Μια ομάδα νευροεπιστημόνων του Πανεπιστημίου Johns Hopkins εντόπισε μια μικροσκοπική ομάδα νευρώνων στο εγκεφαλικό στέλεχος που λειτουργεί ως «μηχανή εστίασης» του εγκεφάλου, φιλτράροντας τους περισπασμούς και κατευθύνοντας την προσοχή σε ό,τι έχει μεγαλύτερη σημασία.
Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, αποκαλύπτει ένα εξελικτικά αρχαίο σύστημα το οποίο υπάρχει σε όλα τα σπονδυλωτά — από τα ψάρια και τα πτηνά μέχρι τον άνθρωπο. Τα ευρήματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πιο στοχευμένες θεραπείες για διαταραχές προσοχής, όπως η ΔΕΠΥ (Διαταραχή Ελλειμματικής Προσοχής και Υπερκινητικότητας) και ο αυτισμός.
Ένας «διακόπτης εστίασης» στο αρχέγονο εγκεφαλικό στέλεχος
Για πολλά χρόνια, οι επιστήμονες πίστευαν ότι η προσοχή ελέγχεται κυρίως από τον προμετωπιαίο φλοιό, μια περιοχή του εγκεφάλου που είναι ιδιαίτερα ανεπτυγμένη στους ανθρώπους και άλλα πρωτεύοντα. Ωστόσο, αυτή η εξήγηση άφηνε αναπάντητο ένα σημαντικό ερώτημα: πώς καταφέρνουν και ζώα χωρίς ανεπτυγμένο προμετωπιαίο φλοιό να εστιάζουν την προσοχή τους;
«Αν κάνουμε ένα βήμα πίσω στην εξέλιξη, για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, τα πτηνά είχαν αυτή την ικανότητα, τα ψάρια είχαν αυτή την ικανότητα. Και δεν έχουν συνήθως έναν ιδιαίτερα ανεπτυγμένο προμετωπιαίο φλοιό», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Νίναντ Κόθαρι, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Ψυχολογικών και Εγκεφαλικών Επιστημών του Johns Hopkins. «Καταφέραμε να εντοπίσουμε μια εξελικτικά παλιά περιοχή στο εγκεφαλικό στέλεχος που παρέχει αυτή την ικανότητα.»
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η προσοχή στα ποντίκια ρυθμίζεται επίσης από ένα δίκτυο ανασταλτικών νευρώνων που βρίσκονται στο εγκεφαλικό στέλεχος. Η απόφαση να διερευνήσουν αυτά τα κύτταρα σε ποντίκια προέκυψε από προηγούμενες εργασίες της ομάδας που μελετούσε πτηνά, βατράχια και χελώνες.
Πειράματα που αποκαλύπτουν τον ρόλο των νευρώνων
Για να ελέγξουν τον ρόλο των νευρώνων, η ομάδα σχεδίασε μια δοκιμασία προσοχής παρόμοια με εκείνες που χρησιμοποιούνται σε ανθρώπινες μελέτες. Τα ποντίκια παρακολουθούσαν οπτικά ερεθίσματα σε μια οθόνη και επιβραβεύονταν όταν ανταποκρίνονταν σωστά σε πληροφορίες που εμφανίζονταν ακριβώς μπροστά τους, αγνοώντας παράλληλα αποσπώντα ερεθίσματα που εμφανίζονταν στο πλάι.
Τα ποντίκια εκτελούσαν με επιτυχία την εργασία μέχρι τη στιγμή που οι ερευνητές απενεργοποιούσαν προσωρινά τους νευρώνες του εγκεφαλικού στελέχους.
«Όταν απενεργοποιούμε αυτούς τους νευρώνες, τα ποντίκια γίνονται υπερβολικά ευδιάσπαστα», είπε ο Κόθαρι. Ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, Σρίες Μάισορ, πρόσθεσε: «Χαρακτηριστικό γνώρισμα της ΔΕΠΥ είναι ότι ακόμα και αμυδροί περισπασμοί τραβούν την προσοχή — και αυτό ακριβώς βλέπουμε εδώ όταν σιωπούν οι νευρώνες. Αλλά την επόμενη κιόλας μέρα, όταν οι νευρώνες ενεργοποιούνται ξανά, το ίδιο ζώο μπορεί και πάλι να αγνοεί τους περισπασμούς, ακόμα και πολύ ισχυρούς.»
Αποκλείοντας άλλες εξηγήσεις
Οι επιστήμονες πραγματοποίησαν πρόσθετες δοκιμές για να διαπιστώσουν αν η αποτυχία οφειλόταν σε προβλήματα όρασης ή κινητικές δυσκολίες. Αυτές οι πιθανότητες αποκλείστηκαν.
Αντίθετα, τα πειράματα έδειξαν ότι τα ζώα έχασαν συγκεκριμένα την ικανότητα να αξιολογούν ανταγωνιστικές πληροφορίες και να εστιάζουν στο πιο σχετικό ερέθισμα. «Το μόνο που είχε επηρεαστεί ήταν η ικανότητά τους να συγκρίνουν ανταγωνιστικές πληροφορίες και να δίνουν προσοχή στην τοποθεσία με την πιο σημαντική πληροφορία», εξήγησε ο Μάισορ. «Αυτό το τμήμα του εγκεφάλου είναι σαν μια μηχανή επιλογής προσοχής. Βοηθά να απαντήσουμε στο ερώτημα: "Ποια είναι η πιο σημαντική πληροφορία που πρέπει να προσέχω αυτή τη στιγμή;"»
Επιπτώσεις για τη ΔΕΠΥ και τον αυτισμό
Οι ερευνητές θέλουν τώρα να κατανοήσουν καλύτερα πώς ακριβώς αυτοί οι νευρώνες επηρεάζουν την προσοχή σε όλα τα σπονδυλωτά και αν επιτελούν παρόμοια λειτουργία στον άνθρωπο.
«Όλες οι ενδείξεις μέχρι στιγμής υποδηλώνουν ότι αυτοί οι νευρώνες υπάρχουν και στους ανθρώπους», δήλωσε ο Μάισορ. «Αλλά είναι υπεύθυνοι για την επιλεκτική χωρική προσοχή στον άνθρωπο; Μια συναρπαστική υπόθεση είναι ότι παίζουν καθοριστικό ρόλο.»
Μελλοντικές μελέτες ενδέχεται να εξετάσουν τη δραστηριότητα αυτών των κυττάρων σε άτομα με ΔΕΠΥ και αυτισμό. Εάν οι ερευνητές διαπιστώσουν ότι τα κύτταρα λειτουργούν διαφορετικά σε αυτές τις καταστάσεις, η ανακάλυψη θα μπορούσε να καθοδηγήσει την ανάπτυξη πιο στοχευμένων φαρμάκων και θεραπειών.
Η μελέτη χρηματοδοτήθηκε από ομοσπονδιακούς πόρους και επιλέχθηκε ως κορυφαίο άρθρο από το Nature Communications.