Ο εγκέφαλος των νεογνών «μιλάει» και προβλέπει!

Ελληνας ερευνητής από το Imperial College δημιούργησε μια πρωτοποριακή διεθνώς πλατφόρμα που επιτρέπει την αυτόματη χαρτογράφηση του εγκεφάλου στην αρχή της ζωής με στόχο την έγκαιρη διάγνωση νοητικών διαταραχών

Στις αρχές του περασμένου μήνα ο αμερικανός πρόεδρος Μπαράκ Ομπάμα ανακοίνωσε στον Λευκό Οίκο μια τεράστια ερευνητική πρωτοβουλία για τη μελέτη του εγκεφάλου - η ανακοίνωση αυτή ήλθε περίπου δύο μήνες έπειτα από αντίστοιχη απόφαση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής να χρηματοδοτήσει δεκαετή έρευνα (Πρόγραμμα Ανθρώπινου Εγκεφάλου) με ένα δισεκατομμύριο ευρώ. Το αμερικανικό BRAIN Initiative, όπως ονομάζεται, είναι ένα πρόγραμμα που θα ξεκινήσει το 2014 με χρηματοδότηση 100 εκατομμυρίων δολαρίων για το πρώτο μόνο έτος. Ακριβώς την ημέρα της ανακοίνωσης Ομπάμα (2 Απριλίου) δημοσιεύθηκε στην open access έγκριτη επιστημονική δικτυακή πλατφόρμα PLoS ONE μια μελέτη με ισχυρή ελληνική υπογραφή η οποία δικαιολογεί σε μεγάλο βαθμό την απόφαση και στις δύο πλευρές του Ατλαντικού να «πέσουν πολλά λεφτά» στη μελέτη του πιο εξελιγμένου βιοχημικού υπολογιστή, που δεν είναι άλλος από τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Επικεφαλής αυτής της πρωτοποριακής μελέτης με το κωδικό όνομα ALBERT που αφορούσε την αυτόματη χαρτογράφηση του βρεφικού εγκεφάλου και στην οποία συμμετείχαν κέντρα από τη Βρετανία και τη Γαλλία, ήταν ο έλληνας νευροεπιστήμονας, υπότροφος ερευνητής και διδάκτορας στην Ιατρική Σχολή του Imperial College του Λονδίνου, ειδικός στη μοντελοποίηση και στη χαρτογράφηση του βρεφικού και παιδικού εγκεφάλου κ. Ιωάννης-Σπυρίδων Γούσιας.

Ιωάννης - Σπυρίδων Γούσιας

Ο έλληνας επιστήμονας που παρά το νεαρό της ηλικίας του - είναι μόλις 33 ετών - έχει ήδη διακριθεί πολλάκις - δεν είναι τυχαίο ότι μεταξύ άλλων έχει βραβευθεί ως ιδιοφυΐα από το Imperial College με «Outstanding», μια διάκριση που δίνεται με συχνότητα μία φορά τη δεκαετία αν και εφόσον υπάρξει κατάλληλος υποψήφιος καθώς και με το βραβείο NOBELini για νέους επιστήμονες το οποίο δίδεται από νομπελίστες και συντάκτες της κορυφαίας επιστημονικής επιθεώρησης «Nature» - βρέθηκε τον περασμένο μήνα στην Αθήνα επ' αφορμή ομιλίας του στο συνέδριο TedMed. «Το Βήμα» τον συνάντησε προκειμένου να «βουτήξει» μαζί του στα άδυτα του ανθρώπινου εγκεφάλου και δη του αναπτυσσόμενου - μια... βουτιά που μπορεί να δείξει πολλά για το μέλλον τόσο της υγείας όσο και της ασθένειας ενός ανθρώπου.

Πρόβλεψη που... θεραπεύει

Οπως μας είπε ο ερευνητής, με «όπλο» τους εξελιγμένους μαγνητικούς τομογράφους, οι ειδικοί μπορούν πλέον να παρακολουθήσουν βήμα-βήμα την ανάπτυξη διαφορετικών δομών του κάθε νεογνικού εγκεφάλου, να συγκρίνουν την ανάπτυξη αυτή με εγκεφάλους αναφοράς και να λάβουν τελικώς μια καλή εικόνα σε πολύ πρώιμο στάδιο σε ό,τι αφορά προβλήματα που μπορούν να εμφανιστούν στο μέλλον, πολύ προτού αυτά δώσουν το οποιοδήποτε σημάδι. Πρόκειται για μια έρευνα που έχει όχι μόνο τεράστιο ιατρικό βάρος αλλά και μεγάλη σημασία σε κοινωνικό επίπεδο. Διότι, όπως αναφέρει ο δρ Γούσιας, το μήνυμα όλης αυτής της ερευνητικής δουλειάς δεν είναι άλλο από το ότι με βάση τη γνώση που θα αποκτήσουμε από την εξονυχιστική χαρτογράφηση του νεογνικού εγκεφάλου, θα είμαστε σε θέση να εκμεταλλευτούμε τη νευροπλαστικότητά του, ειδικά κατά τα πρώτα χρόνια της ζωής, προσφέροντας πληθώρα ερεθισμάτων - και ειδικά σε παιδιά που φοβόμαστε πως μπορεί να έχουν κάποια ιδιαιτερότητα.

Το logo του ALBERT, σχηματισμένο από χαρτογραφημένους νεογνικούς εγκεφάλους

Η ευαισθησία του έλληνα επιστήμονα, η οποία αποτυπώνεται στο ίδιο το όνομα της μοναδικής παγκοσμίως πλατφόρμας που ανέπτυξε - καθώς και σε άλλες εκφάνσεις του αφού μαζί με την οικογένειά του χρηματοδοτούν αναπτυξιακά έργα στην Αιθιοπία - προέρχεται από την ίδια τη ζωή του. Το ALBERT (το οποίο επιστημονικώς αποτελεί την ακροστοιχίδα του A LabelBased Encephalic Regions of interest Template) είναι ουσιαστικά αφιερωμένο στον μικρότερο αδελφό του Αλβέρτο ο οποίος γεννήθηκε πρόωρα και λόγω ιατρικού λάθους ζει με νοητική υστέρηση. Ετσι ο κ. Γούσιας βάλθηκε να βοηθήσει στα χρόνια που έρχονται άλλες οικογένειες - όσες βιώνουν τη γέννηση πρόωρων βρεφών και όχι μόνο - ώστε να μπορούν να βλέπουν από νωρίς τυχόν προβλήματα που θα «γεννήσει» ο εγκέφαλος των παιδιών τους.

Τι προσφέρει η χαρτογράφηση

Ο ίδιος εξηγεί στο «Βήμα» ότι «με βάση τη μαγνητική τομογραφία καταφέρνουμε πλέον να χαρτογραφήσουμε τον εγκέφαλο με μεγάλη λεπτομέρεια. Ουσιαστικά τον χωρίζουμε σε επιμέρους μέρη και δομές και μελετούμε το μέγεθος, το σχήμα της κάθε δομής αλλά και τη σχέση της με τις υπόλοιπες δομές. Με τον τρόπο αυτό είμαστε σε θέση να παρακολουθούμε την ανάπτυξη του εγκεφάλου και να συγκρίνουμε την ανάπτυξη αυτή ενδελεχώς με άλλους εγκεφάλους». Μέσα από τη συγκεκριμένη διαδικασία συσχετίζονται τα στοιχεία της ανατομίας του εγκεφάλου του παιδιού με εκείνα της κλινικής εικόνας του.

Μια σειρά τομές του εγκεφάλου ενός πρόωρου βρέφους ο άτλας του εγκεφάλου του οποίου δημιουργήθηκε με βάση τα πρωτόκολλα ALBERT (Πηγή: «NeuroImage», 2012)

«Τα οφέλη είναι πολλά. Η αυτόματη χαρτογράφηση είναι ένα εργαλείο έρευνας εφαρμόσιμο σε κάθε νόσο που συνδέεται με ανατομικές διαφοροποιήσεις από το κανονικό, εφόσον υπάρχουν οι κατάλληλοι πληθυσμοί προς μελέτη. Αυτό θα μπορούσε να αφορά και πληθυσμούς με εκφυλιστικά νοσήματα, όπως π.χ. η νόσος Αλτσχάιμερ, με επιληψία ή και με ψυχικά νοσήματα όπως η σχιζοφρένεια, σε περίπτωση που έχουν προηγουμένως πιστοποιηθεί ανατομικές αλλοιώσεις οι οποίες συνδέονται με την εκάστοτε νόσο. Δημιουργούμε βάσεις δεδομένων αναφοράς ενώ μέσα από τις συσχετίσεις που κάνουμε προσπαθούμε να φτιάξουμε βιοδείκτες που προϊδεάζουν για την κατάσταση του ασθενούς πολύ προτού υπάρξει κλινική εκδήλωση ενός προβλήματος» σημειώνει ο ερευνητής και προσθέτει ότι απώτερος στόχος είναι να υπάρχει μια καθαρή εικόνα του εγκεφάλου του νεογνού από τις πρώτες εβδομάδες της ζωής του «ώστε να στηριχθεί κατάλληλα το ίδιο και η οικογένειά του με τις πρέπουσες παρεμβάσεις, αν διαφαίνεται κάποιο πρόβλημα νοητικής υγείας».

Πώς δημιουργήθηκε ο χάρτης

Η σημαντική αυτή προσπάθεια του δρος Γούσια και των υπόλοιπων επιστημόνων της ομάδας στην οποία ανήκει από το Imperial College έχει ήδη δώσει καρπούς από το 2008, οπότε και δημοσιεύθηκε (αποτελώντας μάλιστα το άρθρο του εξωφύλλου) στην έγκριτη επιθεώρηση «NeuroImage» μελέτη στην οποία παρουσιάστηκε η κατάτμηση του εγκεφάλου 26 δίχρονων παιδιών που είχαν γεννηθεί πρόωρα, σε 83 περιοχές ενδιαφέροντος. Ο έλληνας επιστήμονας εξηγεί ότι «η δημιουργία αυτού του "χάρτη" των παιδικών εγκεφάλων κατέστη δυνατή έπειτα από χρήση αντίστοιχων "χαρτών" που αφορούσαν ενήλικους εγκεφάλους και οι οποίοι είχαν προκύψει έπειτα από διεξαγωγή μαγνητικής τομογραφίας. Μάλιστα, η μελέτη μας έδειξε ότι η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί σε όλες τις ηλικίες άνω των δύο ετών προκειμένου να δημιουργούνται ταχέως συγκριτικοί τρισδιάστατοι άτλαντες για κάθε ηλικία».

Επόμενη πρόκληση για τους ερευνητές ήταν να «χαρτογραφήσουν» τον εγκέφαλο και σε μικρότερες ηλικίες και συγκεκριμένα σε νεογνά των οποίων ο εγκέφαλος εμφανίζει βασικές διαφορές σε σύγκριση με τον ενήλικο. Ο κ. Γούσιας διευκρινίζει ότι «η χαρτογράφηση του εγκεφάλου κατά την περιγεννητική περίοδο είναι πολύ σημαντική καθώς μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση πολλών προβλημάτων που σχετίζονται με την πρόωρη γέννηση ή με θέματα όπως ο τραυματισμός του εγκεφάλου κατά τη γέννηση. Ωστόσο η διαδικασία αυτή είναι πολύ πιο πολύπλοκη καθώς ακόμη και μετά τη γέννηση και στις πρώτες εβδομάδες της ζωής ο εγκέφαλος εμφανίζει ραγδαίες δυναμικές αλλαγές καθώς και μεταβολές στη μυελίνωση των νευρώνων. Ετσι, στη συγκεκριμένη περίπτωση δεν μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε άτλαντες ενηλίκων εγκεφάλων ως σημεία αναφοράς και αναπτύξαμε νέα πρωτόκολλα, κατάλληλα για χαρτογράφηση του νεογνικού εγκεφάλου».Για να συμβεί αυτό οι ειδικοί διεξήγαγαν μαγνητικές τομογραφίες σε νεογέννητα (τόσο σε βρέφη που είχαν γεννηθεί πρόωρα, μεταξύ δηλαδή της 24ης και της 35ης εβδομάδας, όσο και σε βρέφη που ήρθαν... στην ώρα τους στον κόσμο, δηλαδή μεταξύ της 38ης και της 42ης εβδομάδας). Εχοντας ως βάση τα δεδομένα των μαγνητικών τομογραφιών οι επιστήμονες κατάφεραν να χωρίσουν... με το χέρι - καταγράφοντας και αντιπαραβάλλοντας σημείο-σημείο - 50 περιοχές ενδιαφέροντος στον εγκέφαλο των νεογέννητων, ικανές να τους προσφέρουν μέτρα σύγκρισης.

Η πλατφόρμα ALBERT

Βέβαια, στην εποχή της τεχνολογίας που τρέχει με ιλιγγιώδεις ρυθμούς ζητούμενο πάντα είναι η αυτοματοποίηση των διαδικασιών. Αυτήν επέτυχαν, όπως ανέφεραν στην πιο πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε τον περασμένο μήνα στο «PLoS» οι ειδικοί με κύριο συγγραφέα τον δρα Γούσια. Μέσω της πρωτοποριακής πλατφόρμας ALBERT οι επιστήμονες είναι πλέον σε θέση να «σχεδιάζουν» με κάθε λεπτομέρεια και με μεγάλη ακρίβεια τον εγκέφαλο των νεογέννητων με βάση τις 50 περιοχές ενδιαφέροντος που είχαν εντοπιστεί από την προηγούμενη μελέτη. «Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει την ταχεία κατασκευή "αυτόματων" ατλάντων του εγκεφάλου για τα νεογέννητα αποτυπώνοντας σπιθαμή προς σπιθαμή τον αναπτυσσόμενο εγκέφαλό τους» υπογραμμίζει ο έλληνας ερευνητής και συμπληρώνει: «Η νέα πλατφόρμα μάς επιτρέπει να κοιτάζουμε τη "συνδεσιμότητα" εντός του εγκεφάλου με δύο τρόπους: τόσο σε ό,τι αφορά τις δομές, ανακαλύπτοντας ποιες περιοχές του εγκεφάλου είναι "καλωδιωμένες" μεταξύ τους, όσο και σε ό,τι αφορά τη λειτουργία αυτών των δομών - πόσο ισχυρά συνδέονται από άποψη δραστηριότητας δύο διαφορετικές εγκεφαλικές δομές».

Απώτερος στόχος όλης αυτής της προσπάθειας είναι να καταφέρουν να «βυθιστούν» οι ειδικοί στα μυστήρια του εγκεφάλου όσο πιο νωρίς γίνεται, ακόμη και πριν από τη γέννηση ενός παιδιού. Ετσι οι επιστήμονες από το Imperial σε συνεργασία με συναδέλφους τους από το Νοσοκομείο Guy's and St Thomas, το King's College του Λονδίνου και το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης ένωσαν τις δυνάμεις τους προκειμένου να δημιουργήσουν μέσα στα επόμενα έξι χρόνια ένα δυναμικό διάγραμμα της «καλωδίωσης» του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου με λεπτομέρεια που δεν ήταν δυνατόν να καταστεί εφικτή ως σήμερα. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι ακολουθώντας το «ταξίδι» των νευρώνων κατά τους τρεις τελευταίους μήνες της εγκυμοσύνης θα μπορούν να «διαβάσουν» καλύτερα και πολύ έγκαιρα τη λειτουργία του εγκεφάλου ενός παιδιού προβλέποντας πιθανά προβλήματα προτού καν το παιδί αυτό δει το φως της ημέρας.

Στο πλαίσιο του συγκεκριμένου μεγάλου προγράμματος που έχει τον τίτλο «Developing Human Connectome Project» αναμένεται να διερευνηθούν περισσότερα από 1.500 έμβρυα και βρέφη (τόσο πρόωρα όσο και βρέφη που ολοκληρώνουν τους εννέα μήνες κύησης) προκειμένου να «ζωγραφιστεί» ο πιο άρτιος χάρτης της νευρολογικής ανάπτυξης στην αρχή της ζωής. «Ολα αυτά θα καταστούν δυνατά χάρη στις προχωρημένες τεχνικές μαγνητικής τομογραφίας που έχουμε πλέον στα χέρια μας. Μέχρι πρότινος εξαιτίας του ότι τα έμβρυα βρίσκονται σε συνεχή κίνηση μέσα στη μήτρα, δεν ήταν δυνατό να "συλληφθεί" σε καθαρές εικόνες ο αναπτυσσόμενος εγκέφαλός τους. Μπορούμε πλέον να λαμβάνουμε τρισδιάστατες εικόνες του εγκεφάλου των εμβρύων ενώ εκείνα κινούνται» εξηγεί ο δρ Γούσιας.

Αγκαλιάστε τις ειδικές δεξιότητες!

Αναμένοντας στα χρόνια που έρχονται τα, όπως όλα δείχνουν, αποκαλυπτικά αυτά αποτελέσματα ο έλληνας επιστήμονας επιθυμεί - έχοντας πάντα στον νου τον Αλβέρτο που ήταν πηγή έμπνευσης για την πρωτοποριακή πλατφόρμα ALBERT - να στείλει ένα μήνυμα προς όλους εκείνους που έχουν ένα παιδί με ειδικές δεξιότητες ή πρόκειται να το αποκτήσουν στα χρόνια που έρχονται: «Η τεχνολογία θα βοηθήσει πλέον ώστε να φαίνονται διαταραχές όπως ο αυτισμός και όχι μόνο από την αρχή της ζωής, ακόμη και προτού η ίδια η ζωή ξεκινήσει, οπότε θα μπορούν να στηρίζονται κατάλληλα οι οικογένειες και να γίνονται παρεμβάσεις που θα διευκολύνουν και θα προάγουν τη ζωή αυτών των παιδιών. Σε κάθε περίπτωση, με δεδομένο ότι το έχω βιώσει ο ίδιος, επιθυμώ να πω σε όλους όσοι έχουν γύρω τους παιδιά με νοητικά προβλήματα ότι δεν πρέπει να τα κρατούν από φόβο ή ντροπή μέσα στους τέσσερις τοίχους που λανθασμένα πιστεύουν πως κρύβουν το πρόβλημα».

Εκμεταλλευόμενος την απίστευτη νευροπλαστικότητα του εγκεφάλου και θέλοντας να μεταφέρει τις τεράστιες δυνατότητές του με τον πιο διασκεδαστικό τρόπο στα παιδιά ο δρ Γούσιας δημιούργησε το 2010 έπειτα από πρόσκληση στο Science Museum του Λονδίνου έναν πρωτότυπο διαδραστικό παιδότοπο με νέας φιλοσοφίας υλικά. Τίτλος εκείνης της έκθεσης, τα εγκαίνια της οποίας προλογίστηκαν από τον κάτοχο Νομπέλ Ιατρικής το 2001 σερ Τίμοθι Χαντ, ήταν «Ο Αλβέρτος στη Χώρα των Νευροπλαστικών». Κλείνοντας τη συνομιλία μας ο ερευνητής λέει με νόημα ότι για τον δικό του Αλβέρτο αλλά και για κάθε Αλβέρτο αυτής της ζωής «ο καλύτερος από όλους τους παιδότοπους είναι εκεί έξω, ανάμεσά μας». Διότι αυτά τα παιδιά δεν πρέπει να ζουν στη... χώρα της απόρριψης.

Πηγή: Βήμα