Η κατανόηση του τρόπου που οι νευρώνες οργανώνονται και συνεργάζονται για να ενορχηστρώσουν νευρολογικές λειτουργίες, από την αναπνοή μέχρι τη σκέψη, αποτελεί εδώ και δεκαετίες έναν από τους βασικούς στόχους της νευροεπιστήμης.
Ιστορικά, η έρευνα επικεντρωνόταν σε μεμονωμένους νευρώνες ή μικρούς υποπληθυσμούς, βάσει προκαθορισμένων υποθέσεων, περιορίζοντας την ανακάλυψη πιο πολύπλοκων και αινιγματικών νευρωνικών αρχιτεκτονικών.
Την τελευταία εικοσαετία, η έλευση τεχνολογιών υψηλής απόδοσης, όπως η οπτογενετική, η χημειογενετική και η απεικόνιση ασβεστίου, επέτρεψε την ακριβή καταγραφή και χειρισμό συγκεκριμένων νευρωνικών υποπληθυσμών σε θηλαστικά, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο ολιστικές μελέτες. Παράλληλα, τεχνικές καθαρισμού ιστών και μικροσκοπίας φωτεινού φύλλου επέτρεψαν την τρισδιάστατη απεικόνιση ολόκληρου του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού με εξαιρετική λεπτομέρεια, ενώ υπολογιστικά πλαίσια πλέον αναλύουν μεγάλα σύνολα δεδομένων για την ανίχνευση κρίσιμων νευρωνικών υποπληθυσμών.
Άτλαντες ολόκληρου του εγκεφάλου σε ποντίκια, για παράδειγμα, αποκάλυψαν εκπληκτικές λειτουργίες: ο πυρήνας ξιφοειδής του θαλάμου συνδέθηκε με την αναζήτηση τροφής σε ψυχρές συνθήκες, ενώ ο πλάγιος υποθάλαμος βρέθηκε καθοριστικός για την ανάκαμψη της βάδισης μετά από βλάβη στον νωτιαίο μυελό, οδηγώντας σε νέες θεραπείες βαθιάς εγκεφαλικής διέγερσης.
Παρά την πρόοδο, οι άτλαντες ολόκληρου του εγκεφάλου δεν μπορούν ακόμα να αποκαλύψουν πλήρως τη μοριακή ταυτότητα των νευρωνικών υποπληθυσμών. Εδώ έρχεται η μονοκυτταρική και η χωρική μεταγραφωμική, που επιτρέπουν την πλήρη ανάλυση των γονιδιακών προγραμμάτων μεμονωμένων νευρώνων και την τοποθέτησή τους στο χώρο του εγκεφάλου, αναδεικνύοντας την ποικιλία και τη λειτουργική σημασία των υποπληθυσμών.
Η συνδυαστική χρήση αυτών των τεχνολογιών με γενετικά καθοδηγούμενους πειραματικούς χειρισμούς, όπως η σίγαση ή η ενεργοποίηση συγκεκριμένων υποπληθυσμών, η απεικόνιση των συνδετομών τους και οι ηλεκτροφυσιολογικές καταγραφές, επιτρέπει πλέον τον εντοπισμό αιτιώδους ρόλου και υπολογιστικής λογικής κάθε νευρωνικού υποπληθυσμού σε πολύπλοκες λειτουργίες και ασθένειες.
Το μέλλον της νευροεπιστήμης φαίνεται να βρίσκεται στον συνδυασμό απεικόνισης ολόκληρου του εγκεφάλου με μονοκυτταρική και χωρική μεταγραφωμική σε μία ενιαία μεθοδολογία. Αυτό θα δώσει τη δυνατότητα για πλήρη και αμερόληπτη χαρτογράφηση των νευρωνικών αρχιτεκτονικών που ρυθμίζουν τόσο τη φυσιολογική όσο και τη διαταραγμένη νευρολογική λειτουργία, φέρνοντας τη μελέτη του εγκεφάλου σε μια νέα, ολοκληρωμένη εποχή.
Ακολουθήστε μας και στο Google news, και στο Youtube και κάντε εγγραφή στο ενημερωτικό μας δελτίο.