Ένας σχεδόν ατρόμητος εγκέφαλος Understand article

Μεταφρασμένο από τον Κωνσταντίνο Μιχαλοδημητράκη. Δεν θα ήταν καταπληκτικό να ζούμε χωρίς φόβο; Ή δεν θα ήταν; Η έρευνα δείχνει πόσο σημαντικός μπορεί να είναι ο…

Ζώντας μία ζωή χωρίς φόβο είναι ένα από τα αγαπημένα θέματα των μυθιστορημάτων και ταινιών φαντασίας. Στο μυθιστόρημα του 1932, «Θαυμαστός Καινούργιος Κόσμος» (Brave New World), η ευτυχία είναι εύκολη: απλά πάρε ένα χάπι και τα προβλήματά σου θα εξαφανιστούν, μαζί με κάθε φόβο. Για μένα, έναν νευροεπιστήμονα και λάτρη της επιστημονικής φαντασίας, είναι καταπληκτικό να βλέπω πράγματα από την φαντασία του Αλντους Χάξλεϋ να γίνονται πραγματικότητα σε εργαστήρια που μελετούν την νευρωνική βάση του φόβου.

Αν και έχει ποικίλα αίτια, ο φόβος οδηγεί σε εξαιρετικά όμοια συμπτώματα: η καρδιά σου χτυπά δυνατά και αρχίζεις να ιδρώνεις. Στην ακραία περίπτωση – μία κρίση πανικού – επιπλέον πνίγεσαι, ζαλίζεσαι και ανακατεύεσαι και τρέμεις μήπως χάσεις τον έλεγχο ή μήπως πεθάνεις.

Η επιλεκτική απομάκρυνση συγκεκριμένων φόβων είναι ένας βασικός στόχος της νευροεπιστήμης, καθώς αναζητούμε θεραπείες για φοβίες, μετατραυματική αγχώδη διαταραχή και άλλες αγχώδεις διαταραχές. Στην Ευρώπη, πάνω από 43 εκατομμύρια άνθρωποι πλήττονται από τέτοιες παθήσεις (δείτε τον πίνακα 1) και οι τρέχουσες θεραπευτικές αγωγές περιλαμβάνουν ψυχοθεραπεία και αντικαταθλιπτικά. Αυτές είναι χρήσιμες προσεγγίσεις, αλλά σε μερικές περιπτώσεις δεν λειτουργούν ή έχουν δυσάρεστες παρενέργειες. Για να παρέχουμε πιο αποτελεσματικές αγωγές, πρέπει να κατανοήσουμε πώς επεξεργάζεται ο εγκέφαλος το φόβο.

Για αυτό τον σκοπό, οι ερευνητές εξερευνούν τώρα μία περιοχή του εγκεφάλου: τον υποθάλαμο. Ο υποθάλαμος, ο οποίος βρίσκεται βαθιά μέσα στον εγκέφαλο, είναι ένα είδος αρχαίου κέντρου εγκεφάλου για τα κίνητρα και εσωτερικές ορμές όπως η πείνα. Παρόλο που ανθρώπινες παρορμήσεις όπως η επιθυμία για ευτυχία ή αγάπη δεν περιορίζονται στον υποθάλαμο, σχετίζονται με βασικά κίνητρα που έχουν τις ρίζες τους στην ανάγκη επιβίωσης και αναπαραγωγής. Για παράδειγμα, εάν τα επίπεδα ενέργειας του σώματός σας μειώνονται πολύ, συγκεκριμένοι νευρώνες στον υποθάλαμο θα χτυπήσουν συναγερμό, ενεργοποιώντας το αίσθημα της πείνας.

Πώς λειτουργεί αυτό; Γνωρίζουμε ότι ο υποθάλαμος αποτελείται από περισσότερες από 15 ομάδες νευρικών κυττάρων – νευρώνων – που όλες χρησιμοποιούν μία ποικιλία χημικών αγγελιοφόρων και υποδοχέων για να επικοινωνούν μεταξύ τους. Όμως, ξέρουμε πολύ λίγα για το ποιοι από αυτούς τους τύπους νευρώνων εμπλέκονται σε κάθε κίνητρο για επιβίωση. Ούτε καταλαβαίνουμε προς το παρόν πώς συντονίζει ο υποθάλαμος μία τέτοια ποικιλία διαφορετικών λειτουργιών. Εμπλέκονται οι ίδιοι νευρώνες; Ή ξεχωριστά αλλά γειτονικά κύτταρα επικοινωνούν ταχύτατα για να καθορίσουν ποια αντίδραση θα ενεργοποιήσουν; 

Για να απαντήσουν σε αυτές τις ερωτήσεις, πρέπει οι επιστήμονες να αποδομήσουν συστηματικά τον υποθάλαμο στα συστατικά του μέρη, σαν χιλιάδες κομμάτια ενός μεγάλου πάζλ. Αυτό μπορεί να γίνει με την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση συγκεκριμένων νευρώνων, χρησιμοποιώντας τίποτα περισσότερο από μία λάμψη φωτός.

Ακούγεται αυτό σαν τα πράγματα επιστημονικής φαντασίας; Και όμως είναι μία από τις τεχνικές που χρησιμοποιεί η ερευνητική ομάδα στην οποία εργάστηκα στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (European Molecular Biology Laboratory EMBL)^w1. Μια φωτοενεργή πρωτεΐνη, όπως αυτή που βρίσκεται στα μάτια σας, εισάγεται σε έναν συγκεκριμένο τύπο νευρώνων στον εγκέφαλο. Κατόπιν, η πρωτεΐνη μπορεί να ενεργοποιήσει ή να σιωπήσει την δραστηριότητα του νευρώνα ως απόκριση σε μια λάμψη φωτός λέιζερ. Όταν οι ερευνητές στην ομάδα μας χρησιμοποίησαν φως για να απενεργοποιήσουν κάποιους νευρώνες στον υποθάλαμο ποντικιών, τα ποντίκια έχασαν κάθε αίσθηση του φόβου. Αντί να αποφεύγουν έναν αρουραίο – έναν φυσικό θηρευτή ποντικιών – τον πλησίαζαν, αναγκάζοντάς μας να σταματήσουμε το συγκεκριμένο πείραμα για να προστατέψουμε τα ποντίκια.

Είναι ενδιαφέρον ότι μία παρόμοια συμπεριφορά έχει παρατηρηθεί σε ανθρώπους – ήταν η πρώτη ένδειξη στους νευροεπιστήμονες ότι ο φόβος ελέγχεται από διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου. Προτού μάθουμε ότι ο υποθάλαμος εμπλέκεται στον φόβο, σκεφτόμασταν ότι ίσως η μόνη περιοχή του εγκεφάλου που εμπλέκεται ήταν μία άλλη μικρή περιοχή, γνωστή ως η αμυγδαλή. Μία γυναίκα η οποία ήταν γνωστή στην βιβλιογραφία ως μόνο «SM», είχε μία γενετική πάθηση που κατέστρεφε νευρώνες στην αμυγδαλή, η οποία είναι γνωστή ως το κέντρο των συναισθημάτων και ένα απαραίτητο συστατικό στην επεξεργασία του φόβου. Επί χρόνια, οι επιστήμονες εξέθεταν την SM σε κάθε είδους τρομακτικό ερέθισμα, συμπεριλαμβανομένων ταινιών τρόμου, δηλητηριωδών φιδιών και αραχνών, αλλά δεν έδειξε καθόλου φόβο. Μία μέρα όμως, της ζήτησαν να αναπνεύσει σε συνθήκες υψηλής συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα. Αυτό αυξάνει τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα κάτι που κανονικά σχετίζεται με την ασφυξία. Τελικά, αυτό έκανε την SM να πανικοβληθεί – φώναζε για βοήθεια ενώ ταυτόχρονα τραβούσε για να βγάλει την μάσκα. Οι επιστήμονες που την παρακολουθούσαν συμπέραναν ότι και άλλες περιοχές του εγκεφάλου πρέπει να μπορούν να ενεργοποιήσουν και να επεξεργαστούν τον φόβο, εκτός από την αμυγδαλή.

Για πρώτη φορά η SM βίωσε φόβο. Μπορεί να σκεφτείτε, τι ωραία ιδέα. Η αφαίρεση του φόβου είναι αυτό που ψάχνουν οι επιστήμονες για να την αντιμετώπιση αγχωδών διαταραχών και άλλων παθήσεων. Όμως η ζωή της SM δείχνει πόσο σημαντικός είναι ο φόβος. Κατά την διάρκεια ετών, η έλλειψη φόβου την είχε οδηγήσει σε πολλές επικίνδυνες καταστάσεις – συμπεριλαμβανομένων πολλών επιθέσεων – επειδή δεν αναγνώριζε τα πρώτα σημάδια κινδύνου, όπως ακριβώς τα ποντίκια που πλησίαζαν αμέριμνα τον αρουραίο. Ο φόβος δεν είναι μόνο δυσάρεστος και ενοχλητικός αλλά υπάρχει και για να μας προειδοποιεί για κινδύνους.

Η έρευνα αυτή δείχνει την σημασία μιας εκπληκτικής ισορροπίας, την οποία οι επιστήμονες συνεχίζουν να ερευνούν. Βασικά συναισθήματα μπορεί να είναι ζωτικά αλλά μπορούν να γίνουν επιβλαβή όταν φτάνουν στα άκρα. Για παράδειγμα, στον «Θαυμαστό Καινούργιο Κόσμο» (Brave New World) οι άνθρωποι πλήρωναν πάρα πολύ ακριβά την απόλυτη ευτυχία και έλλειψη φόβου· έχαναν την ελευθερία τους. Ίσως ο σκοπός του φόβου είναι να επισημάνει επίσης την ανάγκη για να αξιολογούμε και να αντιδρούμε συνεχώς, για να κάνουμε τις κατάλληλες επιλογές και να αναζητήσουμε απαντήσεις στα συναισθήματά μας και την συμπεριφορά στο σπίτι, την δουλειά ή το σχολείο.

References

• Wittchen HU, Jacobi F (2005) Size and burden of mental disorders in Europe—a critical review and appraisal of 27 studies. European Neuropsychopharmacology 15: 357–376. doi: 10.1016/j.euroneuro.2005.04.012

Web References

• w1 – Μάθετε περισσότερα για το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (European Molecular Biology Laboratory·EMBL).

Resources

• Το ατρόμητο ποντίκι που πλησιάζει έναν αρουραίο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στην εξής έρευνα:
• Silva BA et al (2013) Independent hypothalamic circuits for social and predator fear. Nature Neuroscience 16: 1731–1733. doi: 10.1038/nn.3573
• Για να μάθετε περισσότερα για την περίπτωση της SM, δείτε:
• Feltman R (2015) Meet the woman who can’t feel fear. Washington Post Jan 20
• Costandi M (2013) Researchers scare ‘fearless’ patients. Nature News Feb 2013
• Για να βρείτε μία εξήγηση της οπτογενετικής, δηλαδή της τεχνικής ελέγχου της νευρωνικής δραστηριότητας με φως, δείτε:
• Rutherford A (2015) Cell control in a flash. EMBLetc Jan 26
• Για να μάθετε πώς η οπτογενετική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την διερεύνηση κυκλωμάτων του εγκεφάλου, δείτε:
• Gross C (2014) Fight or Flight. EMBL Insight Lecture, Feb 16
• Για να μάθετε για προηγούμενες έρευνες στο EMBL πάνω στον ρόλο της αμυγδαλής στον φόβο, δείτε:
• Stanley (2011) A neural switch for fear. Science in School 18: 32–35

Institutions

Author(s)

Ο Jose Viosca είναι ένας νευροεπιστήμονας που έγινε επιστημονικός επικοινωνιολόγος. Μελέτησε τα νευρωνικά κυκλώματα του φόβου ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας. Τώρα είναι εκπαιδευόμενος συντάκτης στο Science in School. Μπορείτε να τον βρείτε στο Twitter: @jviosca

Review

Αυτό το ενδιαφέρον άρθρο εισάγει τους αναγνώστες στην καινοτόμο μέθοδο της οπτογενετικής για την εξερεύνηση των εγκεφαλικών λειτουργιών. Μία λειτουργία είναι η επεξεργασία του φόβου, ένα συναίσθημα που παράγεται από διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου όπως ο υποθάλαμος και η αμυγδαλή.

Ο φόβος της εξουσίας ή αποτυχίας είναι αισθήματα που βιώνει η πλειοψηφία των μαθητών στο σχολείο. Όπως επισημαίνει ο συγγραφέας, αυτά τα είδη του στρες πρέπει οι δάσκαλοι και οι μαθητές να τα διαχειρίζονται προσεκτικά, για να θέσουν το σημείο ισορροπίας όπου πραγματικοί στόχοι δεν αντιμετωπίζονται ως «αμφισβητήσιμοι»  ή «απειλές». Έχει όμως ο φόβος το δυναμικό να βελτιώσει την μάθηση; Αυτό πιστεύουν γνωστικοί νευροεπιστήμονες.

Πολλές έρευνες έχουν δείξει ότι όταν επεξεργάζονται συναισθηματικά φορτισμένες πληροφορίες ο υποθάλαμος και η αμυγδαλή ενεργοποιούν μία έντονη έκκριση της ορμόνης αδρεναλίνη. Ανάμεσα στα αποτελέσματα του ονομαζόμενου μηχανισμού «πολέμησε ή διάφυγε» είναι η βελτίωση της φλοιϊκής μνήμης· ένα συναισθηματικό συμβάν πάντα καταγράφεται με επιπλέον ζωηρότητα, για καλύτερη επεξεργασία και γνώση.

Πρόσφατα παρατήρησα ένα περίεργο παιδαγωγικό «πείραμα» που έγινε από έναν δάσκαλο επιστήμης σε δευτεροβάθμιο σχολείο. Οι μαθητές σε μία τάξη έμαθαν για τα ανατομικά χαρακτηριστικά των δεινόσαυρων θηρευτών (Tyrannosauraus rex και άλλοι) μέσω ενός μαθήματος έκθεσης των μαθητών σε αυτά, υποστηριζόμενο από απευθείας οδηγίες, διάβασμα και παρακολουθώντας ένα κομμάτι από ένα ντοκιμαντέρ του BBC. Σε μία άλλη τάξη ο δάσκαλος έκανε μία σύντομη εισαγωγή και μετά τους έδειξε την ταινία Jurassic Park! Μπορούν να μαντέψουν οι αναγνώστες ποια τάξη πέτυχε καλύτερα αποτελέσματα στην ανάκληση των πληροφοριών;

Luis M Aires, Δευτεροβάθμιο Σχολείο Antonio Gedeao (Antonio Gedeao Secondary School), Πορτογαλία

License

CC-BY-NC-SA

Download

Download this article as a PDF