Οι ερευνητές του Human Brain Project ανέπτυξαν μια νέα μεθοδολογία για τον υπολογισμό της καθυστέρησης της διάδοσης του σήματος στον εγκέφαλο ασθενών που πάσχουν από σκλήρυνση κατά πλάκας, μια χρόνια φλεγμονώδη νόσο που επηρεάζει περισσότερους από 2 εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως.
Σκλήρυνση κατά πλάκας
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο Journal of Neuroscience από ερευνητές στο Institut de Neurosciences des Systèmes, Μασσαλία, Γαλλία και του Πανεπιστημίου της Νάπολης Παρθενόπη και του Πανεπιστημίου της Καμπανίας, Καζέρτα στην Ιταλία. Στη σκλήρυνση κατά πλάκας, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού του σώματος επιτίθενται στη μυελίνη, ένα μονωτικό περίβλημα που καλύπτει όλους τους νευρώνες. Η μυελίνη εξυπηρετεί παρόμοιο σκοπό με το πλαστικό που μονώνει τα ηλεκτρικά καλώδια, κάνοντας την ηλεκτρική ενέργεια να ταξιδεύει πιο γρήγορα.
Μια βλάβη στο στρώμα μυελίνης στον εγκέφαλο προκαλεί επιβράδυνση των ηλεκτρικών σημάτων, μεταφράζοντας σε καθυστερημένη επικοινωνία μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου και μειωμένες ή διακυβευμένες ικανότητες. Η μέτρηση της ακριβούς επίδρασης της μυελικής βλάβης μπορεί να βοηθήσει τους γιατρούς να παρέχουν μια εξατομικευμένη προσέγγιση στους ασθενείς.
Αυτό είναι πιο δύσκολο από όσο φαίνεται για τη σκλήρυνση κατά πλάκας: «Αυτή η ασθένεια είναι ένα διαγνωστικό παράδοξο», εξηγεί ο Pierpaolo Sorrentino, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Υπάρχουν ασθενείς των οποίων οι μαγνητικές τομογραφίες δείχνουν εκτεταμένη υποβάθμιση της μυελίνης, αλλά δεν παρουσιάζουν αντίστοιχη βλάβη, και άλλοι που παρουσιάζουν μικρή προφανή βλάβη, αλλά εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν σημαντικά προβλήματα. Συχνά δεν είμαστε σε θέση να το καταλάβουμε κοιτάζοντας απλώς τις σαρώσεις».
Η διέγερση του εγκεφάλου για τη μέτρηση της καθυστέρησης σε πραγματικό χρόνο μεταξύ των περιοχών δεν είναι επίσης αποτελεσματική όταν προσπαθείτε να εκτιμήσετε τις καθυστερήσεις πολλών εγκεφαλικών συνδέσεων και όχι μόνο μιας: το σήμα καταλήγει να είναι πολύ μπερδεμένο για να είναι αξιόπιστος δείκτης διάδοσης.
Αντίθετα, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια μέθοδο για τη μέτρηση της καθυστέρησης που δεν περιλαμβάνει άμεση διέγερση, αλλά χρησιμοποιεί τις νευρωνικές χιονοστιβάδες (εκρήξεις δραστηριότητας που συμβαίνουν σε καταρράκτες) που ταξιδεύουν αυθόρμητα στον εγκέφαλο. «Αυτές οι αυθόρμητες εκρήξεις δραστηριότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση του χρόνου που χρειάζεται ένα σήμα για να ταξιδέψει στις δέσμες λευκής ύλης που συνδέουν δύο περιοχές του εγκεφάλου και στη συνέχεια να το συγκρίνουν με υγιείς μάρτυρες χωρίς καμία μυελική βλάβη», λέει ο Sorrentino.
«Με το να μην παρεμβαίνουμε άμεσα στο σήμα, μπορούμε σε λίγα λεπτά να υπολογίσουμε την καθυστέρηση μεταξύ των περισσότερων ζευγαριών των περιοχών του εγκεφάλου και στη συνέχεια να την ενσωματώσουμε με αυτό που μας δείχνουν οι μαγνητικές τομογραφίες». Εκτός από την ενημέρωση της θεραπείας, η μέθοδος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση των εικονικών μοντέλων εγκεφάλου ασθενών για να αυξηθεί περαιτέρω το επίπεδο εξατομίκευσης. Η μοντελοποίηση εγκεφάλου μεγάλης κλίμακας τυπικά προϋποθέτει σταθερή ταχύτητα σήματος στις άκρες, αλλά αυτό δεν ισχύει ακριβώς ακόμη και σε έναν υγιή εγκέφαλο.
«Είμαστε πλέον σε θέση να προσθέσουμε τον παράγοντα χρονικής καθυστέρησης σε αυτές τις προσομοιώσεις, βελτιώνοντας τα διαγνωστικά και προγνωστικά εργαλεία που είναι διαθέσιμα στους γιατρούς και τους ασθενείς τους», καταλήγει ο Sorrentino.