Οι διακυμάνσεις των επιπέδων οιστρογόνων αναδιαμορφώνουν τις συνδέσεις του εγκεφάλου
Νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο του Delaware δείχνει πώς οι ορμονικές αλλαγές επηρεάζουν τον ιππόκαμπο και τη λειτουργία του εγκεφάλου
Snapshot
- Οι διακυμάνσεις των οιστρογόνων κατά τον αναπαραγωγικό κύκλο μεταβάλλουν τη μηχανική συμπεριφορά του ιππόκαμπου, όπως ανιχνεύεται με τη μαγνητική ελαστογραφία (MRE).
- Η MRE μπορεί να προσφέρει πληροφορίες για την υγεία του εγκεφάλου πέρα από την ανίχνευση ασθενειών, αναδεικνύοντας τις προσαρμογές του εγκεφάλου στις ορμονικές αλλαγές.
- Η ερευνητική ομάδα εξετάζει αν οι μηχανικές αλλαγές στον ιππόκαμπο συνδέονται με γνωστικές λειτουργίες όπως η μνήμη και η μάθηση.
- Η μελέτη επεκτείνεται σε μοντέλα εμμηνόπαυσης για να διερευνηθεί η επίδραση της απότομης απώλειας οιστρογόνων στον εγκέφαλο και τη γνωστική λειτουργία.
- Οι ερευνητές επιδιώκουν να ενσωματώσουν την τεχνική MRE στις τυπικές εξετάσεις MRI ώστε να παρακολουθούνται εύκολα οι μηχανικές αλλαγές στον ανθρώπινο εγκέφαλο σε διαφορετικές φάσεις της ζωής.
Οι διακυμάνσεις των οιστρογόνων κατά τη διάρκεια του αναπαραγωγικού κύκλου επηρεάζουν τον εγκέφαλο, μεταβάλλοντας ακόμη και τον τρόπο με τον οποίο αναδιαμορφώνονται οι συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων, σύμφωνα με νέα μελέτη ερευνητών του University of Delaware.
Η έρευνα δείχνει ότι μια εξειδικευμένη τεχνική απεικόνισης, η μαγνητική ελαστογραφία (Magnetic Resonance Elastography - MRE), μπορεί να ανιχνεύσει μηχανικές αλλαγές στον ιππόκαμπο, μια περιοχή του εγκεφάλου που συνδέεται άμεσα με τη μνήμη και τη μάθηση, οι οποίες εξαρτώνται από τα επίπεδα των οιστρογόνων και μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια του αναπαραγωγικού κύκλου.
Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Brain Communications και, σύμφωνα με τους ερευνητές, αποτελούν ένα πρώτο βήμα για μελλοντικές μελέτες σχετικά με το πώς οι ορμονικές μεταβολές επηρεάζουν την υγεία του εγκεφάλου στις γυναίκες, συμπεριλαμβανομένων των μακροχρόνιων αλλαγών που συνοδεύουν την εμμηνόπαυση.
Τι έδειξε η μελέτη
Οι ερευνητές κατάφεραν να παρακολουθήσουν μέσω της MRE τις αλλαγές στη μηχανική συμπεριφορά του ιππόκαμπου σε σχέση με τις μεταβολές των οιστρογόνων.
Η τεχνική επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετούν τον εγκέφαλο όχι μόνο ως προς τη δομή του, αλλά και ως προς τις μηχανικές του ιδιότητες, προσφέροντας μια διαφορετική εικόνα για τον τρόπο με τον οποίο το όργανο προσαρμόζεται στις ορμονικές αλλαγές.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε αρχικά μοντέλα αρουραίων, προκειμένου να εξετάσει αν η MRE μπορεί να καταγράψει τις συγκεκριμένες αλλαγές κατά τη διάρκεια του αναπαραγωγικού κύκλου.
«Κατά τη διάρκεια του αναπαραγωγικού κύκλου, ο εγκέφαλος προσαρμόζεται, βασιζόμενος περισσότερο σε διαφορετικές περιοχές σε διαφορετικές χρονικές στιγμές», δήλωσε η Katrina Milbocker, πρώτη συγγραφέας της μελέτης, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο του Curtis Johnson και απόφοιτη του University of Delaware με διδακτορικό στη συμπεριφορική νευροεπιστήμη.
Όπως εξήγησε, το πρώτο βήμα ήταν να διαπιστωθεί εάν αυτές οι αλλαγές μπορούν να παρακολουθηθούν με MRE στους αρουραίους και, στη συνέχεια, να διερευνηθεί η δυνατότητα εφαρμογής της ίδιας προσέγγισης και στους ανθρώπους.
Η απεικόνιση του εγκεφάλου δεν αφορά μόνο τις ασθένειες
Ο Curtis Johnson, αναπληρωτής καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής, υπογράμμισε ότι η απεικόνιση μπορεί να προσφέρει πληροφορίες για την υγεία του εγκεφάλου ακόμη και όταν δεν υπάρχει κάποια ασθένεια.
«Η απεικόνιση συχνά αντιμετωπίζεται ως εργαλείο για την ανίχνευση ασθενειών, αλλά μπορεί επίσης να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε δυναμικά την υγεία του εγκεφάλου», ανέφερε.
Ο τελικός στόχος της ομάδας, όπως εξήγησε, είναι να κατανοήσει πώς μεταβάλλονται οι μηχανικές ιδιότητες του εγκεφάλου σε διαφορετικά στάδια της ζωής και τι μπορούν να αποκαλύψουν αυτές οι αλλαγές για την υγεία και τη γήρανση.
Το επόμενο βήμα: Μνήμη και μάθηση
Παρότι η μελέτη συνδέει τις ορμονικές διακυμάνσεις με αλλαγές στη μηχανική του ιππόκαμπου, παραμένει ένα σημαντικό ερώτημα: κατά πόσο οι συγκεκριμένες μηχανικές μεταβολές επηρεάζουν πραγματικά τη λειτουργία του εγκεφάλου.
Για τον λόγο αυτό, ένα από τα βασικά επόμενα βήματα της ερευνητικής ομάδας είναι να συνδέσει τις μετρήσεις της MRE με τις γνωστικές λειτουργίες, μεταξύ των οποίων η μνήμη και η μάθηση.
Οι ερευνητές θέλουν να διαπιστώσουν εάν οι αλλαγές που καταγράφονται στη μηχανική συμπεριφορά του ιππόκαμπου συνοδεύονται από αντίστοιχες μεταβολές στις γνωστικές επιδόσεις.
Η έρευνα στρέφεται και στην εμμηνόπαυση
Η ομάδα του Johnson επεκτείνει ήδη την έρευνα σε μοντέλα αρουραίων εμμηνόπαυσης, μιας περιόδου κατά την οποία ο οργανισμός παράγει σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα οιστρογόνων.
Οι επιστήμονες εξετάζουν την υπόθεση ότι η απότομη απώλεια των οιστρογόνων μπορεί να δημιουργεί στον εγκέφαλο μια κατάσταση κατά την οποία οι μηχανικές αλλαγές «παγώνουν».
«Υποψιαζόμαστε ότι μπορεί να υπάρχει μια μηχανική "κατάσταση ακινησίας" όταν τα οιστρογόνα εξαντλούνται για πρώτη φορά, η οποία συμβάλλει σε διαταραχές της γνωστικής λειτουργίας, όπως η εγκεφαλική ομίχλη, και προσπαθούμε να το εξετάσουμε στη συνέχεια», δήλωσε ο Johnson.
Η λεγόμενη brain fog, δηλαδή η «εγκεφαλική ομίχλη», είναι ένα από τα φαινόμενα που ενδιαφέρουν ιδιαίτερα την ερευνητική ομάδα, καθώς στόχος είναι να διερευνηθεί εάν μπορεί να συνδέεται με τις αλλαγές που προκαλεί η ορμονική μετάβαση στον εγκέφαλο.
Από τα πειράματα στους αρουραίους στην εφαρμογή στους ανθρώπους
Παράλληλα με τα πειράματα σε ζώα, οι ερευνητές προσπαθούν να μεταφέρουν τα ευρήματα στην ανθρώπινη έρευνα.
Η ομάδα εργάζεται σε παράλληλες μελέτες σε τρωκτικά και ανθρώπους, με στόχο να διαπιστωθεί εάν οι μηχανικές αλλαγές που εντοπίστηκαν στον ιππόκαμπο μπορούν να παρατηρηθούν και στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Η δυνατότητα αξιοποίησης της MRE σε ανθρώπους θα μπορούσε να προσφέρει ένα νέο εργαλείο για την παρακολούθηση των αλλαγών που συνδέονται με τις ορμονικές μεταβάσεις σε διαφορετικές φάσεις της ζωής.
Στόχος η ενσωμάτωση της MRE στις εξετάσεις MRI
Μακροπρόθεσμα, οι ερευνητές θέλουν να κάνουν την τεχνική MRE αρκετά γρήγορη ώστε να μπορεί να ενσωματωθεί στις συνήθεις εξετάσεις μαγνητικής τομογραφίας (MRI).
Ο στόχος είναι, ιδανικά, η προσθήκη της συγκεκριμένης μέτρησης να απαιτεί λιγότερο από ένα λεπτό στον συνολικό χρόνο μιας τυπικής εξέτασης.
Με αυτόν τον τρόπο, η τεχνική θα μπορούσε στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί ευκολότερα για την παρακολούθηση των μηχανικών αλλαγών στον εγκέφαλο.
Οι ορμονικές μεταβάσεις σε όλη τη διάρκεια της ζωής
Για την ερευνητική ομάδα, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι μεγάλες ορμονικές μεταβάσεις, όπως η εμμηνόπαυση, οι οποίες δεν συμβαίνουν μέσα σε λίγες ημέρες αλλά εκτείνονται σε βάθος ετών.
«Μεταβάσεις όπως η εμμηνόπαυση διαρκούν χρόνια και θέλουμε να κατανοήσουμε πώς αλλάζει η υγεία του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων και πώς μπορούμε να υποστηρίξουμε τα άτομα σε αυτές τις φάσεις», σημείωσε ο Johnson.
Τα νέα ευρήματα δεν αποδεικνύουν ακόμη ότι οι μηχανικές αλλαγές στον ιππόκαμπο προκαλούν προβλήματα μνήμης ή άλλες γνωστικές δυσκολίες. Ανοίγουν, όμως, έναν νέο δρόμο για τη μελέτη της σχέσης ανάμεσα στις ορμόνες, τη μηχανική του εγκεφάλου, τη γνωστική λειτουργία και τη γήρανση.
