Τετάρτη, 28 Μαρτίου 2018

Οι μέλισσες κρύβουν «μυστικά» λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου. Honeybee colonies mirror the human brain, say scientists

Τι ανακάλυψαν βρετανοί ερευνητές. Bees operate as a super-organism. A computer simulation study looking at the laws that govern bee nest building found evidence of a ‘hive mind’.

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ ανακάλυψαν ότι παρατηρώντας μια αποικία μελισσών μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα τους βασικούς μηχανισμούς της ανθρώπινης συμπεριφοράς, σύμφωνα με στοιχεία που δημοσίευσαν στο επιστημονικό έντυπο Scientific Reports.

Οι επιστήμονες μελέτησαν ένα θεωρητικό μοντέλο του πως οι μέλισσες αποφασίζουν αν θα χτίσουν μια κυψέλη και αντιμετώπισαν την αποικία ως έναν μοναδικό υπεροργανισμό που επιδεικνύει μια συντονισμένη αντίδραση σε εξωτερικά ερεθίσματα, όμοια με τον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Evidence of a ‘hive mind’ was found among bees, a study concluded (Lewis Whyld/PA)

Η μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο τρόπος που οι μέλισσες «μιλούν» μεταξύ τους και λαμβάνουν αποφάσεις είναι συγκρίσιμος με τον τρόπο που πολλοί ξεχωριστοί νευρώνες στον εγκέφαλο αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Παλαιότερες έρευνες είχαν δείξει ότι ο εγκέφαλος του ανθρώπου και άλλων ζώων ακολουθεί τους λεγόμενους ψυχοφυσικούς νόμους. Μεμονωμένοι εγκεφαλικοί νευρώνες, όμως, δεν υπακούουν σε αυτούς τους νόμους, αν και το κάνει το σύνολο του εγκεφάλου.

Ομοίως, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι ακόμα κι αν μεμονωμένες μέλισσες δεν υπακούουν τους ψυχοφυσικούς νόμους, ο υπεροργανισμός της αποικίας το κάνει.

Το κεντρικό εύρημα λοιπόν είναι ότι οι υπεροργανισμοί μπορεί να υπακούσουν τους ίδιους νόμους με τον ανθρώπινο εγκέφαλο και αυτό είναι σημαντικό διότι σημαίνει ότι ο μηχανισμοί που παράγουν τέτοιους ψυχοφυσικούς νόμους δεν υπάρχουν μόνον στον εγκέφαλο, όπως πίστευαν μέχρι πρότινος οι ερευνητές.

Η διαπίστωση αυτή δίνει τη δυνατότητα στους επιστήμονες να κατανοήσουν τις βασικές αρχές που παράγουν τέτοιους νόμους, μελετώντας υπεροργανισμούς, όπως οι αποκίες μελισσών, πράγμα πολύ απλούστερο από την παρατήρηση εγκεφαλικών νευρώνων σε πραγματικό χρόνο, όταν για παράδειγμα λαμβάνεται μια απόφαση.

Η μελέτη θα βοηθήσει επίσης στην καλύτερη κατανόηση και εξερεύνηση των νόμων του εγκεφάλου, όπως ο νόμος του Pieron, ο νόμος του Hicks και ο νόμος του Weber.

Ο νόμος του Pieron θεωρεί ότι ο εγκέφαλος είναι ταχύτερος στη λήψη αποφάσεων μεταξύ δύο επιλογών υψηλής ποιότητας. Ο εγκέφαλος είναι βραδύτερος όταν οι δύο επιλογές είναι χαμηλής ποιότητας. 

Hives are chosen via collective decision making.

Όταν παρατήρησαν την αποικία των μελισσών οι ερευνητές παρατήρησαν ότι ήταν ταχύτερη στην λήψη απόφασης μεταξύ δύο σημείων υψηλής ποιότητας για το χτίσιμο της κυψέλης.

Ομοίως ο νόμος του Hick υποστηρίζει ότι ο εγκέφαλος είναι βραδύτερος στη λήψη αποφάσεων όταν ο αριθμός των επιλογών είναι αυξημένος. Στην παρούσα μελέτη διαπιστώθηκε ότι το μελίσσι ήταν βραδύτερο στη λήψη απόφασης όταν όντως είχαν πολλές επιλογές σημείων για να φτιάξουν την κυψέλη τους.

Ο νόμος του Weber υποστηρίζει ότι ο εγκέφαλος μπορεί να επιλέξει την καλύτερης ποιότητας επιλογή όταν υπάρχουν ελάχιστες ποιοτικές διαφορές μεταξύ των επιλογών. Πράγματι στο συγκεκριμένο μοντέλο μελέτης με τις μέλισσες παρατηρήθηκε μια γραμμική σχέση μεταξύ ελάχιστης ποιοτικής διαφοροποίησης μεταξύ των σημείων για κυψέλη και την κατά μέσο όρο ποιότητα.

«Η μελέτη είναι εντυπωσιακή γιατί δείχνει ότι μια αποικία μελισσών υπακούει στους ίδιους νόμους με τον ανθρώπινο εγκέφαλο όταν πρόκειται για τη λήψη αποφάσεων. Επίσης ενισχύει τη θεωρία ότι τα μελίσσια είναι σχεδόν όμοια με ολοκληρωμένους οργανισμούς, και συντίθενται από έναν μεγάλο αριθμό πλήρως ανεπτυγμένων και αυτόνομων μονάδων που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να παραχθεί μια συλλογική αντίδραση», σχολιάζει ο Δρ Αντρέα Tζιοβάννι Ρέινα, ερευνητής στο Τμήμα Επιστήμης Ηλεκτρονικών Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Σέφιλντ.




Επιστήμονες ανακάλυψαν ένα νέο όργανο του ανθρώπινου σώματος. Scientists Have Discovered a New Organ in the Human Body


Παίζει ρόλο στις κοινές παθήσεις όπως ο καρκίνος. Researchers have identified a previously unknown feature of human anatomy with implications for the function of all organs, most tissues and the mechanisms of most major diseases. A newfound organ, the interstitium, is seen here beneath the top layer of skin, but is also in tissue layers lining the gut, lungs, blood vessels, and muscles. The organ is a body-wide network of interconnected, fluid-filled compartments supported by a meshwork of strong, flexible proteins. Credit: Illustration by Jill Gregory. Printed with permission from Mount Sinai Health System, licensed under CC-BY-ND.

Ένα νέο όργανο ανακοίνωσαν ότι ανακάλυψαν επιστήμονες στις ΗΠΑ -μεταξύ των οποίων ένας ελληνικής καταγωγής γαστρεντερολόγος- το οποίο ήταν άγνωστο έως τώρα και που φαίνεται να παίζει ρόλο σε διάφορες κοινές παθήσεις όπως ο καρκίνος.

Το όργανο απαρτίζεται από ένα δίκτυο καναλιών μεταφοράς υγρών μέσα στο σώμα, το οποίο, μεταξύ άλλων, πιθανώς χρησιμοποιούν και τα καρκινικά κύτταρα για την εξάπλωσή τους. Για «μια λεωφόρο μετακινούμενου υγρού» έκαναν λόγο οι επιστήμονες, οι οποίοι έκαναν την ανακάλυψη τυχαία στη διάρκεια γαστρεντερολογικών ενδοσκοπήσεων ρουτίνας.

The interstitium, scientists found, is under our skin and between our organs. Understanding it may eventually help treat disease. Asterisks denote collagen bundles (top left). An arrow points to a cell (top right). Darker blue shows collagen bundles, and light blue reveals what may be elastin (bottom left). Elastin fibers shown in black run along collagen bundles shown in pink (bottom right). PHOTOGRAPH BY NEIL THEISE AND DAVID CARR-LOCKE, SCIENTIFIC REPORTS

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή παθολογίας Νιλ Θάιζε της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης και τον Πέτρο Μπενιά της Ιατρικής Σχολής Icahn του Όρους Σινά και του Ιατρικού Κέντρου Mount Sinai Beth Israel της Ν. Υόρκης, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Scientific Reports», σύμφωνα με το «New Scientist» και τη βρετανική «Ιντιπέντεντ», εκτιμούν ότι το νέο όργανο περιέχει περίπου το ένα πέμπτο του συνολικού όγκου των υγρών του ανθρωπίνου σώματος.

«Η ανακάλυψη μπορεί να επιφέρει δραματικές προόδους στην ιατρική», δήλωσε ο Θάιζε και τόνισε ότι το υγρό του οργάνου «είναι δυνατό να αποτελέσει ένα ισχυρό διαγνωστικό εργαλείο». Επίσης ίσως ανοίξουν νέοι δρόμοι στη θεραπεία διαφόρων ασθενειών.

Identification of bile duct reticular pattern and demonstration of submucosal space. (A,B) pCLE of bile duct after fluorescein injection shows a reticular pattern at a depth of 60–70μm. Scale bar, 20μm. (C–E) Bile duct tissue removed at the time of Whipple surgery was frozen and ex vivo pCLE performed, demonstrating persistence of the reticular pattern. Scale bar, 20μm. (F) Unstained frozen tissue of submucosa of a bile duct imaged by fluorescent microscopy, showing the reticular pattern in this layer of bile duct wall. The “bright” spaces are now dark (fluoresceinated fluid drained in processing and the tissue structures remained stained with residual fluorescein). (G) Masson trichrome of fresh-frozen bile duct shows that the dark bands are collagen bundles (blue) (left). The upper right shows Masson trichrome of a normally processed/fixed bile duct from the same patient, with collapse of spaces and apparent adherence of collagen bundles to each other. Lower right shows the fixed specimen stained with H&E; the thin spaces between collagen layers (arrows) reflect normally fluid-filled spaces that are almost completely collapsed. (H) Frozen (top) and fixed (bottom) bile ducts immunostained with antibodies against CD34 (left, brown) and D2-40 (right, brown) show cells lining the collagen bundles; note that bundles often seem to have a lining cell on one side, but not the other (20×, DAB, hematoxylin). (I) Schematic of the fluid-filled space supported by a network of collagen bundles lined on one side with cells.  Illustration by Jill Gregory. Printed with permission from Mount Sinai Health System, licenced under CC-BY-ND. (https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/legalcode).

Το δίκτυο των καναλιών, το οποίο εκχέεται στο λεμφικό σύστημα, βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια του δέρματος και ανάμεσα στους μυς, διατρέχει την πεπτική οδό, τους πνεύμονες και το ουροποιητικό σύστημα, ενώ περιβάλλει τις αρτηρίες και τις φλέβες. Πιθανώς, κατά τους επιστήμονες, λειτουργεί ως «αμορτισέρ», εμποδίζοντας τη ρήξη των ιστών των οργάνων, των μυών και των αγγείων μετά από κάποιο σοκ.

Οι επιστήμονες του έδωσαν την ονομασία «interstitium» (κάτι σαν «διαμέσιο»). Γιατί όμως έως τώρα ένα τόσο εκτεταμένο όργανο είχε περάσει απαρατήρητο; Επειδή κατά τις συνήθεις διαδικασίες απεικόνισης και επεξεργασίας των ιστών τα κανάλια του εν λόγω οργάνου «στραγγίζουν», ενώ και οι ίνες του κολλαγόνου που βοηθούν το δίκτυο να αποκτήσει στέρεη δομή, καταρρέουν και αυτές.

Έτσι, τα κανάλια φαίνονται σαν το σκληρό τοίχωμα των πυκνών ιστών και όχι ως κανάλια γεμάτα υγρό. Η ανακάλυψή του οργάνου έγινε με τη βοήθεια ενός συνεστιακού ενδομικροσκοπίου λέιζερ, το οποίο «βλέπει» τους ζωντανούς ιστούς.

Εκτός όμως από το να περιβάλλουν και πιθανώς να προστατεύουν τους ιστούς, τα κανάλια του οργάνου φαίνεται να διευκολύνουν και τις μεταστάσεις του καρκίνου. Τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να εισχωρήσουν σε αυτά τα κανάλια και έτσι άμεσα να βρεθούν μέσα στο λεμφικό σύστημα.

«Από τη στιγμή που θα βρεθούν εκεί, είναι σαν να κάνουν νεροτσουλήθρα. Έχουμε βρει ένα νέο παράθυρο στο μηχανισμό εξάπλωσης των όγκων», δήλωσε ο δρ Θάιζε.

Ήδη οι επιστήμονες μελετούν κατά πόσο η ανάλυση του υγρού μέσα στο νέο όργανο μπορεί να επιτρέψει την πιο έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου. Επίσης θεωρούν πιθανό ότι το όργανο εμπλέκεται σε άλλα προβλήματα υγείας, όπως τα οιδήματα, οι ηπατοπάθειες και οι φλεγμονώδεις διαταραχές.

Πηγές: Petros C. Benias, Rebecca G. Wells, Bridget Sackey-Aboagye, Heather Klavan, Jason Reidy, Darren Buonocore, Markus Miranda, Susan Kornacki, Michael Wayne, David L. Carr-Locke, Neil D. Theise. Structure and Distribution of an Unrecognized Interstitium in Human TissuesScientific Reports, 2018; 8 (1) DOI: 10.1038/s41598-018-23062-6 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=955543