Αποτελέσματα νέας επιστημονικής εργασίας που δημοσιεύτηκαν στο The Lancet Digital Health οδηγούν στο συμπέρασμα ότι ο εγκέφαλος αντιδρά στο εγκεφαλικό επεισόδιο με έναν απροσδόκητο τρόπο…
Ερευνητές από το USC Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute, διαπίστωσαν ότι άτομα με σοβαρές κινητικές δυσκολίες μετά από εγκεφαλικό, μπορεί να εμφανίζουν ενδείξεις «ανανεωμένου» εγκεφαλικού ιστού σε περιοχές που δεν έχουν υποστεί βλάβη. Αυτό φαίνεται να αντικατοπτρίζει την ικανότητα του εγκεφάλου να προσαρμόζεται και να αναδιοργανώνεται μετά από τραυματισμό.
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο της διεθνούς συνεργασίας ENIGMA Stroke Recovery Working Group. Οι επιστήμονες ανέλυσαν εγκεφαλικές απεικονίσεις από περισσότερους από 500 επιζώντες εγκεφαλικού επεισοδίου, που προέρχονταν από 34 ερευνητικά κέντρα σε 8 χώρες. Χρησιμοποιώντας προηγμένα μοντέλα μάθησης, «εκπαιδευμένα» σε δεκάδες χιλιάδες μαγνητικές τομογραφίες, υπολόγισαν την «ηλικία» διαφόρων περιοχών του εγκεφάλου και εξέτασαν πώς το εγκεφαλικό επηρεάζει τόσο τη δομή όσο και την ανάρρωση.
Ο εγκέφαλος αναδιοργανώνεται
Όπως εξηγεί ο Δρ Hosung Kim, τα μεγάλα εγκεφαλικά επεισόδια φαίνεται να επιταχύνουν τη γήρανση στο ημισφαίριο που έχει υποστεί βλάβη, αλλά ταυτόχρονα προκαλούν το αντίθετο φαινόμενο στο υγιές ημισφαίριο, το οποίο εμφανίζεται «νεότερο». Αυτό υποδηλώνει ότι ο εγκέφαλος αναδιοργανώνεται ενεργοποιώντας και ενισχύοντας άθικτα νευρωνικά δίκτυα για να αντισταθμίσει τις απώλειες λειτουργίας σε άλλα σημεία του.
Για την ανάλυση χρησιμοποιήθηκε ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης, γνωστό ως graph convolutional network. Το σύστημα αυτό εκτίμησε τη βιολογική ηλικία 18 περιοχών του εγκεφάλου με βάση δεδομένα από μαγνητικές τομογραφίες. Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέκριναν την εκτιμώμενη ηλικία με την πραγματική ηλικία των συμμετεχόντων, δημιουργώντας ένα δείκτη που ονομάζεται brain-PAD, ο οποίος χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της εγκεφαλικής υγείας.
Όταν τα δεδομένα αυτά συσχετίστηκαν με τις κινητικές ικανότητες των ασθενών, προέκυψε ένα ενδιαφέρον μοτίβο: Άτομα με σοβαρές κινητικές δυσκολίες, ακόμη και μετά από περισσότερους από έξι μήνες αποκατάστασης, εμφάνιζαν «νεότερη» εγκεφαλική ηλικία στις περιοχές του εγκεφάλου που βρίσκονται απέναντι από το σημείο της βλάβης. Το φαινόμενο αυτό ήταν ιδιαίτερα έντονο στο μετωποβρεγματικό δίκτυο, το οποίο σχετίζεται με τον σχεδιασμό κινήσεων, την προσοχή και τον συντονισμό.
Οι επιστήμονες ερμηνεύουν αυτό το εύρημα ως ένδειξη ότι ο εγκέφαλος προσπαθεί να προσαρμοστεί όταν οι βασικές κινητικές λειτουργίες έχουν διαταραχθεί. Αντί να σημαίνει πλήρη αποκατάσταση, η «νεότερη» εικόνα αυτών των περιοχών πιθανόν αντανακλά μια προσπάθεια αντιστάθμισης μέσω της ενεργοποίησης εναλλακτικών νευρωνικών κυκλωμάτων. Αυτό προσφέρει νέα οπτική στη νευροπλαστικότητα, την ικανότητα δηλαδή του εγκεφάλου να αλλάζει και να προσαρμόζεται.
Τι είναι η διεθνής πρωτοβουλία ENIGMA
Η μελέτη βασίστηκε στη διεθνή πρωτοβουλία ENIGMA, η οποία συγκεντρώνει δεδομένα από περισσότερες από 50 χώρες για τη μελέτη του εγκεφάλου. Μέσα από την ενοποίηση δεδομένων από διαφορετικά ερευνητικά κέντρα, οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα από τα μεγαλύτερα σύνολα δεδομένων νευροαπεικόνισης για εγκεφαλικά επεισόδια.
Όπως επισημαίνει ο Arthur W. Toga, η χρήση τεχνητής νοημοσύνης σε τόσο μεγάλα σύνολα δεδομένων επιτρέπει τον εντοπισμό λεπτών μοτίβων αναδιοργάνωσης του εγκεφάλου που δεν θα μπορούσαν να ανιχνευθούν σε μικρότερες μελέτες. Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν στο μέλλον να συμβάλουν στην ανάπτυξη πιο εξατομικευμένων θεραπειών αποκατάστασης.
