Από την ανακάλυψή τους το 2004, τα κύτταρα πλέγματος στον εγκέφαλο, τα οποία είναι σημαντικά για τον προσανατολισμό μας, θεωρούνταν ως ένα είδος "GPS στο κεφάλι".

Τώρα όμως, επιστήμονες του Γερμανικού Κέντρου Έρευνας για τον Καρκίνο (DKFZ) και του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου της Χαϊδελβέργης, αποδεικνύουν ότι οι κύτταρα θέσης λειτουργούν με πολύ μεγαλύτερη ευελιξία από ό,τι θεωρούταν μέχρι τώρα.

Σε πειράματα με ποντίκια, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι προσαρμόζουν τη δραστηριότητά τους σε διαφορετικά σημεία αναφοράς ανάλογα με την κατάσταση. Αντί να παρέχουν ένα άκαμπτο παγκόσμιο πλέγμα, εναλλάσσονται δυναμικά μεταξύ διαφορετικών πλαισίων αναφοράς.

Η ικανότητα να προσανατολίζεται κανείς στο χώρο και να επιστρέφει με ασφάλεια στο σημείο εκκίνησης είναι ζωτικής σημασίας για την επιβίωση των ανθρώπων και των ζώων.

Είτε στην αναζήτηση τροφής, είτε σε πεζοπορίες, είτε στην καθημερινή ζωή, ο εγκέφαλός μας δημιουργεί συνεχώς εσωτερικούς χάρτες που μας δείχνουν το δρόμο.

Ρόλο - κλειδί σε αυτό παίζουν τα λεγόμενα κύτταρα πλέγματος, η ανακάλυψη των οποίων τιμήθηκε το 2014 με το Νόμπελ Ιατρικής. Αυτά τα νευρικά κύτταρα, που βρίσκονται στην περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται "ενδορινικός φλοιός", πυροδοτούνται σε ένα τακτικό μοτίβο και μέχρι τώρα θεωρούνταν ως ένα είδος "εσωτερικού GPS" με σταθερές, παγκόσμιες συντεταγμένες.

Μια ερευνητική ομάδα υπό την καθοδήγηση των δύο επικεφαλής της μελέτης Hannah Monyer και Kevin Allen στο Γερμανικό Κέντρο Έρευνας για τον Καρκίνο (DKFZ) και στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Χαϊδελβέργης, δείχνει τώρα ότι τα πλέγματα δεν λειτουργούν καθόλου τόσο άκαμπτα, όπως υποτίθεται για χρόνια.

Αντίθετα, προσαρμόζονται με ευελιξία και αλλάζουν - ανάλογα με την κατάσταση - μεταξύ διαφορετικών συστημάτων αναφοράς. Έτσι γίνεται σαφές ότι ο εγκέφαλος δεν πλοηγείται με ένα αμετάβλητο παγκόσμιο πλέγμα, αλλά λειτουργεί με διάφορους τοπικούς χάρτες, οι οποίοι ενεργοποιούνται ανάλογα με την εργασία.

Ποντίκια στο λαβύρινθο

Για να κατανοήσουν καλύτερα αυτές τις διαδικασίες, οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια ειδική εργασία πλοήγησης για τα ποντίκια. Τα ζώα έπρεπε να βρουν ένα τυχαία τοποθετημένο αντικείμενο - στόχο - ένα μικρό μοχλό - από ένα ασφαλές σημείο εκκίνησης.

Αφού πίεζαν το μοχλό, λάμβαναν μια ανταμοιβή και έπρεπε να επιστρέψουν στο σημείο εκκίνησης. Αυτή η εργασία πραγματοποιήθηκε τόσο υπό φως όσο και σε απόλυτο σκοτάδι.

Εν τω μεταξύ, οι ερευνητές κατέγραψαν τη δραστηριότητα χιλιάδων νευρικών κυττάρων στον ενδορινικό φλοιό με λεπτά ηλεκτρόδια και την συνδύασαν με σύγχρονες μεθόδους τεχνητής νοημοσύνης για να προβλέψουν τα σήματα κίνησης σε πραγματικό χρόνο.

Το εσωτερικό πλέγμα μετατρέπεται σε νέο σημείο αναφοράς

Οι αξιολογήσεις έδειξαν ότι τα συνηθισμένα τακτικά μοτίβα πλέγματος των κυττάρων πλέγματος εξαφανίστηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της εργασίας. Αντ' αυτού, τα κύτταρα "αγκυροβόλησαν" το πλέγμα τους σε διάφορα σημεία αναφοράς: κατά τη διάρκεια της αναζήτησης, προσανατολίστηκαν στην αρχική θέση, και αφού έφτασαν στο μοχλό, μετατρέψαν ξαφνικά το εσωτερικό τους πλέγμα σε αυτό το νέο σημείο αναφοράς.

Αυτή η γρήγορη εναλλαγή μεταξύ πολλών χαρτών γίνεται μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα – ένας μηχανισμός που μέχρι τώρα ήταν άγνωστος. Αυτή η ευέλικτη προσαρμογή επιτρέπει στα ζώα να βρίσκουν το δρόμο της επιστροφής χωρίς εξωτερικά ορόσημα

"Το αποτέλεσμα μας έρχεται σε αντίθεση με τις τρέχουσες θεωρίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα πλέγματος υποστηρίζουν την πλοήγηση. Τα δεδομένα μας δείχνουν ότι τα κύτταρα πλέγματος λειτουργούν περισσότερο ως ένα τοπικό σύστημα εντοπισμού θέσης και όχι ως GPS, εξηγεί ο συν-επικεφαλής της μελέτης, Kevin Allen.

Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο προσανατολισμός των εσωτερικών χαρτών "παρασύρθηκε" ελαφρώς κατά τη διάρκεια μακρών διαδρομών αναζήτησης. Παραδόξως, αυτή η παρασυρόμενη κίνηση προέβλεψε την κατεύθυνση που τα ζώα θα ακολουθούσαν στη συνέχεια για να επιστρέψουν στο σπίτι τους.

Στενή σχέση μεταξύ μνήμης και προσανατολισμού

"Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι ο εγκέφαλος δεν διαθέτει ένα άκαμπτο σύστημα πλοήγησης, αλλά χρησιμοποιεί μια εξαιρετικά ευέλικτη στρατηγική για να προσανατολίζεται ανάλογα με το περιβάλλον", εξηγεί η Hannah Monyer.

"Αυτή η γνώση μας βοηθά να κατανοήσουμε γιατί ο χωρικός προσανατολισμός μπορεί να διαταραχθεί σε ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ – και πώς θα μπορούσαμε να αναγνωρίσουμε τέτοιες αλλαγές νωρίτερα στο μέλλον".

Πηγές:
Γερμανικό Κέντρο Έρευνας για τον Καρκίνο

Ειδήσεις υγείας σήμερα
Κουραμπιέδες, μελομακάρονα και μια αίσθηση ανεκπλήρωτου
Το πρώτο και μοναδικό βιο - ομοειδές φάρμακο για την πολλαπλή σκλήρυνση μπαίνει στις ΗΠΑ
Ι. Βαρδακαστάνης: Το αναπηρικό κίνημα συνεχίζει να αγωνίζεται και να διεκδικεί