Connect with us

ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Ερευνητές του ΙΤΕ στο Ηράκλειο βρίσκονται ένα βήμα πιο κοντά στην εξιχνίαση της λειτουργίας του εγκεφάλου

Ερευνητές του ΙΤΕ στο Ηράκλειο βρίσκονται ένα βήμα πιο κοντά στην εξιχνίαση της λειτουργίας του εγκεφάλου. Σε σχετική ανακοίνωση τους τονίζουν πως: «Η αποκρυπτογράφηση των μυστικών του εγκεφάλου έχει χαρακτηριστεί ως ένα από τα σημαντικότερα επιστημονικά ερωτήματα του 21ου αιώνα. Καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν τη λειτουργία του εγκεφάλου θα συνδράμει τόσο στην έρευνα για την θεραπεία νευρολογικών παθήσεων, όσο και στο πεδίο της Τεχνητής Νοημοσύνης που πλέον έχει γίνει αναπόσπαστο κομμάτι της ζωής μας».

Οι ερευνητές του ΙΜΒΒ αναπτύσσουν καινοτόμα υπολογιστικά εργαλεία για την εξιχνίαση του ρόλου των δενδριτών στον εγκέφαλο. Η εργασία αυτή έχει σημαντικές εφαρμογές τόσο στην κατανόηση της λειτουργίας του εγκεφάλου όσο και στο πεδίο της Τεχνητής Νοημοσύνης. Σε πρόσφατη δημοσίευσή της, στο έγκριτο διεθνές επιστημονικό περιοδικό Nature Communications, η επιστημονική ομάδα της Δρ. Παναγιώτας Ποϊράζη, Διευθύντριας Ερευνών στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ), παρουσιάζει ένα νέο λογισμικό που υποστηρίζει την έρευνα σχετικά με τον ρόλο των δενδριτών στη λειτουργία του εγκεφάλου.

Εξηγώντας για την έρευνα τους, γνωστοποιούν πως, οι δενδρίτες είναι πολύπλοκες νευρωνικές δομές του εγκεφάλου, με βασικό ρόλο στην επεξεργασία των πληροφοριών. Οι δενδρίτες αποτελούν διακλαδισμένες προεκτάσεις των νευρικών κυττάρων που μορφολογικά μοιάζουν με τα κλαδιά ενός δέντρου (εκεί οφείλουν και το όνομα τους). Η βασική τους λειτουργία είναι να υποδέχονται τις πληροφορίες που καταφθάνουν από άλλους νευρώνες (με την μορφή ηλεκτρικών ή χημικών σημάτων) και να τις μεταβιβάζουν στο κυρίως σώμα του κυττάρου. Για δεκαετίες ολόκληρες από την ανακάλυψη τους, ο ρόλος τους στην επεξεργασία της πληροφορίας παρέμενε άγνωστος λόγω τεχνολογικών περιορισμών. Πρόσφατες μελέτες όμως, φανερώνουν πως οι δενδρίτες διαθέτουν μια πληθώρα μηχανισμών που τους επιτρέπουν να κάνουν σύνθετους μαθηματικούς υπολογισμούς ανεξάρτητα από τον κυρίως νευρώνα. Παράλληλα, οι δενδρίτες είναι εξίσου σημαντικοί για την πλαστικότητα του νευρικού συστήματος, δηλαδή την ικανότητα του εγκεφάλου να αλλάζει και να προσαρμόζεται στο περιβάλλον του. Η διαδικασία αυτή έχει κυρίαρχο ρόλο σε πολύπλοκες διαδικασίες, όπως η μνήμη, η μάθηση και η λήψη αποφάσεων.

Όπως αναφέρεται στην ανακοίνωση των ερευνητών επιστημόνων του ΙΤΕ, «Στις μέρες μας, αν και έχουμε κατανοήσει σε μεγάλο βαθμό τη συνεισφορά των δενδριτών στη συμπεριφορά ενός νευρώνα, Ο ρόλος τους σε επίπεδο δικτύων ή ολόκληρων εγκεφαλικών περιοχών παραμένει ανεξερεύνητος. Μικρός αριθμός μελετών συσχετίζει την πολυπλοκότητα των δενδριτών με διάφορους γνωσιακούς δείκτες, ενώ είναι γνωστό πως οι δενδρίτες ατροφούν κατά το γήρας ή σε νευροεκφυλιστικές παθήσεις όπως το Alzheimer. Επιπρόσθετα, έρευνα πάνω στην Τεχνητή Νοημοσύνη έχει ήδη επωφεληθεί από τη χρήση δενδριτικών μηχανισμών ως πηγή έμπνευσης για την ανάπτυξη νέων βελτιωμένων και πιο αποδοτικών αλγορίθμων. Τα ανοιχτά ερωτήματα όμως παραμένουν πολλά και η ομάδα της Δρ. Ποϊράζη ευελπιστεί πως με τα εργαλεία που αναπτύσσει θα διευκολύνει το έργο της επιστημονικής κοινότητας στην κατανόηση του ρόλου των δενδριτών στην λειτουργία του εγκεφάλου. Η παρούσα μελέτη παρουσιάζει ένα νέο λογισμικό που επιτρέπει την ενσωμάτωση σημαντικών δενδριτικών μηχανισμών σε μοντέλα νευρωνικών δικτύων μεγάλης κλίμακας. Το συγκεκριμένο λογισμικό επιτρέπει ακόμη και σε νέους χρήστες να αναπτύσσουν νευρωνικά μοντέλα με δενδρίτες απλά και αποτελεσματικά, ελαχιστοποιώντας έτσι την υπολογιστική τους πολυπλοκότητα. Τέτοια υπολογιστικά μοντέλα συμβάλλουν στη διαλεύκανση του ρόλου των δενδριτών σε σύνθετες εγκεφαλικές λειτουργίες, ενώ παράλληλα διευκολύνουν την ενσωμάτωσή τους σε νευρομορφικές συσκευές, ένα είδος αρχιτεκτονικής Τεχνητής Νοημοσύνης εμπνευσμένης από τον εγκέφαλο».

Της προσπάθειας αυτής ηγήθηκε ο Μιχάλης Πάγκαλος, υποψήφιος διδάκτωρ του τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης, σε συνεργασία με τον Δρ. Σπύρο Χαυλή, μεταδιδακτορικό ερευνητή στο ΙΜΒΒ, υπό την επίβλεψη της Δρ. Ποϊράζη. Η δημοσίευση στο Nature Communications αφορά στη διεύθυνση: https://bit.ly/Dendrites_Nature_Comms.

ΑΠΕ-ΜΠΕ

Continue Reading
Advertisement

ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Μεταρρυθμίσεις για την αντιμετώπιση των επιπτώσεων στην υγεία από τα τυχερά παιχνίδια ζητά επιτροπή του «The Lancet»

Οι βλάβες που προκαλούν τα τυχερά παιχνίδια στην υγεία είναι πολύ πιο σημαντικές από ό,τι είχε προηγουμένως κατανοηθεί και επιδεινώνονται από την ταχεία παγκόσμια επέκταση και τον ψηφιακό μετασχηματισμό της βιομηχανίας τυχερών παιχνιδιών. Αυτό διαπιστώνει η νεοσύστατη Επιτροπή Δημόσιας Υγείας για τα Τυχερά Παιχνίδια του επιστημονικού περιοδικού «The Lancet» σε δήλωση που εξέδωσε.

Εκτιμάται ότι 80 εκατομμύρια ενήλικες παγκοσμίως αντιμετωπίζουν διαταραχές, λόγω του τζόγου. Το διαδικτυακό καζίνο και το διαδικτυακό αθλητικό στοίχημα είναι δύο από τους πιο ταχέως αναπτυσσόμενους τομείς τζόγου παγκοσμίως.

Οι βλάβες από τα τυχερά παιχνίδια περιλαμβάνουν προβλήματα σωματικής και ψυχικής υγείας, κατάρρευση των σχέσεων, αυξημένο κίνδυνο αυτοκτονίας και ενδοοικογενειακής βίας, αυξημένη εγκληματικότητα, απώλεια εργασίας και οικονομικές απώλειες.

Οι έφηβοι, τα παιδιά και τα άτομα από μειονεκτούσες κοινωνικο-οικονομικές ομάδες διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο. Επιπλέον, οι χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος είναι λιγότερο προετοιμασμένες για να ρυθμίσουν τη βιομηχανία και να αντιμετωπίσουν τις βλάβες που προκαλεί.

Η καθηγήτρια του Πανεπιστημίου της Γλασκόβης και συμπρόεδρος της Επιτροπής, Χέδερ Γουάρντλ, αναδεικνύει τη μεταβαλλόμενη φύση των τυχερών παιχνιδιών, εξηγώντας ότι «οι περισσότεροι άνθρωποι σκέφτονται ένα παραδοσιακό καζίνο του Λας Βέγκας ή την αγορά ενός λαχείου. Δεν σκέφτονται μεγάλες εταιρείες τεχνολογίας που αναπτύσσουν μια ποικιλία τεχνικών για να κάνουν περισσότερους ανθρώπους να ασχολούνται πιο συχνά με ένα εμπόρευμα που μπορεί να εγκυμονεί σημαντικούς κινδύνους για την υγεία. Αυτή όμως είναι η πραγματικότητα του τζόγου σήμερα. Όποιος έχει κινητό τηλέφωνο έχει πλέον πρόσβαση σε αυτό που είναι ουσιαστικά ένα καζίνο στην τσέπη του, 24 ώρες το 24ωρο».

Η Επιτροπή ζητά τη θέσπιση αποτελεσματικής νομοθεσίας για τα τυχερά παιχνίδια σε όλες τις χώρες, ανεξάρτητα από το αν ο τζόγος επιτρέπεται νομικά. Αυτό θα πρέπει να περιλαμβάνει μειώσεις στην έκθεση του πληθυσμού και τη διαθεσιμότητα τυχερών παιχνιδιών, μέσω απαγορεύσεων ή περιορισμών πρόσβασης, προώθησης, μάρκετινγκ και χορηγίας. Προτρέπει τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να αντιμετωπίζουν τον τζόγο ως ζήτημα δημόσιας υγείας, όπως αντιμετωπίζονται άλλα εθιστικά και ανθυγιεινά προϊόντα, μεταξύ των οποίων και το αλκοόλ και ο καπνός. Τέλος, ζητά την παροχή υποστήριξης και θεραπείας για τις βλάβες από τον τζόγο, παράλληλα με τις εκστρατείες ενημέρωσης για τις βλάβες αυτές.

Μ.Κουζινοπούλου

ΑΠΕ-ΜΠΕ

Continue Reading

ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Εμβόλιο με βακτήρια «υπόσχεται» ανοσοθεραπεία για τον καρκίνο

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Κολούμπια δημιούργησαν τροποποιημένα προβιοτικά βακτήρια που εκπαιδεύουν το ανοσοποιητικό σύστημα να καταστρέφει τα καρκινικά κύτταρα, ανοίγοντας τον δρόμο για μια νέα κατηγορία εμβολίων κατά του καρκίνου που εκμεταλλεύονται τις φυσικές ιδιότητες των βακτηρίων για να στοχεύσουν τον όγκο.

Στην έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature», χρησιμοποιήθηκαν μοντέλα ποντικιών με προχωρημένο καρκίνο του παχέος εντέρου και μελάνωμα. Το εμβόλιο που αναπτύχθηκε ενίσχυσε το ανοσοποιητικό σύστημα για να καταστείλει την ανάπτυξη ή σε πολλές περιπτώσεις να εξαλείψει τον πρωτογενή και μεταστατικό καρκίνο, αφήνοντας ταυτόχρονα τα υγιή μέρη του σώματος ανεπηρέαστα.

Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, αυτά τα εμβόλια μπορούν να εξατομικευτούν, ώστε να επιτίθενται στον πρωτογενή όγκο και τις μεταστάσεις σε κάθε άτομο, αλλά και να αποτρέψουν μελλοντικές υποτροπές.

Τα βακτήρια έχουν χρησιμοποιηθεί στη θεραπεία του καρκίνου ήδη από τα τέλη του 19ου αιώνα, ενώ χρησιμοποιούνται ακόμη και σήμερα ως θεραπευτικό μέσο σε ασθενείς με καρκίνο της ουροδόχου κύστης σε αρχικό στάδιο. Στη συγκεκριμένη έρευνα, οι επιστήμονες έκαναν πολλαπλές γενετικές τροποποιήσεις σε ένα προβιοτικό στέλεχος βακτηρίων E.coli για να ελέγξουν με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο τα βακτήρια αλληλεπιδρούν με το ανοσοποιητικό σύστημα και το εκπαιδεύουν, ώστε να προκαλέσουν την εξάλειψη του όγκου.

Μ. Κουζινοπούλου

Φωτογραφία: Τροποποιημένα βακτηριακά κύτταρα (μοβ) ενεργοποιούν διάφορα μέρη του ανοσοποιητικού συστήματος για να επιτεθούν σε καρκινικά κύτταρα (γκρι). Credit: Columbia University

ΑΠΕ-ΜΠΕ

Continue Reading

ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Ερευνητές δημιουργούν έναν από τους πρώτους ολοκληρωμένους χάρτες για τις αλλαγές στον εγκέφαλο κατά την εγκυμοσύνη

Περιοχές του ανθρώπινου εγκεφάλου μπορεί να συρρικνώνονται σε μέγεθος κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, αλλά έχουν καλύτερη συνδεσιμότητα, ενώ λίγες μόνο είναι οι περιοχές του εγκεφάλου που παραμένουν ανέγγιχτες κατά τη μετάβαση στη μητρότητα. Τα παραπάνω προκύπτουν από έρευνα που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature Neuroscience» και φαίνεται να αποτελεί έναν από τους πρώτους ολοκληρωμένους χάρτες των αλλαγών στον εγκέφαλο στην εγκυμοσύνη.

 

Οι ερευνητές από το εργαστήριο της Έμιλι Τζέικομπς, καθηγήτριας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στη Σάντα Μπάρμαρα, ανέλυσαν τις αλλαγές στον εγκέφαλο μιας υγιούς γυναίκας 38 ετών. Διενήργησαν 26 μαγνητικές τομογραφίες και αναλύσεις αίματος από τις τρεις εβδομάδες πριν από τη σύλληψη (τέσσερις τομογραφίες), κατά τη διάρκεια των τριών τριμήνων της εγκυμοσύνης (15 τομογραφίες) και έως τα δύο πρώτα χρόνια μετά τον τοκετό (επτά τομογραφίες).

 

Οι πιο έντονες αλλαγές που διαπίστωσαν οι επιστήμονες ήταν η μείωση του όγκου της φαιάς ουσίας στον φλοιό, καθώς αυξήθηκε η παραγωγή ορμονών κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης. Αυτή η μείωση δεν είναι κατ’ ανάγκη κακή, όπως υπογραμμίζουν οι ερευνητές, αλλά θα μπορούσε να υποδηλώνει μια «τελειοποίηση» των εγκεφαλικών κυκλωμάτων, όπως αυτή που συμβαίνει σε όλους τους νεαρούς, καθώς περνούν από το στάδιο της εφηβείας.

 

Παρατηρήθηκαν, επίσης, εμφανείς αυξήσεις στη λευκή ουσία, που είναι υπεύθυνη για τη διευκόλυνση της επικοινωνίας μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου. Ενώ η μείωση της φαιάς ουσίας παρέμεινε για μεγάλο χρονικό διάστημα μετά τον τοκετό, η αύξηση της λευκής ουσίας ήταν παροδική, κορυφώθηκε στο δεύτερο τρίμηνο της εγκυμοσύνης και επέστρεψε στα προ της εγκυμοσύνης επίπεδα περίπου κατά τη στιγμή της γέννησης.

 

Προηγούμενες μελέτες είχαν ερευνήσει συγκεκριμένες φάσεις αυτών των αλλαγών του εγκεφάλου, ωστόσο τα ευρήματα αυτής της μελέτης, παρατηρούν οι ερευνητές, μπορεί να αποτελούν έναν από τους πρώτους ολοκληρωμένους χάρτες των νευροανατομικών αλλαγών πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την εγκυμοσύνη.

 

Επίσης, οι ερευνητές σημειώνουν ότι αν και απαιτείται περαιτέρω έρευνα για τη διερεύνηση των μακροπρόθεσμων επιπτώσεων της εγκυμοσύνης στον εγκέφαλο και των συνεπειών αυτών των εγκεφαλικών αλλαγών, τα ευρήματα βελτιώνουν την κατανόηση των νευρικών αλλαγών που σχετίζονται με την εγκυμοσύνη.

 

Η έρευνα αυτή μπορεί να αποτελέσει σημείο εκκίνησης για μελλοντικές μελέτες, προκειμένου να γίνει κατανοητό αν το μέγεθος ή ο ρυθμός αυτών των εγκεφαλικών αλλαγών περιέχουν ενδείξεις σχετικά με τον κίνδυνο μιας γυναίκας για επιλόχειο κατάθλιψη ή συνδέονται με άλλες επιπτώσεις, όπως η γήρανση του εγκεφάλου ή οι γονεϊκές συμπεριφορές.

Μ.Κουζινοπούλου

ΑΠΕ-ΜΠΕ

Continue Reading

ΤΑ ΔΗΜΟΦΙΛΗ ΤΗΣ ΕΒΔΟΜΑΔΑΣ