Σύμφωνα με την ιατρική βιβλιογραφία, το 10% του ανθρώπινου πληθυσμού ενδέχεται να προσβληθεί από επεισόδιο επιληπτικής κρίσης μία φορά σε κάποια φάση της ζωής του. Οι εστιακές επιληψίες οφείλονται σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου, με τον ιππόκαμπο να αποτελεί την πιο κοινή εστία πυροδότησης. Ο ιππόκαμπος είναι μία δομή εξόχως σημαντική σε νοητικές λειτουργίες, όπως η μάθηση, η μνήμη, και ο προσανατολισμός μας στο χώρο.
Η εξασθένηση των νοητικών λειτουργιών καταβάλλει τους ασθενείς για αρκετές εβδομάδες, επηρεάζοντας την καθημερινή επαγγελματική και οικογενειακή τους ζωή. Επομένως, είναι αναγκαία η παροχή φροντίδας και υποστήριξης, τόσο για την αποτροπή των επεισοδίων όσο και για την μετέπειτα αποκατάσταση των νοητικών λειτουργιών σε σύντομο χρονικό διάστημα. Δυστυχώς, η ανάπτυξη συνδυαστικών θεραπειών δεν είναι εύκολη, λόγω της ανεπαρκούς εξιχνίασης των νευρολογικών συνθηκών που οδηγούν στα νοητικά ελλείμματα.
Το “σπασμένο τηλέφωνο” δεν είναι παιχνίδι, ιδίως όταν βασιζόμαστε σε αυτό.
Σε απλή γλώσσα, τα νευρικά κύτταρα βασίζονται σε χρονικά ακριβή και πολύ τυποποιημένα συστήματα μετάδοσης ηλεκτρικών σημάτων, για να μεταβιβάσουν όσες πληροφορίες κωδικοποιεί ο εγκέφαλος μας. Εάν αυτή η ακρίβεια διαταραχθεί, το δίκτυο μετάδοσης καταρρέει, και είναι επόμενο να προκαλείται σύγχυση. Φανταστείτε μία βιντεοκλήση όλο διακοπές και καθυστέρηση- τι συνεννόηση θα μπορούσε να επιτευχθεί;
Η παρούσα έρευνα αποδεικνύει ότι ένα χαρακτηριστικό της επιληψίας, συγκεκριμένα η έλλειψη συγχρονισμού ανάμεσα σε εγκεφαλικές περιοχές, επηρεάζει αρνητικά την κωδικοποίηση πληροφοριών που αφορούν στον χώρο, δηλαδή την ικανότητα χωρικής πλοήγησης.
Η εργασία αυτή δημοσιεύτηκε στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Nature Neuroscience, και ήταν αποτέλεσμα διεθνούς συνεργασίας ανάμεσα στα εργαστήρια των Δρ. Peyman Golshani στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, του Δρ. Tristan Shuman στο Νοσοκομείο Mount Sinai της Νέας Υόρκης και του εργαστηρίου της Δρ. Παναγιώτας Ποϊράζη (dendrites.gr) στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του ΙΤΕ. Από το ΙΜΒΒ συμμετείχαν η υποψήφια διδάκτορας Ιωάννα Πανδή και ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Σπύρος Χαυλής.
Πειράματα οδήγησαν στη διαπίστωση ότι στα επιληπτικά ζώα, τα κύτταρα που κωδικοποιούν τη θέση του ζώου –τα επονομαζόμενα χωρικά κύτταρα – μειώθηκαν σε αριθμό, έγιναν πιο ασταθή και περιείχαν λιγότερη πληροφορία από ό,τι σε υγιή πειραματόζωα. Διαπιστώθηκε επίσης ότι οι ενδονευρώνες (είδος νευρικών κυττάρων) μεταξύ δύο κρίσιμων υπο-περιοχών του ιππόκαμπου (της DG και CA1), ήταν «ασυγχρόνιστοι» στα επιληπτικά αλλά όχι στα υγιή πειραματόζωα. Δεν υπήρχε δηλαδή χρονική ακρίβεια στην επικοινωνία νευρικών κυκλωμάτων στο εσωτερικό του ιππόκαμπου η οποία όμως είναι κρίσιμη για την ομαλή λειτουργία του. Η δυσλειτουργία αυτή που δημιουργείται από την επιληψία επηρεάζει αρνητικά τις ικανότητες χωρικής πλοήγησης.
Η ερευνητική αυτή εργασία βασίστηκε σε πλήθος διαφορετικών πειραμάτων και μεθόδων. Οι ερευνητικές ομάδες των Δρ. Golshani και Shuman, χρησιμοποιώντας ένα καινοτόμο, ασύρματο μίνι-μικροσκόπιο, κατέγραψαν την εγκεφαλική δραστηριότητα, καθώς τα πειραματόζωα έτρεχαν σε στατικούς διάδρομους εμπλουτισμένους με διάφορα οπτικά και ακουστικά ερεθίσματα. Η εργαστηριακή ομάδα της δρ. Ποϊράζη ανέλαβε την ανάπτυξη των υπολογιστικών μοντέλων, με στόχο τη θεωρητική ανάλυση των αποτελεσμάτων, καθότι οι πειραματικές τεχνικές του πάγκου συναντούν φραγμούς που δοκιμάζουν τα όρια ακόμη και των πιο σύγχρονων τεχνολογιών. Με τη χρήση υπολογιστικών μοντέλων, η ομάδα του ΙΤΕ-ΙΜΒΒ έδειξε ότι ο «αποσυγχρονισμός» των νευρικών κυκλωμάτων ανάμεσα στις υπο-περιοχές του ιππόκαμπου επιφέρει αλλοιώσεις στα χαρακτηριστικά των χωρικών κυττάρων, οι οποίες με τη σειρά τους επηρεάζουν αρνητικά τις ικανότητες χωρικής πλοήγησης.
Η σημαντική αυτή ανακάλυψη αποτελεί το έναυσμα για την καλύτερη κατανόηση των δυσλειτουργιών που σχετίζονται με την επιληψία, και αναμένεται να οδηγήσει σε νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις για τη σοβαρή αυτή νευρολογική νόσο.
Πηγή:
Shuman, T., Aharoni, D., Cai, D.J. et al. Breakdown of spatial coding and interneuron synchronization in epileptic mice. Nature Neuroscience (2020). doi:10.1038/s41593-019-0559-0
Περισσότερες πληροφορίες:
Δρ. Παναγιώτα Ποϊράζη
Διευθύντρια Ερευνών, IMBB-ΙΤΕ
Email: poirazi@imbb.forth.gr | Τηλ.: (+30) 2810 391139
Ιστοσελίδα εργαστηρίου: www.dendrites.gr
