Θα ελέγχουν τον εγκέφαλο από μακρυά

Μέχρι χθες μιλούσαμε για εγκεφαλικά εμφυτεύματα αναφερόμενοι σε nano chips και νανο- ηλεκτρόδια...

Η νευροβιοτεχνολογία κλάδος της οποίας είναι και η optogenetics έχει προχωρήσει όχι μόνο ως προς την έρευνα αλλά και ως προς τις "εφαρμογές". Φυσικά τα επιτεύγματα αυτά της ανθρώπινης σοφίας ενδεχομένως θα ανακουφίσουν πολλές κατηγορίες πασχόντων συνανθρώπων μας.

Ξέροντας ωστόσο ότι οι εταιρείες σαν π.χ την "Digital Angel corp."("ψηφιακός Άγγελος") η οποία δραστηριοποιείται στην έρευνα και παραγωγή και εμφυτεύσιμων microchip ,δεν δίνουν τα ωραία τους δισεκατομύρια στην έρευνα απο φιλανθρωπία και δεδομένου ότι η προσδοκία για υπερκέρδη δεν είναι πλέον το κυρίως ζητούμενο στον "νέο καπιταλισμό" αλλά ο απόλυτος έλεγχος των "υποκειμένων", δεν είναι δύσκολο να αντιληφθούμε ποιός είναι ο πραγματικός σκοπός της ανάπτυξης τέτοιου είδους επιστημονικών εφαρμογών.

(Το κείμενο βασίστηκε σε ένα άρθρο του Leonard Mlodinow,που δημοσιεύθηκε στις 7/1/2013 στην ιστοσελίδα του CNN-O Leonard Mlodinow διδάσκει στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια.)

- Ο πιο 'καυτός" τομέας στην επιστήμη την τελευταία δεκαετία είναι αυτός της "νευροεπιστήμης".

Η έκρηξη στον τομέα της έρευνας, για την κατανόηση της λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου, σε μεγάλο βαθμό τροφοδοτήθηκε από μια νέα τεχνολογία που ονομάζεται λειτουργική μαγνητική τομογραφία (fMRI), η οποία έγινε ευρέως διαθέσιμη στη δεκαετία του 1990.

Λοιπόν προσέξτε!

Μια άλλη τεχνολογία στην οποία βασίζεται η επανάσταση στην νευροεπιστήμη είναι στα σκαριά.

Είναι η τεχνολογία που περιγράφεται με την ονομασία "optogenetics" την οποία απο εδώ και στο εξής θα συναντούμε πολύ συχνά.

Ο Francis Crick και οι συνεργάτες του James Watson και Rosalind Franklin, ερευνώντας τη δομή του DNA, πρότειναν ότι οι νευροεπιστήμονες θα πρέπει να επιδιώξουν να μάθουν τον ή τους τρόπους με τους οποίους θα είναι δυνατός ο έλεγχος συγκεκριμένων κυττάρων στον εγκέφαλο:

"Φανταστείτε στο μέλλον η νευροεπιστήμη να δίνει την δυνατότητα σε κάποιους να επεμβαίνουν εξωτερικά στην λειτουργία των νευρώνων του εγκεφάλου ενός ζώου.Αυτό θα τος έδινε θεωρητικά την δυνατότητα να το διαχειρίζονται απο μακρυά σαν ένα είδος ζωντανού ρομπότ".

Αν λοιπόν το 1979 μπορούσε κάποιος να κάνει μιά "χρονική μετακίνηση" 30 χρόνια προς τα εμπρός, θα έβλεπε πως η σημερινή τεχνολογία optogenetics όλα αυτά τα έχει μετατρέψει απο "επιστημονική φαντασία" σε πραγματικότητα.

Μια προφανής λύση θα ήταν να εμφυτευθεί ένα... μικροσκοπικό ηλεκτρόδιο στον εγκέφαλο του ζώου ώστε να διεγείρονται τα κύτταρα με τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας.

Σήμερα αν και υπάρχουν μικροσκοπικά ηλεκτρόδια που μπορούν να εμφυτευθούν στον εγκέφαλο δεν βοηθούν διότι εξακολουθούν να είναι πολύ "αργά" στην μεταφορά δεδομένων με την μορφή ηλεκτρικών σημάτων.

Ο Crick σκέφτηκε ότι το φως θα μπορούσε να είναι το εργαλείο, εκτίμηση που τελικά αποδείχτηκε αληθινή.

Η Optogenetics περιλαμβάνει την εισαγωγή οπτικών ινών- εργαλείων στον εγκέφαλο ενός ζώου, με σκοπό τον έλεγχο των νευρώνων-στόχων χρησιμοποιώντας παλμούς φωτός σαν εξωτερικό ερέθισμα.

Παρ΄όλα αυτά η απάντηση στο πως μπορείς να ελέγχεις εξωτερικά τους εγκεφαλικούς νευρώνες , δεν έρχεται μόνο απο την χρήση των φωτο-παλμών.

Προκειμένου η μέθοδος αυτή να λειτουργήσει , θα πρέπει οι νευρώνες να επαν-κατασκευαστούν έτσι ώστε να αντιδρούν στο φως και αυτή η ...επανακατασκευή κατέστη δυνατή με την εκπληκτική (!)ανακάλυψη μιας πρωτεΐνης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάνοντας τους νευρώνες του εγκεφάλου "ειδικά" φωτοευαίσθητους.

Η "φωτοευαίσθητη" πρωτεΐνη δεν υπάρχει εξ αρχής στους φυσιολογικούς νευρώνες, έτσι οι επιστήμονες σχεδίασαν ένα τρόπο για να μπορεί να παραχθεί απο το ίδιο το νευρικό κύτταρο εκ των υστέρων. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω ενός είδους γονιδίου το οποίο "εμφυτεύεται" στο κύτταρο με μία μέθοδο που ονομάζεται "διαμόλυνση" και στην οποία χρησιμοποιούνται ιοί - φορείς. Έτσι λοιπόν όταν ο ιός "μολύνει" το νευρώνα -στόχο θα εναποθέσει σε αυτόν το γενετικό υλικό το οποίο με τη σειρά του θα εξαναγκάσει το νευρώνα να αρχίσει την παραγωγή της "ειδικά φωτοευαίσθητης" πρωτεϊνης .

Σε γενικές γραμμές έτσι επιτυγχάνεται η γενετική τροποποίηση της λειτουργίας των εγκεφαλικών νευρώνων, οι οποίοι θα ενεργοποιούνται και θα απενεργοποιούνται κατά την βούληση του "χειριστή" ή του "προγράμματος" μιας εξωτερικής μονάδας η οποία θα ελέγχει απο μακρυά (ακόμα και μέσω δορυφόρου) την λειτουργία των προεμφυτευμένων φωτοδιεγερτών και οπτικών ινών στον εγκέφαλο του υποκειμένου .

Η συνδυασμένη λοιπόν χρήση της οπτικής και της γενετικής έδωσαν το όνομα optogeneticsσε αυτήν την τεχνολογία, στην οποία το "συναρπαστικό" δεν είναι το «πώς», αλλά το "τι" κάνει.

Δεδομένου ότι η χαρτογράφηση του εγκεφάλου έχει προοδεύσει απίστευτα, δεν μπορεί να θεωρείται ανέφικτη η δυνατότητα ελέγχου ειδικών ομάδων νευρώνων μέσω της optogenetics

Τον περασμένο χρόνο η τεχνολογία αυτή ήδη είχει αρχίσει να αποδίδει ...καρπούς, και παρά την πρόσφατη εφεύρεση της, ένα βραβείο Νόμπελ δεν φαίνεται να είναι μακριά.

Σε μια εφαρμογή των optogenetics, οι επιστήμονες διερευνούν πώς οι νευρώνες παράγουν την ντοπαμίνη, ενός νευροδιαβιβαστή ο οποίος μπορεί να επιδράσει στην δημιουργία συναισθημάτων ανταμοιβής και ευχαρίστησης.

Η ντοπαμίνη είναι μια απλή οργανική ουσία που ανήκει στην οικογένεια των κατεχολαμίνων. Στον εγκέφαλο δρα ως νευροδιαβιβαστής, μια ουσία που χρησιμοποιείται από τα νευρικά κύτταρα για να επικοινωνούν μεταξύ τους. Στον άνθρωπο έχουν αναγνωριστεί πέντε υποδοχείς ντοπαμίνης, οι D1, D2, D3, D4 και D5. Παράγεται σε αρκετές περιοχές του εγκεφάλου, κυρίως στη μέλαινα ουσία και στη κοιλιακή καλύπτρα.

Η ντοπαμίνη συμμετέχει ενεργά στα συστήματα του εγκέφαλου που σχετίζονται στις πράξεις με ένα σκοπό, αφού μελέτες τέτοιων δράσεων έχουν δείξει ότι αυξάνουν τη μεταφορά ντοπαμίνης μέσα στον εγκέφαλο. Αρκετές δραστικές ουσίες όπως η κοκαΐνη και η μεταμφεταμίνη δρουν στους ίδιους υποδοχείς με τη ντοπαμίνη. Αρκετές ασθένειες έχουν βρεθεί ότι σχετίζονται με βλάβες στο σύστημα της ντοπαμίνης. Η νόσος του Πάρκινσον, μια κατάσταση που σχετίζεται με τρόμο και δυσκαμψία, οφείλεται στην εκφύλιση των νευρώνων που εκκρίνουν ντοπαμίνη στη μέλαινα ουσία. Άλλες ασθένειες περιλαμβάνουν τη σχιζοφρένεια και το σύνδρομο ελλειματικής προσοχής και υπερκινητικότητας.

Επίσης έχει δειχθεί ότι το σύστημα της ντοπαμίνης ενεργοποιείται σε στιγμές απόλαυσης και καλής διάΘεσης. Η βασική δομή της είναι η σεροτονίνη η οποία, ανάλογα σε τι επίπεδα βρίσκεται (χαμηλά ή υψηλά) επηρεάζει την ψυχική διάθεση. Σε μια από τις σχετικές έρευνες βρέθηκε ότι όταν εθελοντές άκουγαν μουσική που τους άρεσε, τα επίπεδα ντοπαμίνης στον οργανισμό τους αυξάνονταν. Για να μετρήσουν οι ερευνητές πότε απελευθερωνόταν ντοπαμίνη, κατέγραψαν πότε οι εθελοντές ανατρίχιαζαν. Στην ίδια μελέτη έγινε χρήση λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας, η οποία έδειξε ότι η έκκριση ντοπαμίνης αυξανόταν κατά 9% όταν οι εθελοντές άκουγαν μουσική που τους άρεσε.

Τελειώνοντας το άρθρο του ο συγγραφέας αφού περιγράφει πως μπορεί η τεχνολογία "optogenetics" να δώσει λύσεις στα προβλήματα της θεραπείας ψυχιατρικών και νευρολογικών νόσων (σχιζοφρενεια , νόσος του Πάρκινσον κλπ) τονίζει με έμφαση ότι χρειάστηκαν δεκαετίες του ώστε το όραμα Crick να αποδώσει καρπούς. Αλλά τώρα που είναι εδώ, η optogenetics προορίζεται να αλλάξει τον τρόπο που αντιμετωπίζουμε την ψυχική ασθένεια, και, ακόμη, τελικά τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε τον εαυτό μας ως ανθρώπινα όντα.