Πυρηνικές βόμβες φωτίζουν τα μυστήρια του εγκεφάλου. Atomic Bombs Help Solve Brain Mystery

Οι πυρηνικές βόμβες λύνουν το μυστήριο της γέννησης νέων νευρώνων. Nuclear fallout. Radioactive carbon-14 atoms released by atomic bombs are helping scientists determine the birthdays of new neurons in the hippocampus (inset). Credit: Spalding et al., Cell (2013);(inset) Weissman, Livet, Sanes, and Lichtman/Harvard University

Μπορεί μια ατομική βόμβα να έχει σχέση με τον εγκέφαλο και μάλιστα ενός ανθρώπου που γεννήθηκε δεκαετίες μετά την έκρηξή της; Όσο κι αν φαίνεται παράξενο, μια διεθνής επιστημονική ομάδα χρησιμοποίησε στοιχεία από τις πυρηνικές δοκιμές του Ψυχρού Πολέμου στις δεκαετίες του ΄50 και του ΄60 για να αποδείξει ότι οι εγκέφαλοι των ενήλικων ανθρώπων συνεχίζουν να γεννούν νέα κύτταρα (νευρώνες).

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Γιόνας Φρίζεν και την Κίρστι Σπάλντινγκ του σουηδικού πανεπιστημιακού Ινστιτούτου Καρολίνσκα της Στοκχόλμης, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό βιολογίας «Cell» (Κύτταρο), σύμφωνα με το «Science», θέλησαν να δώσουν μια οριστική απάντηση στο επίμαχο έως τώρα ερώτημα αν ο ενήλικος εγκέφαλος γεννά νέα κύτταρα, κάτι που έχει αποδειχτεί σε πειραματόζωα, αλλά όχι στους ανθρώπους με βεβαιότητα.

Εδώ και χρόνια είναι γνωστό ότι οι νευρώνες, υπό την επίδραση των νέων εμπειριών και του ερεθισμάτων του περιβάλλοντος, δημιουργούν συνεχώς νέες διασυνδέσεις (συνάψεις) μεταξύ τους καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής (η λεγόμενη «πλαστικότητα» του εγκεφάλου). Όμως δεν ήταν εξίσου σίγουρο ότι νέα νευρικά κύτταρα δημιουργούνται εκ του μηδενός από τη γέννηση έως τον θάνατο του ανθρώπου.

A medium spiny neuron with extensive dendrites, or projections that enable it to communicate with other brain cells.

Οι επιστήμονες έδειξαν πλέον ότι όντως ένας σημαντικός αριθμός νέων νευρώνων δημιουργείται καθημερινά στον ιππόκαμπο, τη ζωτική για τη συνειδητή μνήμη και τη μάθηση, περιοχή του εγκεφάλου. Η τεχνική τους ήταν πολύ πρωτότυπη, επειδή βασίστηκε στη μέτρηση της ποσότητας του άνθρακα-14 που έχει εισέλθει στον οργανισμό των ανθρώπων, εξαιτίας των αλλεπάλληλων επιφανειακών πυρηνικών δοκιμών που έγιναν πριν από περίπου μισό αιώνα.

«Εθεωρείτο για πολύ καιρό ότι γεννιόμαστε με έναν ορισμένο αριθμό νευρώνων και ότι δεν είναι δυνατό να αποκτήσουμε νέους νευρώνες μετά τη γέννησή μας. Δείχνουμε τώρα για πρώτη φορά ότι υπάρχει σημαντική νευρογένεση στον ανθρώπινο ιππόκαμπο σε όλη τη διάρκεια της ζωής», δήλωσε ο Φρίζεν.

Image: Spalding et al./Cell

Οι ερευνητές αξιοποίησαν το γεγονός ότι οι πάνω από 500 πυρηνικές δοκιμές, ιδίως των ΗΠΑ, κατά την περίοδο 1945-1962, απελευθέρωσαν στην ατμόσφαιρα διπλάσιες ποσότητες του ραδιενεργού ισοτόπου άνθρακα-14. Όμως μετά το 1963, όταν απαγορεύτηκαν διεθνώς οι δοκιμές, ο άνθρακας-14 στον αέρα μειώνεται σταδιακά με ένα συγκεκριμένο ρυθμό.

Όταν οι άνθρωποι τρώνε ζώα και φυτά, απορροφούν αυτόν τον άνθρακα στο σώμα τους και στον εγκέφαλό τους. Κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται, χρησιμοποιεί αυτό τον άνθρακα και τον ενσωματώνει στο DNA των νέων κυττάρων που προκύπτουν. Η αναλογία ανάμεσα στο ασταθές ισότοπο του άνθρακα-14 και στο πιο σταθερό ισότοπο του άνθρακα-12 δείχνει πότε ένα κύτταρο έχει γεννηθεί. Έτσι, η ύπαρξη του ραδιενεργού άνθρακα επιτρέπει να γίνει υπολογισμός της χρονολογίας γέννησης νέων νευρώνων με μια τεχνική ανάλογη με αυτή που χρησιμοποιούν οι αρχαιολόγοι για να χρονολογήσουν ένα εύρημα με τη βοήθεια του άνθρακα-14.

Κάνοντας νεκροψίες σε 55 πεθαμένους ανθρώπους (που είχαν δώσει εκ των προτέρων τη συγκατάθεσή τους) και μετρώντας τη συγκέντρωση άνθρακα-14 στο DNA των εγκεφαλικών νευρώνων, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όλα τα εγκεφαλικά κύτταρα δεν έχουν την ίδια ηλικία, αλλά πάνω από το ένα τρίτο ανανεώνονται τακτικά στη διάρκεια της ζωής. Εκτιμάται ότι περίπου 1.400 νέοι νευρώνες προστίθενται κάθε μέρα στους ενήλικους και αυτός ο ρυθμός μειώνεται ελαφρά με το πέρασμα του χρόνου. Επειδή, παράλληλα, μερικοί νευρώνες του ιππόκαμπου πεθαίνουν κάθε μέρα, τελικά ο συνολικός αριθμός τους διατηρείται λίγο-πολύ σε ισορροπία.

Η επιβεβαίωση της αέναης δημιουργίας εγκεφαλικών κυττάρων μπορεί να έχει και ιατρικές προεκτάσεις. Οι ψυχίατροι υποπτεύονται ότι ορισμένες παθήσεις, όπως η κατάθλιψη, οφείλονται σε μειωμένη νευρογένεση στην περιοχή του ιππόκαμπου. Η νέα έρευνα θα μπορούσε, μεταξύ άλλων, να οδηγήσει στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών αντικαταθλιπτικών φαρμάκων.