Η Μεταγενετική Ανάπτυξη του Εγκεφάλου στον Άνθρωπο

Η Μεταγενετική Ανάπτυξη του Εγκεφάλου στον Άνθρωπο Το μεγαλύτερο μέρος της γνώσης μας μέχρι σήμερα προέρχεται από τις μελέτες σε πειραματόζωα. Το γεγονός αυτό τονίζει την αξία της εξελικτικής προοπτικής (δομές με παρόμοια οργάνωση - μπορούμε μελετώντας κατώτερα θηλαστικά να εξάγουμε συμπεράσματα και για τον άνθρωπο). Μοναδικότητα στην ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αναπτύσσεται πολύ πιο αργά σε σχέση με τον εγκέφαλο άλλων ειδών και δε φτάνει στην πλήρη ωριμότητά του παρά μόνο στο τέλος της εφηβείας.

Η Μεταγενετική Ανάπτυξη του Εγκεφάλου στον Άνθρωπο Ο εγκέφαλος μεγαλώνει σημαντικά μετά τη γέννηση. Ο όγκος του τετραπλασιάζεται ανάμεσα στη γέννηση και την ενηλικίωση. Η αύξηση στο μέγεθος δεν προέρχεται από ανάπτυξη επιπλέον νευρώνων (εξαίρεση συγκεκριμένων δομών, οσφρητικός βολβός και ιππόκαμπος). Ως τον 7ο μήνα της κύησης οι νευρώνες έχουν ήδη αναπτυχθεί και μεταναστεύσει στις κατάλληλες περιοχές. Μετά τη γέννηση η αύξηση του όγκου πραγματοποιείται με τους εξής τρόπους: τη συναπτογένεση, τη μυελίνωση νευραξόνων, την αύξηση των διακλαδώσεων στους δενδρίτες.

Η Μεταγενετική Ανάπτυξη του Εγκεφάλου στον Άνθρωπο Υπάρχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον στο σχηματισμό των συνάψεων μετά τη γέννηση. Ο αριθμός των συνδέσεων ανάμεσα σε νευρώνες σε μία συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου αποτελεί έναν δείκτη της αναλυτικής ικανότητας αυτής της περιοχής. Γενική αύξηση της συναπτογένεσης στον εγκεφαλικό φλοιό αμέσως μετά τη γέννηση. Ωστόσο υπάρχουν διαφορές μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου κατά την πορεία αυτής της ανάπτυξης. (πχ. έξαρση συναπτογένεσης στον πρωτοταγή οπτικό και ακουστικό φλοιό κατά τον 4ο – 7ο μήνα της βρεφικής ηλικίας – 150% των επιπέδων του ενήλικα). Αντίθετα στον Προμετωπιαίο φλοιό η συναπτογένεση εμφανίζει σχετικά σταθερό ρυθμό με μέγιστη πυκνότητα στο 2ο χρόνο ζωής.

Η Μεταγενετική Ανάπτυξη του Εγκεφάλου στον Άνθρωπο Μυελίνωση: βαίνει σε γενικές γραμμές παράλληλα με τη λειτουργική ανάπτυξη των περιοχών του εγκεφάλου. Αισθητικές περιοχές: πρώτοι μήνες μετά τη γέννηση Ακολουθεί η μυελίνωση των κινητικών περιοχών Η μυελίνωση του προμετωπιαίου φλοιού συνεχίζεται και στην εφηβεία

Η Μεταγενετική Ανάπτυξη του Εγκεφάλου στον Άνθρωπο Ο ανθρώπινος εγκέφαλος μετά τη γέννηση δεν ακολουθεί ένα μονόδρομο ανάπτυξης. Μεσολαβούν περίοδοι οπισθορδόμισης. Από τη στιγμή που επιτευχθεί η μέγιστη πυκνότητα συνάψεων υπάρχουν περίοδοι απώλειας συνάψεων. Πχ. Στον πρωτοταγή οπτικό φλοιό ελαττώνεται στα επίπεδα του ενήλικα περίπου στον 3ο χρόνο ζωής ενώ η ελάττωση στον προμετωπιαίο φλοιό δεν επιτυγχάνεται πριν την εφηβεία. Έχει προταθεί ότι η υπερπαραγωγή των συνάψεων είναι εκείνη στην οποία βασίζεται η μεγαλύτερη ευπλαστότητα του νεανικού εγκεφάλου.

Η Ανάπτυξη του Προμετωπιαίου Φλοιού Ο προμετωπιαίος φλοιός διάγει την πιο μακρά περίοδο ανάπτυξης από κάθε άλλη περιοχή του εγκεφάλου. Η ανάπτυξή του πιστεύεται ότι είναι εν πολλοίς υπεύθυνη για την πορεία της ανθρώπινης γνωσιακής ανάπτυξης. 4 τύποι γνωσιακών λειτουγιών σχετίζονται με τον ΠρομετωπιαίοΦλοιό: α) μνήμη εργασίας (συγκράτηση πληροφοριών οι οποίες είναι προσβάσιμες βραχύχρονα ενώ επιτελείται ένα έργο) β) σχεδιασμός και εκτέλεση μιας αλληλουχίας πράξεων γ) αναστολή εκδήλωσης συμπεριφορών ακατάλληλων για μία περίσταση αλλά όχι για άλλες δ) παρακολούθηση κανόνων συμπεριφοράς.

Η Ανάπτυξη του Προμετωπιαίου Φλοιού Eαν μετά από μερικές συνεχόμενες επαναλήψεις το παιχνίδι κρυβόταν πίσω από το άλλο παραβάν ενώ το παιδί εξακολουθούσε να παρακολουθεί, τα περισσότερα παιδιά κατευθύνονταν προς την προηγούμενη θέση και όχι την καινούργια. Λάθος Εμμονής Jean Piaget (1896-1980) Ο Piaget παρατήρησε ένα πολύ ενδιαφέρον λάθος στις μελέτες του με παιδιά 7 -12 μηνών αλλά όχι μετά. Έδειχνε ένα παιχνίδι και στη συνέχεια το έκρυβε πίσω από ένα παραβάν είτε δεξιά είτε αριστερά. Μετά από μία σύντομη περίοδο καθυστέρησης επιτρεπόταν στο παιδί να βρει το παιχνίδι

Η Ανάπτυξη του Προμετωπιαίου Φλοιού Με βάση τις κλασσικές μελέτες του Piaget αναπτύχθηκε μία εξαιρετικά ενδιαφέρουσα συνιστώσα της έρευνας πάνω στον προμετωπιαίο φλοιό. Diamond (1991): το λάθος εμμονής εμφανίζεται σε αυτή την ηλικία διότι κατά την περίοδο αυτή δεν έχουν ακόμα αναπτυχθεί επαρκώς τα νευρωνικά κυκλώματα στον προμετωπιαίο φλοιό. Συγκριτικά πειράματα: Α) Βρέφη πιθήκων αλλά όχι οι ενήλικες διέπρατταν το ίδιο λάθος εμμονής. Β) Ενήλικες πίθηκοι οι οποίοι υπέστησαν αμφοτερόπλευρες βλάβες στο ραχαίο-έξω προμετωπιαίο φλοιό διέπρατταν το ίδιο λάθος εμμονής με τα βρέφη. Ομάδα ελέγχου: πίθηκοι με βλάβες στον ιππόκαμπο και στον οπίσθιο κροταφικό φλοιό δεν εμφάνιζε τέτοια λάθη στη συμπεριφορά.

Η επίδραση της εμπειρίας στο πρώιμο στάδιο της ανάπτυξης Τα γενετικά προγράμματα της ανάπτυξης του Νευρικού Συστήματος δεν ενεργούν «εν κενώ» - η ανάπτυξη ξεδιπλώνεται μέσα από αλληλεπιδράσεις νευρώνων με το περιβάλλον. Αναπτυξιακοί βιολόγοι : Επιτρεπτικές (απαραίτητες για την εκτέλεση γενετικών προγραμμάτων) vs Βοηθητικές (που συμβάλλουν στην κατεύθυνση της ανάπτυξης) εμπειρίες. Οι επιδράσεις της εμπειρίας με την ανάπτυξη είναι χρονοεξαρτώμενες. Παράθυρο ευκαιριών: μία συγκεκριμένη εμπειρία μπορεί να επηρεάσει την ανάπτυξη. Εάν είναι απολύτως ουσιαστικό για μία εμπειρία να υπάρξει στο πλαίσιο ενός χρονικού διαστήματος για να επηρεάσει την ανάπτυξη το διάστημα αυτό καλείται κρίσιμη περίοδος.

Η επίδραση της εμπειρίας στο πρώιμο στάδιο της ανάπτυξης Η συμπεριφορά αποτύπωσης – (imprinting – Lorenz, Νόμπελ Ιατρικής και Φυσιολογίας για τις ηθολογικές μελέτες,1973) – όρος που περιγράφει κάθε μορφή μάθησης στα πλαίσια κρίσιμων περιόδων – μάθηση ταχύτατη, πολύ ισχυρή και δεν εξαρτάται από ενισχύσεις ή τιμωρίες Μελέτες έχουν δείξει ότι υφίσταται η δυνατότητα ανάπτυξης των πρώτων κοινωνικών δεσμών σε μία πρώιμη κριτική φάση της ζωής. Επίσης η μουσική εξάσκηση νωρίς στη ζωή, επηρεάζει την οργάνωση του ακουστικού φλοιού (πχ. επέκταση της περιοχής εκείνης που αποκρίνεται σε περίπλοκους μουσικούς τόνους και συμβάλλει στην ανάπτυξη της απόλυτης αίσθησης του ύψους κάθε τόνου) (Bengtsson et al, 2005). Μελέτες σε νεογέννητα και βρέφη: Πρώιμη αποστέρηση ερεθισμάτων και ανάπτυξη καταθλιπτικής συμπεριφοράς

Η επίδραση της εμπειρίας στο πρώιμο στάδιο της ανάπτυξης Επειδή οι πρώτες εμπειρίες των περισσότερων ανθρώπων δε διαφοροποιούνται πολύ ο κρίσιμος ρόλος της εμπειρίας στην εγκεφαλική και ψυχολογική ανάπτυξη δεν είναι εμφανής. Τι γίνεται όμως αν αναλογιστούμε περιπτώσεις παιδιών που έχουν μεγαλώσει σε εξαιρετικά αφύσικα περιβάλλοντα; Η Genie είναι μία τέτοια περίπτωση.

Η περίπτωση της Genie (Η.Π.Α.) Ποιες είναι οι επιπτώσεις της αυστηρής αποστέρησης ερεθισμάτων στην ανάπτυξη; 13 ετών: ύψος 1,33m, βάρος 28,1 kg, δε μπορούσε να σταθεί όρθια, να μασήσει στέρεα τροφή, να ελέγξει την κυστική και εντερική της λειτουργία, εντελώς ανίκανη να μιλήσει. Έως 20 μηνών: δεμένη δίπλα σε ένα παιδικό ουροδοχείο σε ένα μικρό, σκοτεινό και κλειστό δωμάτιο. Ο πατέρας της τη χτυπούσε όποτε έκανε κάποιο θόρυβο. Σπάνια της μιλούσαν πατέρας και αδερφός. Στη μητέρα που ήταν τυφλή επιτρεπόταν να τη δει λίγα λεπτά για να την ταΐσει παιδικές τροφές (δεν επιτρεπόταν στέρεα τροφή) Εµπειρικές έρευνες και περιπτώσεις εγκαταλελειµµένων παιδιών, που έχουν µεγαλώσει χωρίς ανθρώπινη επικοινωνία, έχουν δείξει ότι η µάθηση της γλώσσας µετά την κρίσιµη ηλικία είναι µια πολύ δύσκολη διαδικασία. Μια τέτοια πολύ γνωστή περίπτωση είναι της Genie στις Η.Π.Α., ενός κοριτσιού που µεγάλωσε µόνο του, περιορισµένο σε ένα µικρό δωµάτιο χωρίς ανθρώπινη συντροφιά, ερεθίσµατα και ελευθερία κινήσεων από την ηλικία των 20 µηνών έως 13 χρόνων και 7 µηνών. Όταν βρέθηκε το παιδί αυτό, δεν είχε σχεδόν καθόλου γλωσσικές δεξιότητες. Με εντατική παρέµβαση η Genie έκανε µεγάλες προόδους σε πέντε χρόνια, όµως δεν κατάφερε να κατακτήσει πλήρως τη γλώσσα (Curtis, 1977). Από την περίπτωση της Genie, όπως και άλλες παρόµοιες, φαίνεται ότι µερικά γλωσσικά στοιχεία µαθαίνονται, ενώ άλλα δε µαθαίνονται µετά από την κρίσιµη ηλικία της γλώσσας.

Μερικά από τα προβλήματα που παρέμειναν: Η περίπτωση της Genie Η Genie έζησε σε ένα ίδρυμα για νοητικά καθυστερημένους ενήλικες. Παρά τα σημάδια βελτίωσης μερικά χρόνια μετά τη διάσωσή της όταν της παρερχόταν ειδική φροντίδα ποτέ δεν προσέγγισε μια φυσιολογική ψυχολογική ανάπτυξη. Μερικά από τα προβλήματα που παρέμειναν: δεν αντιδρούσε στο υπερβολικό κρύο-ζέστη σιωπηλές εκρήξεις θυμού κατά τα οποίες έφτυνε, ουρούσε, ξυνόταν τρομοκρατούνταν εύκολα (πχ. όταν έβλεπε σκυλιά ή ανθρώπους με στρατιωτική στολή) Μετά 5 χρόνια εντατικής παρέμβασης έκανε προόδους αλλά δεν κατέκτησε πλήρως τη γλώσσα (σύντομες φράσεις – προβληματική προφορά λέξεων) Φαίνεται ότι µερικά γλωσσικά στοιχεία µαθαίνονται, ενώ άλλα δε µαθαίνονται µετά από την κρίσιµη ηλικία της γλώσσας.

Εμπειρία και ανάπτυξη του ΝΣ Έρευνες επικεντρώθηκαν στα αισθητικά και κινητικά συστήματα – δύο χειρισμοί: αισθητική αποστέρηση / εμπλουτισμός Επιπτώσεις της αποστέρησης σε αναπτυσσόμενα ζώα εκ γενετής στο σκοτάδι – λιγότερες συνάψεις και δενδριτικές άκανθες στον πρωτοταγή οπτικό φλοιό Αντίθετα ο εμπλουτισμός είχε ευεργετικά αποτελέσματα: επίμυες που ανατράφηκαν σε εμπλουτισμένο περιβάλλον – παχύτερο φλοιό, με περισσότερες δενδριτικές άκανθες και περισσότερες συνάψεις ανά νευρώνα

Η επίδραση της εμπειρίας στην ανάπτυξη Είναι πλέον αποδεδειγμένο ότι η εμπειρία επιδρά σημαντικά στην ανάπτυξη και τη διατήρηση των νευρωνικών κυκλωμάτων Ωστόσο οι μηχανισμοί με τους οποίους η εμπειρία ασκεί επιδράσεις δεν είναι ακόμα καλά κατανοητοί Το πρόβλημα δεν είναι ότι μας διαφεύγουν οι πιθανοί μηχανισμοί αλλά ότι μάλλον υπάρχουν πάρα πολλοί (πχ. τώρα είναι ξεκαθαρισμένο ότι η εμπειρία επηρεάζει την έκφραση γονιδίων) Επίσης είναι γνωστό ότι η εμπειρία μπορεί να μεταβάλλει με αναρίθμητους τρόπους οποιαδήποτε από τις αναπτυξιακές φάσεις

Η Ευπλαστότητα του Νευρικού Συστήματος στον Ώριμο Εγκέφαλο Η ευπλαστότητα του ΝΣ θεωρούνταν ότι περιοριζόταν στην αναπτυξιακή περίοδο – Οι ώριμοι εγκέφαλοι «έχουν πλέον πάρει το δρόμο τους» Είναι σήμερα πλέον ξεκάθαρο ότι και οι ώριμοι εγκέφαλοι δεν είναι «στατικά όργανα», αλλά αλλάζουν διαρκώς και προσαρμόζονται – διαθέτουν ευπλαστότητα. Δύο οι κύριες ερευνητικές πτυχές που συμβάλλουν σε αυτή τη μεταβαλλόμενη οπτική: Η Νευρογέννεση στα ενήλικα θηλαστικά Η επίδραση της εμπειρίας στην αναδιοργάνωση του φλοιού του ενήλικα Η ανακάλυψη αυτή αλλάζει τον τρόπο που σκεφτόμαστε για τους εαυτούς μας – ελπιδοφόρο μήνυμα για ανθρώπους που παρουσιάζουν εγκεφαλικές βλάβες