Μια ομάδα Αμερικανών ερευνητών χαρτογράφησε τον εγκεφαλικό φλοιό σε 180 διακριτές περιοχές. από το shutterstock.com Πανκάι Σαχ, Το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ

Στα μεγάλα νέα για τη νευροεπιστήμη, μια ομάδα Αμερικανών ερευνητών πρόσφατα χαρτογράφησε το εξωτερικό στρώμα του ανθρώπινου εγκεφάλου, τον εγκεφαλικό φλοιό, σε 180 διακριτές περιοχές.

Χρησιμοποιώντας δεδομένα απεικόνισης από το Έργο Human Connectome – μια πρωτοβουλία της κυβέρνησης των Ηνωμένων Πολιτειών για τη χαρτογράφηση των δομικών και λειτουργικών συνδέσεων του εγκεφάλου – νευροεπιστήμονες ανέλυσαν τους εγκεφάλους 210 υγιών νεαρών ενηλίκων. Το αποτέλεσμα ήταν ένας σύγχρονος άτλαντας του ανθρώπινου εγκεφάλου, 97 περιοχές του οποίου δεν έχουν περιγραφεί ποτέ πριν.

Ο εγκεφαλικός φλοιός είναι το διπλωμένο εξωτερικό στρώμα που δίνει στον εγκέφαλο τη χαρακτηριστική ρυτιδωτή όψη του. Χωρίζεται σε αριστερό και δεξί ημισφαίριο.

Ο πρωτογενής σωματοαισθητικός φλοιός είναι η κύρια περιοχή που ευθύνεται για την αίσθηση της αφής μας. Wikimedia Commons/BodyParts3D - τροποποιήθηκε, CC BY-SA

Γνωρίζουμε ότι συγκεκριμένες περιοχές του φλοιού είναι υπεύθυνες για διαφορετικούς ρόλους. Ο πρωτογενής σωματοαισθητικός φλοιός, που βρίσκεται σε μια κατακόρυφη αύλακα προς τη μέση του εγκεφάλου, είναι η κύρια περιοχή που είναι υπεύθυνη για την αίσθηση της αφής μας, για παράδειγμα.

Τα περισσότερα από αυτά που καταλαβαίνουμε για τη λεπτομερή αρχιτεκτονική του εγκεφάλου προέρχονται από μελέτες τρωκτικών. Ενώ οι εγκέφαλοι των αρουραίων, των ποντικών και των πρωτευόντων (εμείς) είναι ως επί το πλείστον παρόμοιοι στη δομή, έχουν διακριτές διαφορές.

Σε αντίθεση με τα τρωκτικά, οι άνθρωποι έχουν μεγάλο προμετωπιαίο φλοιό, την περιοχή που είναι υπεύθυνη για ανώτερες εκτελεστικές λειτουργίες όπως η λήψη αποφάσεων. Επικοινωνούμε επίσης μέσω της γλώσσας και ως εκ τούτου έχουμε συγκεκριμένες περιοχές επεξεργασίας που είναι υπεύθυνες τόσο για τη δημιουργία ομιλίας όσο και για την κατανόησή της.

Η φρενολογία υποστήριξε ότι τα χαρακτηριστικά της προσωπικότητας εντοπίστηκαν σε συγκεκριμένα μέρη του εγκεφάλου. Wikimedia Commons

Βελτιώσεις σε τεχνικές συμπεριλαμβανομένων λειτουργική μαγνητική τομογραφία (fMRI) – που μετρά την εγκεφαλική δραστηριότητα ανιχνεύοντας αλλαγές στη ροή του αίματος – μας επέτρεψαν να απεικονίσουμε ζωντανούς εγκεφάλους σε πραγματικό χρόνο με πρωτοφανή λεπτομέρεια.

Ο πανάρχαιος στόχος της νευροεπιστήμης

Η χαρτογράφηση του εγκεφάλου ήταν ένας στόχος για αιώνες, που χρονολογείται από την ψευδοεπιστημονική πειθαρχία της φρενολογίας τον 19ο αιώνα, η οποία υποστήριζε ότι τα χαρακτηριστικά της προσωπικότητας εντοπίστηκαν σε συγκεκριμένα μέρη του εγκεφάλου.

Οι υποστηρικτές θα μετρούσαν το κρανίο σε μια αντίστοιχη περιοχή του εγκεφάλου για να προσδιορίσουν, για παράδειγμα, πόσο ευσυνείδητο, καλοπροαίρετο ή μαχητικό ήταν ένα άτομο.

Πριν από περισσότερο από έναν αιώνα, ο Γερμανός ανατόμος Korbinian Brodmann ταξινόμησε τον εγκέφαλο σε συγκεκριμένες περιοχές με βάση τη δομή και την οργάνωση των κυττάρων σε κάθε περιοχή. Μέχρι τώρα, αυτός ήταν ο ευρέως αποδεκτός χάρτης των περιοχών του εγκεφάλου, γνωστοί ως περιοχές του Brodmann.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν συνδυασμό διαφορετικών εικόνων μαγνητικής τομογραφίας για να χαρτογραφήσουν περιοχές του εγκεφάλου που είναι διακριτές σε δομή και λειτουργία. Εξέτασαν τη φυσική δομή, όπως το πάχος του φλοιού, ποιες περιοχές ενεργοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων εργασιών και αν αυτή η δραστηριότητα συντονιζόταν με δραστηριότητα σε άλλες περιοχές.

Ορισμένες περιοχές συσχετίστηκαν κυρίως με μια μεμονωμένη λειτουργία, όπως η οπτική επεξεργασία ή η κίνηση. Αλλά πολλές περιοχές δεν ήταν. Στην πραγματικότητα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα δίκτυα περιοχών ενεργοποιούνται ακόμη και όταν ο εγκέφαλος βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας – όταν δεν εκτελείται καμία ρητή εργασία.

Ένας λεπτομερής χάρτης του εγκεφάλου - και τι;

Ο πρόσφατα χαρτογραφημένος εγκέφαλος είναι ορόσημο για τη νευροεπιστήμη. Ένας ενημερωμένος άτλαντας του εγκεφάλου θα παρέχει περισσότερες πληροφορίες για το πώς ο εγκέφαλος ελέγχει τη συμπεριφορά και πώς οι διαταραχές σε ορισμένες περιοχές συμβάλλουν στις εγκεφαλικές ασθένειες.

Μέχρι τώρα, η έκδοση του Brodmann ήταν ο ευρέως αποδεκτός χάρτης των περιοχών του εγκεφάλου. Wikimedia Commons

Ενώ οι άτλαντες εγκεφάλου τρωκτικών προέρχονται από συγγενή στελέχη ζώων που διαφέρουν ελάχιστα στην ανατομία του εγκεφάλου τους, η ατομική διαφοροποίηση στους ανθρώπους είναι κοινή. Υπάρχουν διαφορές μεταξύ της ανατομίας του αριστερού και δεξιού ημισφαιρίου του εγκεφάλου ενός ατόμου, πόσο μάλλον οι ανατομικές διαφορές μεταξύ ατόμων διαφορετικών ηλικιών και φύλων.

Για παράδειγμα, ένα πρόσφατη μελέτη 1,400 ατόμων βρήκε ότι ο αριστερός ιππόκαμπος, μια περιοχή που σχετίζεται με τη μνήμη, ήταν συνήθως μεγαλύτερος στους άνδρες παρά στις γυναίκες.

Εξαιτίας αυτής της παραλλαγής, ήταν ιστορικά δύσκολο να συγκριθούν τα αποτελέσματα από ξεχωριστές μελέτες απεικόνισης του εγκεφάλου και να είναι βέβαιο ότι οι σαρώσεις δείχνουν δραστηριότητα στην ίδια περιοχή του εγκεφάλου. Αλλά τώρα, οι λεπτότερες διαιρέσεις των περιοχών του εγκεφάλου επιτρέπουν καλύτερες συγκρίσεις.

Ο εγκεφαλικός χάρτης έχει και πρακτικές εφαρμογές για τη νευροχειρουργική. Επί του παρόντος, οι χειρουργοί χρησιμοποιούν ένα σύστημα στερεοταξικών (3D) συντεταγμένων για τον προσδιορισμό και τη λειτουργία συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου. Αλλά αυτό δεν είναι ιδανικό καθώς οι περιοχές του εγκεφάλου διαφέρουν από άτομο σε άτομο. Ο αλγόριθμος που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία του νέου άτλαντα μπορεί τώρα να χρησιμοποιηθεί για την εξατομίκευση μεμονωμένων χαρτών για να βοηθήσει στην καθοδήγηση της χειρουργικής επέμβασης πιο συγκεκριμένα.

Περαιτέρω κατηγοριοποίηση

Είναι πιθανό ο εγκέφαλος να διαμερισθεί περαιτέρω σε ακόμη περισσότερες περιοχές από τις 180 που έχουν ήδη περιγραφεί. Καθώς η τεχνολογία απεικόνισης βελτιώνεται, ενδέχεται να ανακαλύψουμε περαιτέρω διακριτές υποπεριοχές που ειδικεύονται στο μακιγιάζ ή τη δραστηριότητά τους.

Αλλά οι ερευνητές πιστεύουν επίσης ότι ορισμένες από τις πρόσφατα χαρτογραφημένες περιοχές μπορεί αργότερα να βρεθούν ως υποπεριοχές, αναφέροντας ως παράδειγμα τον πρωτογενή σωματοαισθητικό φλοιό. Αυτός ο φλοιός σχηματίζεται από τις λεγόμενες σωματοτοπικές υποπεριοχές, οι οποίες είναι περιοχές του εγκεφάλου που αντιστοιχούν σημείο προς σημείο σε αισθητήριους υποδοχείς σε διαφορετικά μέρη του σώματος.

Και διαφορετικές ομάδες αρχίζουν να χαρτογράφηση της γονιδιωματικής αρχιτεκτονικής διαφορετικών περιοχών του εγκεφάλου. Μαζί αυτά τα νέα ευρήματα θα οδηγήσουν σε έναν λεπτομερή χάρτη ολόκληρου του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Πανκάι Σαχ, Διευθυντής - Queensland Brain Institute, Το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ, Αυτό το κομμάτι συντάχθηκε από τη Donna Lu, μια επιστημονική συγγραφέα στο Queensland Brain Institute.

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.