξειδικευμένες ανατομικές γνώσεις. Αυτό τους επέτρεψε να αποκαλύψουν τις σχέσεις μεταξύ των μοτίβων των υποδοχέων, της συνδεσιμότητας του εγκεφάλου και της ανατομίας.
Με την κατανόηση της οργάνωσης των υποδοχέων σε ολόκληρο τον εγκέφαλο, ελπίζεται ότι οι νέες μελέτες θα μπορέσουν να συνδέσουν καλύτερα την εγκεφαλική δραστηριότητα, τη συμπεριφορά και τη δράση των φαρμάκων.
Επιπλέον, επειδή οι υποδοχείς είναι οι στόχοι των φαρμάκων, η έρευνα θα μπορούσε, στο μέλλον, να καθοδηγήσει την ανάπτυξη νέων θεραπειών που στοχεύουν σε συγκεκριμένες εγκεφαλικές λειτουργίες.
Η δρ Froudist-Walsh πρόσθεσε: “Στη συνέχεια, σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό το σύνολο δεδομένων για την ανάπτυξη υπολογιστικών μοντέλων του εγκεφάλου.
“Αυτά τα εμπνευσμένα από τον εγκέφαλο μοντέλα νευρωνικών δικτύων θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τη φυσιολογική αντίληψη και μνήμη, καθώς και τις διαφορές σε άτομα με παθήσεις όπως η σχιζοφρένεια ή υπό την επίδραση ουσιών όπως τα “μαγικά μανιτάρια”.
“Σκοπεύουμε επίσης να ενσωματώσουμε καλύτερα τα ευρήματα σε όλα τα είδη – συνδέοντας τη λεπτομερή νευροεπιστήμη σε επίπεδο κυκλωμάτων που συχνά διεξάγεται σε τρωκτικά, με την εγκεφαλική δραστηριότητα μεγάλης κλίμακας που παρατηρείται στους ανθρώπους”.
Η δημιουργία ανοιχτά προσβάσιμων χαρτών της έκφρασης των υποδοχέων σε όλο το φλοιό που ενσωματώνουν δεδομένα νευροαπεικόνισης θα μπορούσε να επιταχύνει τη μετάφραση σε όλα τα είδη.
“Διατίθενται ελεύθερα στη νευροεπιστημονική κοινότητα μέσω της υποδομής EBRAINS του Human Brain Project, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν από άλλους υπολογιστικούς νευροεπιστήμονες που στοχεύουν στη δημιουργία άλλων βιολογικά τεκμηριωμένων μοντέλων”, πρόσθεσε η Nicola Palomero-Gallagher, ερευνήτρια του HBP στο Forschungszentrum Jülich και επικεφαλής συγγραφέας της δημοσίευσης.
Η παγκόσμια ομάδα ερευνητών προέρχεται από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, το Human Brain Project, το Ερευνητικό Κέντρο Julich, το Πανεπιστήμιο του Ντίσελντορφ, το Child Mind Institute και το Universite Paris Cite.