1251
Η Γιώτα Ποϊράζη, Διευθύντρια Ερευνών στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας του ΙΤΕ Κρήτης |

Η γυναίκα που με την ομάδα της «ξεκλείδωσε» τα μυστικά της μνήμης

Η Γιώτα Ποϊράζη, Διευθύντρια Ερευνών στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας του ΙΤΕ Κρήτης
|

Η γυναίκα που με την ομάδα της «ξεκλείδωσε» τα μυστικά της μνήμης

Σε μία συνεργασία – ορόσημο με το Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης, επιστήμονες του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας της Κρήτης (ΙΤΕ) κατάφεραν να «ξεκλειδώσουν» τα μυστικά της μνήμης. Το αμερικανικό πανεπιστήμιο είχε αναλάβει τα πειράματα που έγιναν σε ποντίκια και το ελληνικό τα υπολογιστικά μοντέλα. Η υπεύθυνη της έρευνας Γιώτα Ποϊράζη (Διευθύντρια Ερευνών στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας του ΙΤΕ) θεωρεί πολύ πιο σημαντικό να κάνεις έρευνα στην Ελλάδα, παρά να ξενιτευτείς ως επιστήμονας.

Η ομάδα της δρ. Ποϊράζη στο ΙΤΕ ερευνά τους μηχανισμούς μνήμης και μάθησης στο εγκέφαλο για μια περίπου δεκαετία. Η έρευνά της αυτή χρηματοδοτήθηκε με το πολύ ανταγωνιστικό πρόγραμμα Νέων Ερευνητών του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας το 2012 με 1,5 εκατ. ευρώ και οδήγησε μέχρι στιγμής σε περισσότερες από 25 δημοσιεύσεις σε αξιόλογα επιστημονικά περιοδικά.

Ένα σημαντικό κομμάτι στο παζλ της μνήμης τοποθετήθηκε πριν από μερικές ημέρες με τη δημοσίευση της προαναφερθείσας μελέτης στην επιστημονική επιθεώρηση Neuron. Τα αποτελέσματα των ειδικών από το ερευνητικό ίδρυμα της Κρήτης ίσως αποτελέσουν εφαλτήριο για έναν τελείως διαφορετικό τρόπο αντιμετώπισης και δημιουργίας φαρμάκων, για όσους παρουσιάζουν προβλήματα μνήμης, όπως άτομα με άνοια, νόσο Αλτσχάιμερ κ.λπ.

Τι ανακάλυψαν όμως οι επιστήμονες, ολοκληρώνοντας τη συνεργατική αυτή μελέτη μεταξύ Νέας Υόρκης και Ηρακλείου Κρήτης;

«Το πρώτο μας εύρημα ήταν πως η ικανότητα του ποντικού να μάθει ένα σημείο ιδιαίτερου ενδιαφέροντος, όπου υπάρχει για παράδειγμα τροφή, οφείλεται στην ενεργοποίηση ενός αυξημένου αριθμού νευρώνων στον ιππόκαμπο τα οποία κωδικοποιούν το συγκεκριμένο σημείο. Δηλαδή ενεργοποιούνται όταν το ζώο πλησιάζει το σημείο ενδιαφέροντος, σηματοδοτώντας έτσι ότι η τροφή βρίσκεται πολύ κοντά. Τα ίδια κύτταρα συμβάλλουν και στην ανάκληση της μνήμης, ώστε το ζώο να βρίσκει εύκολα το σημείο ενδιαφέροντος τις επόμενες ημέρες», εξηγεί η κυρία Ποϊράζη στο Protagon.

Εικόνες και γραφήματα από την έρευνα του ΙΤΕ σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο της Columbia

Τα πειράματα αυτά έγιναν σε ποντίκια, στην περιοχή του εγκεφάλου που ρυθμίζει τη μάθηση και τη μνήμη και ονομάζεται ιππόκαμπος. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Κολούμπια άνοιξαν ένα παράθυρο στο κρανίο των ποντικών και με οπτική καταγραφή παρακολουθούσαν πώς άλλαζε η δραστηριότητά των κυττάρων, όταν αναζητούσαν στο χώρο μία ανταμοιβή (νερό ή τροφή). Στην συγκεκριμένη περίπτωση τα ποντίκια αναζητούσαν το σημείο που βρισκόταν το νερό. Όταν, μετά από αρκετές δοκιμές, τα ποντίκια έμαθαν τη θέση του νερού, τότε οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι υπήρχε αύξηση στον πληθυσμού των λεγόμενων πυραμιδικών κυττάρων του ιπποκάμπου, τα οποία πυροδοτούσαν αποκλειστικά στην περιοχή πολύ κοντά στο νερό.

Τα πυραμιδικά αυτά κύτταρα που ενεργοποιούνται μόνο σε συγκεκριμένα σημεία στο χώρο, βρίσκονται στον ιππόκαμπο και οι επιστήμονες τα έχουν χαρακτηρίσει ως το «GPS του εγκεφάλου», καθώς αποτελούν ένα είδος χάρτη που επιτρέπει στο ζώο να κινηθεί στο χώρο απομνημονεύοντας συγκεκριμένες διαδρομές. Αυτού του είδους οι μνήμες ονομάζονται «χωρικές».

Επόμενος στόχος ήταν η μελέτη μιας συγκεκριμένης κατηγορίας ανασταλτικών κυττάρων. Τα κύτταρα αυτά ονομάζονται VIP, έχουν μελετηθεί ελάχιστα και δεν είχαν εμπλακεί στο παρελθόν σε διαδικασίες μνήμης και μάθησης. Η «δουλειά» τους είναι ιδιαίτερη, καθώς αναστέλλουν (δηλαδή σταματούν) την δραστηριότητα των κυττάρων στα οποία προβάλλουν. Η έρευνα επικεντρώθηκε το κατά πόσο και με ποιο τρόπο τα VIP κύτταρα συμμετέχουν στη δημιουργία και ανάκληση των συγκεκριμένων χωρικών μνημών.

Το «βαρύ» τεχνικό μέρος της μελέτης με απλά λόγια, αναφέρει ότι ο σχηματισμός της χωρικής μνήμης, δηλαδή η εκμάθηση του σημείου ανταμοιβής, γίνεται μέσω της δράσης των ενδονευρώνων VIP. Για να σχηματιστεί μία τέτοια μνήμη, πρέπει να αυξηθούν τα πυραμιδικά κύτταρα που ενεργοποιούνται στο σημείο της ανταμοιβής (νερού). Ωστόσο, οι κατασταλτικοί νευρώνες στον εγκέφαλο, βάζουν φρένο στη δραστηριότητα αυτή και κρατάνε τον πληθυσμό των πυραμιδικών κυττάρων μικρό. Τα VIP κύτταρα αφαιρούν το φρένο αυτό και ως αποτέλεσμα επιτρέπουν στα πυραμιδικά να αυξηθούν σε αριθμό και να δημιουργήσουν τη μνήμη.

«Αυτό το παρατηρήσαμε πειραματικά, αλλά ο ακριβής μηχανισμός πίσω από το φαινόμενο παρέμενε άγνωστος καθώς υπάρχουν τουλάχιστον δύο πληθυσμοί VIP κυττάρων και δεν ξέραμε ποιος κάνει τι. Έτσι, δημιουργήσαμε στο ΙΤΕ ένα υπολογιστικό μοντέλο του ιππόκαμπου του ποντικού. Προσομοιώσαμε δηλαδή σε ένα εικονικό ποντίκι το κυτταρικό κύκλωμα του ιππόκαμπου με τους διαφόρους τύπους κυττάρων που μας ενδιαφέρουν, δηλαδή τους πυραμιδικούς, τους VIP και άλλους. Ενσωματώσαμε στο μοντέλο τις δύο κατηγορίες των VIP κυττάρων και την συνδεσιμότητα τους, ώστε να μπορέσουμε να τους μελετήσουμε στον υπολογιστή. Και βρήκαμε ποιος από τους δύο τύπους είναι υπεύθυνος για τη δημιουργία της χωρικής μνήμης », εξηγεί η κυρία Ποϊράζη.

Σε ομιλία στο TEDx Ηρακλείου

Συμπερασματικά, αυτό που έδειξε η μελέτη αυτή, είναι ότι η μνήμη σχηματίζεται για κάτι που το ζώο θεωρεί σημαντικό, μέσω της αύξησης του πληθυσμού συγκεκριμένων κυττάρων στον ιππόκαμπο που ενεργοποιούνται στο σημείο ενδιαφέροντος.

Τι συμβαίνει όμως στον εγκέφαλο στη δεύτερη φάση; Δηλαδή από τι στιγμή που δημιουργηθεί μία μνήμη, για να τη θυμηθούμε, δηλαδή να την ανακαλέσουμε, τι συμβαίνει στον εγκέφαλο; Η ανάκληση της μνήμης γίνεται επειδή η αύξηση σε εκείνο το σημείο παραμένει, ώστε να θυμάται το ζώο και τις επόμενες ημέρες πού θα βρει το νερό του. Άρα η υπερσυγκέντρωση των κυττάρων αυτών δεν δημιουργεί απλώς μνήμες, αλλά συμβάλει και στην ανάκλησή τους. Μάλιστα, όπως φάνηκε στο πλαίσιο των πειραμάτων, αν η αμοιβή, δηλαδή το δοχείο με το νερό που αναζητά το ποντίκι, δεν βρίσκεται στο ίδιο σημείο για πολλές ημέρες, τότε η μνήμη αυτή θα σβήσει, ώστε να μπορέσει να δημιουργηθεί μία καινούργια.

Γενικότερα οι επεισοδιακές ή χωρικές μνήμες, όπως ονομάζονται, φθίνουν στην περίπτωση που αλλάξουμε θέση σε ένα αντικείμενο ή δεν υπάρχει πλέον ενδιαφέρον. Αφορούν τα γεγονότα που συμβαίνουν επανειλημμένα, όπως για παράδειγμα ξυπνάω το πρωί, πίνω καφέ και παίρνω το συγκεκριμένο λεωφορείο για να πάω στη δουλειά μου. Δεν είναι όμως οι μνήμες που έχουμε για τα συναισθήματα. Αυτές βρίσκονται σε μία άλλη περιοχή του εγκεφάλου που λέγεται αμυγδαλή.

Η σειρά των ερευνών που έγιναν, δίνει νέα σημαντικά δεδομένα για ασθένειες, όπως η άνοια και η νόσος Αλτσχάιμερ, καθώς τα άτομα αυτά αντιμετωπίζουν προβλήματα με το χώρο (χάνονται). Άρα δυνητικά μπορεί να βοηθήσει δίνοντας καινούργιες κατευθύνσεις, αφού αυτά τα κύτταρα είναι σημαντικά και δεν τα έχει εξετάσει κανείς μέχρι σήμερα.

Ξεκινά η έρευνα στην τεχνητή νοημοσύνη

Το πρόγραμμα από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας για την έρευνα στη μνήμη ολοκληρώθηκε. Τώρα, οι επιστήμονες αναμένεται να ξεκινήσουν νέα σειρά ερευνών που αφορά στη δημιουργία τεχνητής νοημοσύνης σε υπολογιστικά μοντέλα. Με τι χρήματα θα υλοποιηθούν όμως; «Εσωτερικές χρηματοδοτήσεις δεν υπάρχουν ούτε από το Πανεπιστήμιο Κρήτης ούτε από το ΙΤΕ. Ίσως κάποιες μικρές, αλλά σε καμία περίπτωση αυτού του μεγέθους», λέει η κυρία Ποϊράζη. Ωστόσο, οι επιστήμονες επιμένουν και αναζητούν συνεχώς τρόπους για να αναπτύξουν την έρευνα στην Ελλάδα. «Θα συνεχίσουμε με τον ίδιο τρόπο που επιβιώνουμε επαγγελματικά τόσα χρόνια. Δεν θα τα παρατήσουμε για να φύγουμε στο εξωτερικό».

«Θεωρώ ότι το να κάνεις έρευνα σε μία χώρα όπως η Ελλάδα, έχει μεγαλύτερη αξία», λέει η Γιώτα Ποϊράζη

Οι ελπίδες τους τώρα στρέφονται στο ΕΛΙΔΕΚ, το Εθνικό Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας, το οποίο αναμένεται, όπως δεσμεύτηκε η κυβέρνηση, να χορηγεί επί σταθερής βάσης χρηματοδοτήσεις που θα μπορεί πλέον ένας ερευνητής να βασιστεί. Τα ποσά βέβαια είναι πολύ χαμηλότερα από τα Ευρωπαϊκά, αλλά ένας ερευνητής μπορεί να αιτηθεί έως και 200.000 ευρώ για τρία χρόνια.

«Είμαι 15 χρόνια στην Ελλάδα, πέρασα τα δύσκολα και δεν θέλω να φύγω. Σίγουρα εάν ήμουν στο εξωτερικό θα μπορούσα να κάνω περισσότερα, αλλά θεωρώ ότι η διαφορά του να το κάνεις έρευνα σε μία χώρα όπως η Ελλάδα, έχει μεγαλύτερη αξία. Επίσης, δεν θα ήθελα να μετακινηθώ και για οικογενειακούς λόγους. Η ζωή στην Κρήτη έχει ποιότητα. Απλώς πρέπει να προσπαθήσει κάποιος περισσότερο στην Ελλάδα από ότι στο εξωτερικό. Όποιος όμως προσπαθεί, τα καταφέρνει», καταλήγει η ίδια.