ΑΝΘΡΩΠΙΝΟΣ ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ: ΚΙ ΟΜΩΣ… ΑΛΛΑΖΕΙ!

Της Πένης Γαλάνη

Η διερεύνηση των μυστηρίων της λειτουργίας του εγκεφάλου αλλά και του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος (ΚΝΣ) του ανθρώπου αποτέλεσε και αποτελεί έναν από τους βασικούς στόχους των λεγόμενων “Επιστημών της ζωής”. Η εκρηκτική ανάπτυξη νέων τεχνολογιών οδήγησε στην αλματώδη πρόοδο των πειραματικών ευρημάτων του κλάδου της Νευροβιολογίας τις τελευταίες δεκαετίες. Ενδεικτική είναι η ανακήρυξη της δεκαετίας 1990-2000 σε “Δεκαετία του Εγκεφάλου” από το Αμερικανικό Κογκρέσο. Επιστημονικά πεδία όπως η μοριακή βιολογία, η φυσιολογία, η μελέτη της συμπεριφοράς, η βιοφυσική και η βιοχημεία ακόμη και η πληροφορική βρίσκουν «στέγη» κάτω από το ευρύτερο πεδίο των «νευροεπιστημών». Πολλές και άγνωστες μέχρι σήμερα πτυχές της πολυσύνθετης δομής και λειτουργίας του εγκεφάλου έρχονται συνεχώς στο φως βοηθώντας στην βαθύτερη κατανόηση των λειτουργιών του εγκεφάλου.

Το ενδιαφέρον που προσελκύει η μελέτη αυτού του οργάνου αντανακλάται και στην παχυλή χρηματοδότηση τριών εθνικών και υπερεθνικών επιστημονικών προγραμμάτων που στοχεύουν στη λεπτομερή χαρτογράφηση αλλά και την ανάπτυξη θεραπευτικών προσεγγίσεων για σχετιζόμενες ασθένειες. Σχεδόν ταυτόχρονα το 2013 ξεκίνησε η διεξαγωγή του δεκαετούς ευρωπαϊκού προγράμματος «Human Brain Project»,  και το αντίστοιχο αμερικάνικο πρόγραμμα «ΒRAIN» ενώ ακολούθησε η Κίνα με το δεκαπενταετές China Brain Project.

Ο εγκέφαλος αποτελεί το σπουδαιότερο και μεγαλύτερο τμήμα του ΚΝΣ και συνιστά μία από τις πολυπλοκότερες δομές σε επίπεδο οργάνωσης και λειτουργίας εντός του ανθρώπινου σώματος. Αυτό το ηλεκτροχημικής λειτουργίας όργανο με τις εκπληκτικές ικανότητες αλλά και δυνατότητες, διαδραματίζει το ρόλο ενός «κέντρου ελέγχου» και είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο μιας σειράς λειτουργιών όπως είναι η σκέψη, η μνήμη, η μάθηση, η ομιλία και τα συναισθήματα.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος και η ανάπτυξή του έχουν μελετηθεί πειραματικά κυρίως σε ζωικά μοντέλα. Οι όποιες κατεκτημένες γνώσεις συμπληρώνονται και επεκτείνονται σήμερα με την απευθείας μελέτη του εγκεφάλου με την ανάπτυξη και χρήση νέων, σύγχρονων και μη επεμβατικών τεχνικών απεικόνισης της εγκεφαλικής λειτουργίας. Ειδικά η τεχνολογία της λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI) έδωσε τη δυνατότητα για εις βάθος κατανόηση του πολύπλοκου αυτού οργάνου, αποκαλύπτωντας μάλιστα ότι ενώ η τοπογραφία του εγκεφάλου παραμένει σχετικά σταθερή, η λειτουργικότητά του είναι πολλαπλάσια, γεγονός που επιτρέπει να υποστηρίζει ανώτερες γνωστικές  λειτουργίες.

Όπως αντίστοιχα συνέβαινε για μια σειρά άλλων ζητημάτων όπως η ανθρώπινη φύση, τα είδη των έμβιων όντων και τα χαρακτηριστικά τους, κ.α., έτσι και o εγκέφαλος θεωρούνταν μια δομή με συγκεκριμένα, πεπερασμένα και αμετάβλητα χαρακτηριστικά, τουλάχιστον για το μεγαλύτερο διάστημα της ζωής ενός ανθρώπου

Η αλήθεια είναι ότι δεν έχουν όλες οι αναπτυξιακές περίοδοι ενός ατόμου την ίδια, βαρύνουσα σημασία για την ανάπτυξη και τη μετέπειτα λειτουργία του εγκεφάλου. Τα πιο καθοριστικά «κρίσιμα παράθυρα» (critical window) της ανάπτυξης του εγκεφάλου είναι η εμβρυϊκή και πρώιμη βρεφική ζωή κατά τις οποίες σχηματίζονται και καταλαμβάνουν την προκαθορισμένη τους θέση οι περισσότεροι νευρώνες του εγκεφάλου. Παρόλα αυτά, υπάρχουν νευρώνες, όπως αυτοί του ιππόκαμπου, που εξακολουθούν να σχηματίζονται και κατά τη διάρκεια της ενήλικης ζωής (Gould et al., 1997).  Μετά τη γέννηση, υπάρχει μια εντυπωσιακή βιολογική και λειτουργική ανάπτυξη του εγκεφάλου καθώς και η αναδιαμόρφωση αρχιτεκτονικών και λειτουργικών δομών του. Η ανάπτυξη της συμπεριφοράς ενός παιδιού περιλαμβάνει ένα περίπλοκο και δυναμικό σύνολο γενετικά καθοδηγούμενων διαδικασιών, με τις οποίες οι νευρικές δομές αλληλεπιδρούν συνεχώς με το περιβάλλον. Αυτή  είναι μια παρατεταμένη διαδικασία, που συνεχίζεται με διαφορετική ένταση μέχρι την ενηλικίωση. Αντίστοιχα, περιβαλλοντικά εξαρτώμενος είναι και ο συγχρονισμός κρίσιμων περιόδων στην ωρίμανση συγκεκριμένων νευρωνικών κυκλωμάτων στον φλοιό του εγκεφάλου, γεγονός που συνδέεται μάλιστα και με διάφορες νευροεκφυλιστικές διαταραχές όπως η σχιζοφρένεια ή ο αυτισμός. Σύγχρονες μελέτες με τη χρήση της τομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων (PET) που έδωσαν τη δυνατότητα για μελέτη της συναπτογένεσης στις διάφορες περιοχές του εγκεφάλου, απέδειξαν ότι στον άνθρωπο οι κρίσιμες αναπτυξιακές περίοδοι είναι πολύ μεγαλύτερες χρονικά σε αντίθεση με τα άλλα ζώα.

Όλα αυτά δεν είναι παρά στοιχεία που συνηγορούν υπέρ μιας πραγματικά σημαντικής και  «επαναστατικής» ανακάλυψης στον κλάδο των νευροεπιστημών, της νευρωνικής πλαστικότητας του εγκεφάλου. Η γενική ονομασία του όρου «πλαστικότητα» περιγράφει τη διαρκή αλλαγή στον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια της ζωής και ανάπτυξης ενός ατόμου και υιοθετήθηκε στο δεύτερο μισό του 20ού αιώνα, όταν έρευνες έδειξαν ότι πολλές περιοχές του εγκεφάλου μπορούν να τροποποιηθούν ακόμα και στην ενηλικίωση (Rakic, 2002). Αυτή η αντίληψη έρχεται σε αντίθεση με την προηγούμενη επιστημονική υπόθεση ότι ο εγκέφαλος αναπτύσσεται κατά τη διάρκεια μιας κρίσιμης περιόδου στην πρώιμη παιδική ηλικία και στη συνέχεια παραμένει σχετικά αμετάβλητος ή στατικός (Pascual-Leone και συν, 2005). Η διαδικασία της πλαστικότητας παρατηρείται σε μια μεγάλου εύρους κλίμακα, με μικροσκοπικές μεταβολές σε επιμέρους νευρώνες μέχρι την αποκατάσταση του εγκεφαλικού φλοιού μετά από τραυματισμό, αν και η τελευταία είναι πιο εκτεταμένη νωρίτερα στην ανάπτυξη (Pascual-Leone και συν, 2011).Αντίστοιχα, στο επίπεδο ενός κυττάρου, η συναπτική πλαστικότητα συνιστά αλλαγές στις συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων. Οι διαδικασίες της νευρωνικής πλαστικότητας δίνουν τη δυνατότητα στη δομή αλλά και στις λειτουργίες του εγκεφάλου να εξακολουθούν να διαμορφώνονται αποκρινόμενες στα ερεθίσματα του περιβάλλοντος αλλά και τις ανάγκες του οργανισμού. Εντούτοις, η πλαστικότητα δεν προκαλεί ιδιαίτερα μεγάλες δομικές αλλαγές στον ενήλικο εγκέφαλο, κατέχοντας κυρίως το ρόλο «ρυθμιστή» της λειτουργικής αποτελεσματικότητας για συνδέσεις νευρώνων (Singer, 1987).

Είναι ο ίδιος ο πυρήνας αυτής της ανακάλυψης που θέτει με τον πιο εμφατικό τρόπο το περιβάλλον σαν ενεργό παράγοντα διαμόρφωσης της ανάπτυξης και υπόστασης του ανθρώπινου εγκεφάλου, κόντρα στις μηχανιστικές λογικές βιολογικού αναγωγισμού και γονιδιακής «παντοκρατορίας». Μετά τη γέννηση, ο  εγκέφαλος δέχεται τη μεγαλύτερη επίδραση από το περιβάλλον γιατί ακριβώς συνεχίζει να αναπτύσσεται. Και ενώ κατά τη γέννηση οι συνάψεις μεταξύ των νευρώνων είναι λιγοστές, λίγα λεπτά αργότερα και κάτω από την επίδραση των ερεθισμάτων του περιβάλλοντος, δημιουργούνται πάνω από 30.000 συνάψεις/ δευτερόλεπτο για κάθε τετραγωνικό εκατοστό του φλοιού, αριθμός που φτάνει τελικά τα 100 τρισεκατομμύρια λειτουργικές συνάψεις, εντός του ώριμου εγκεφάλου των 100 δισεκατομμυρίων νευρώνων. Άλλοι νευρώνες δημιουργούνται, άλλοι πεθαίνουν και μια νευρωνική «άνοιξη» κάνει την εμφάνισή της. Όσες συνάψεις δεν καταφέρουν να δημιουργήσουν κατάλληλες λειτουργικές επαφές με τους δενδρίτες των νευρώνων, τότε αποκόπτονται και χάνονται ενώ εκείνοι που διαχειρίζονται αποτελεσματικά το ερέθισμα παραμένουν, διαμορφώνοντας μία πραγματικά δυναμική διαδικασία συνδέσεων. Ενδεικτικό των δυνατοτήτων του νευρικού μας συστήματος είναι και το γεγονός πως ένας μόνο νευρώνας δύναται να σχηματίσει μέχρι και 100.000 συναπτικές συνδέσεις.

Γίνεται φανερό πως το σημαντικότερο γνώρισμα της πλαστικότητας είναι ότι ρυθμίζεται, με άμεσο ή έμμεσο τρόπο, από το περιβάλλον. Το τελευταίο δρα επιλεκτικά στις συναπτικές συνδέσεις, ενισχύοντας κάποιες, αποδυναμώνοντας κάποιες άλλες και δημιουργώντας καινούριες (Changeux & Danchin, 1976; Changeux & Dehaene, 1989). Μάλιστα, πρόσφατη χρήση της τεχικής fMRI φανερώνει πως διαφορές σε ανατομικό και λειτουργικό επίπεδο ανάμεσα στα άτομα οφείλονται στην πλαστικότητα του εγκεφάλου λόγω περιβαλλοντικών ερεθισμάτων και συγκεκριμένα στη διαδικασία μάθησης στον λόγο και τη μουσική (Zatorre, 2013). Είναι η ευπλαστότητα που αποτελεί τη βάση για όλους τους μηχανισμούς μνήμης, μάθησης και μια σειρά άλλων διαδικασιών και έρχεται να συμβάλλει στην κατάρριψη θεωρήσεων της κοινωνιοβιολογίας η οποία αντιλαμβάνεται το νευρωνικό δίκτυο ως ένα γενετικά προκαθορισμένο και αμετάβλητο  δίκτυο νευρικών κυττάρων για κάθε άτομο. Και είναι αυτή η διαδικασία που αποτελεί καύσιμο για νέες, μελλοντικές ανακαλύψεις που θα συνεισφέρουν στη θεραπεία ασθενειών, την ψυχοθεραπεία, την εκπαίδευση και άλλους τομείς της σύγχρονης ζωής.

Σε μια εποχή που επιστήμη και τεχνολογία γίνονται υπηρέτες της βιομηχανίας  κέρδους, της κυρίαρχης ιδεολογίας και ενός νεο-σκοταδισμού/νεο-φασισμού, τέτοιες ανακαλύψεις καθίστανται αναγκαία όπλα στην καταπολέμιση προσφιλών ντετερμινιστικών και συχνά επικίνδυνων αντιλήψεων περί γενετικά προκαθορισμένων «ταλέντων», «ανώτερων φυλών», γνωσιακών και συναισθηματικών διαφορών ανάμεσα στα φύλα και άλλων «δαιμονίων». Ο ίδιος ο άνθρωπος και η φύση του είναι αποτέλεσμα μια συνεχούς σχέσης μεταξύ «κοινωνικού» και «βιολογικού», σχέση που μοιραία έρχεται να άρει τις διάφορες μηχανιστικές διαχωριστικές που αυθαίρετα θέτουν σε στενά πλαίσια το πολύπλοκο και διαρκώς μεταβαλλόμενο «θαύμα» της ζωής. Και χάρη σ’αυτή τη σχέση το ανθρώπινο είδος εξελίχθηκε, σχημάτισε κοινότητες και μετέπειτα μεγαλύτερες κοινωνίες, παρήγαγε πολιτισμό, επιστήμες, τέχνες και διαμόρφωσε τη δική του ιστορική διαδρομή.

Στη δίνη της κρίσης του σύγχρονου καπιταλισμού αλλά και της τεράστιας αντίθεσης  παραγωγικών σχέσεων και δυνάμεων, νέες, εκρηκτικές δυνατότητες ανοίγονται στο πεδίο των νευροεπιστημών. Και όπως μάλλον διαφαίνεται, βεβαιότητες θα κλονιστούν και δόγματα θα καταρρεύσουν. Αρκεί κόντρα στη στασιμότητα να αναφωνίσουμε ξανά «Κι όμως…αλλάζει!».

«Σήμερα, είμαστε παρόντες στην στασιμότητα της Ευρώπης. Σύντροφοι, ας λευτερωθούμε από αυτή την ακίνητη κίνηση όπου σταδιακά η διαλεκτική μεταμορφώνεται στη λογική της ισορροπίας. Ας αναλογιστούμε εκ νέου το ερώτημα της ανθρωπότητας. Ας αναλογιστούμε εκ νέου το ερώτημα της εγκεφαλικής πραγματικότητας και της εγκεφαλικής μάζας όλης της ανθρωπότητας, που οι συνδέσεις της πρέπει να αυξηθούν, που τα κανάλια της πρέπει να πληθύνουν, που τα μηνύματά της πρέπει να ανθρωποποιηθούν ξανά.»

Frantz Fanon, «Της γης οι κολασμένοι»

Παραπομπές

Changeux J.P. & Danchin A. (1976) «Selective stabilisation of developing synapses as a mechanism for the specification of neuronal networks»,

Nature Changeux J.P. & Dehaene S. (1989) «Neuronal models of cognitive functions», Cognition

Gould E, McEwen BS, Tanapat P et al. (1997) «Neurogenesis in the dentate gyrus of the adult tree shrew is regulated by psychosocial stress and NMDA receptor activation», Journal of Neuroscience

Pascual-Leone A., Amedi A., Fregni F., Merabet L. B. (2005) «The plastic human brain cortex», Annual Review of Neuroscience

Pascual-Leone A., Freitas C., Oberman L. et al. (2011) «Characterizing brain cortical plasticity and network dynamics across the age-span in health and disease with TMS-EEG and TMS-fMRI», Brain Topography

Rakic P.  (2002) «Neurogenesis in adult primate neocortex: an evaluation of the evidence», Nature Reviews Neuroscience

Singer W. (1987) «Activity-dependent self-organization of synaptic connections as a substrate of learning». In J. Changeux & M. Konishi (Eds.). The neutral and molecular basis of learning

Zatorre R.J. (2013) «Predisposition and plasticity in music and speech learning: neural correlates and implications, Science

Γεωργίου Χ. (2017) «Περιβάλλον και ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου», Ουτοπία τεύχος 120

Μεγαλοοικονόμου Θ. (2017) «Εγκέφαλος, νευροεπιστήμες, βιοπολιτική», Ουτοπία τεύχος 120