Οι πρωτοφανείς εικόνες, οι οποίες παρουσιάστηκαν σε συνέδριο της Αμερικανικής Εταιρείας Χημείας στη Φιλαδέλφεια, δείχνουν νευρώνες να εκπέμπουν φως καθώς λούζονται σε ένα κύμα ντοπαμίνης, της ουσίας που συνδέεται με την επιβράβευση και την απόλαυση.
Ηλεκτρισμός και χημεία
Σε γενικές γραμμές, το νευρικό σύστημα χρησιμοποιεί ηλεκτρικά σήματα που ταξιδεύουν από τη μία άκρη του νευρικού κυττάρου μέχρι την άλλη. Για να μπορέσει όμως το σήμα να περάσει στο επόμενο κύτταρο και να συνεχίσει την πορεία του, πρέπει πρώτα να διασχίσει ένα μικρό κενό ανάμεσα στα κύτταρα, τη λεγόμενη σύναψη.
Για να γίνει αυτό, το πρώτο κύτταρο απελευθερώνει μόρια, τους λεγόμενους νευροδιαβιβαστές, οι οποίοι συνδέονται σε υποδοχείς του επόμενου κυττάρου και προκαλούν την ηλεκτρική του διέγερση.
Σε αντίθεση με τα ηλεκτρικά σήματα, επισημαίνει ο δικτυακός τόπος τουNature, η δραστηριότητα των νευροδιαβιβαστών είναι δύσκολο να καταγραφεί σε πραγματικό χρόνο, και οι διαθέσιμες τεχνικές δεν μπορούν να ξεχωρίσουν νευροδιαβιβαστές με παρόμοια δομή, όπως η ντοπαμίνη και η νοραδρεναλίνη (γνωστή και ως νορεπινεφρίνη).
Τη λύση έδωσαν ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο και της Ιατρικής Σχολής «Άικαν στο Όρος Σινά»: δημιούργησαν γενετικά τροποποιημένα ανθρώπινα κύτταρα τα οποία παράγουν τεχνητούς υποδοχείς νευροδιαβιβαστών, οι οποίοι φέρουν φθορίζοντα μόρια και εκπέμπουν φως όταν ενεργοποιηθούν.
Παράθυρο στον εγκέφαλο
Τα γενετικά τροποποιημένα κύτταρα διοχετεύτηκαν με ένεση στους εγκεφάλους 13 ποντικών, στων οποίων τα κρανία διανοίχτηκαν τρύπες που καλύφθηκαν στη συνέχεια με διαφανές πλαστικό. Μέσα από αυτά τα παραθυράκια γίνονταν ορατές οι λάμψεις που παρήγαγε η ενεργοποίηση των συνάψεων.
Για να ξέρουν σε ποια λειτουργία του εγκεφάλου αντιστοιχούσε αυτό που έβλεπαν, οι ερευνητές εκπαίδευσαν τα ποντίκια παίζοντας έναν ήχο πριν τους δώσουν μια λιχουδιά. Τα ζώα συνέδεσαν τον ήχο με το κέρασμα και σύντομα άρχισαν να εμφανίζουν σιελόρροια κάθε φορά που τον άκουγαν, ακριβώς όπως τα διάσημα σκυλιά του Παβλόφ.
Το συναρπαστικό είναι ότι οι ερευνητές μπορούσαν πια να δουν τις συνάψεις να φωτίζονται από ένα κύμα ντοπαμίνης μόλις ακουγόταν ο ήχος.
Μπορούσαν επίσης να δουν τις λάμψεις από τη δράση της νοραδρεναλίνης, αν και ο ρόλος της στο κύκλωμα επιβράβευσης του εγκεφάλου είναι λιγότερο σαφείς.
Το σημαντικό είναι ότι η νευροεπιστήμη αποκτά το πρώτο εργαλείο που καταγράφει τη δράση των νευροδιαβιβαστών σε πραγματικό χρόνο.
Άλλες ερευνητικές ομάδες πειραματίζονται ήδη με διαφορετικές τεχνικές, όπως μόρια που εκπέμπουν φως όταν συνδεθούν με τον ίδιο τον νευροδιαβιβαστή μέσα στο κενό της σύναψης.
Οι εξελίξεις αυτές θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους επιστήμονες να ξεμπερδέψουν το μεγάλο κουβάρι των κυκλωμάτων στον εγκέφαλο, ή ακόμα και να σχεδιάσουν νέα αντικαταθλιπτικά και άλλα φάρμακα που επηρεάζουν τα επίπεδα νευροδιαβιβαστών.
Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης
