Oamenii de ştiinţă au creat primul model de reţea globală a hipotalamusului - o porţiune a creierului care controlează funcţiile de supravieţuire de bază la om şi la animale.
Porţiunea creierului numită hipotalamus este mică dar importantă – controlează comportamentele fundamentale şi fiziologia, esenţiale pentru supravieţuire. Acestea includ băutul şi mâncatul, comportamentele sexuale şi de apărare, somnul şi controlul fiziologic al lucrurilor ca temperatura corporală, balanţa fluidelor şi răspunsul organismului la stres.
Un studiu efectuat de cercetătorii de la Universitatea Californiei de Sud a furnizat primul model de reţea global – al activităţii interioare a.hipotalamusului. Aceasta este considerată cea mai critică parte a creierului, susţinând viaţa tuturor mamiferelor, cât şi cea a peştilor, păsărilor şi a multor alte animale.
Studiul face parte dintr-un efort în curs de desfăşurare pentru a determina organizarea structurală a sistemului nervos al mamiferelor, numit de la care oamenii de ştiinţă, ”The Neurome Project”.
Proiectul reprezintă un efort de a obţine o mai bună înţelegere a creierului, cea mai complexă structură biologică în universul cunoscut. Eforturile cercetătorilor se axează în prezent pe completarea unui model al creierului mamiferelor, bazat pe conexiunea regiunilor sale de materie cenuşie.
Ulterior, ar vrea să extindă modelul pentru a include conexiunile dintre întregul sistem nervos şi organism, împreună numite ”neurom”. O asemenea realizare, combinată cu hărţi ale conexiunilor pentru diferite tipuri de celule cerebrale, ar revoluţiona cercetările într-o multitudine de discipline, de la psihologie la medicină.
Pentru a crea modelul de reţele al hipotalamusului, oamenii de ştiinţă au efectuat o analiză riguroasă a datelor de conexiune a 65 de regiuni identificate ale hipotalamusului, analizate în 40 de ani de cercetare asupra creierului. Analizele pe calculator ale acestor date au scos la iveală o organizare ierarhică compusă din sub-reţele ale celor 65 de regiuni ale hipotalamusului pe fiecare parte a creierului.
Din 16.770 de conexiuni posibile în şi dintre cele 65 regiuni de fiecare parte a hipotalamusului, datele colectate de Hahn şi colegii săi au indicat că aproape 8.000 din ele există.
”Acest lucru arată faptul că hipotalamusul are o reţea internă remarcabil de intens conectată”, a spus Joel Hahn, profesor asistent de ştiinte biologice la Colegiul de Litere, Arte şi Ştiinţe din USC Dornsife şi autor principal al studiului, citat de sciencedialy.com.
Analiza pe calculator a reţelei a mai arătat că două sub-reţele de nivel înalt, pe fiecare parte a creierului, sunt asociate proeminent cu controlarea fie a comportamentului, fie cu fiziologia corpului.
În plus, regiunile cel mai mult conectate, sau puncte centrale, au fost prezente în reţelele de control legate de fiziologie. Hahn a spus că această organizare sugerează că hipotalamusul ar putea prioritiza fiziologia faţă de controlul comportamental.
”Organizarea are rolul unui pilon de supravieţuire, comportamentul depinzând de un organism apt”, a spus el.
Oamenii de ştiinţă de asemenea au explorat sub-reţelele de nivel mai scăzut, ce au scos la iveală noi asocieri ce ar putea fi relevante pentru unele bolii, inclusiv bolile neurodegenerative ca Alzheimer şi afecţiunile comportamentale cu impact asupra uneia sau mai multor funcţii în care hipotalamusul joacă un rol central.
În final, când dezvoltau modelul, oamenii de ştiinţă au mai făcut o descoperire: trasmiterea semnalelor neuronale în hipotalamus pare a fi dominată de inhibarea neuronală.
Cercetătorii au făcut descoperirea analizând markerii genetici pentru neurotransmisiunea inhibitorie şi excitatorie (stimulatorie). Prima dată, au dezvoltat o hartă a excitaţiei şi inhibiţiei prin hipotalamus. Apoi, au comparat harta cu noul model de reţea.
Ei au observat că inhibiţia neuronală este cel mai mult asociată cu nodurile (punctele de control) cel mai mult conectate ale hipotalamusului. Hahn a spus că acest lucru sugerează că per total, hipotalamusului este restrâns dar gata de acţiune.
El îl aseamănă unei ape din spatele unui baraj eliberate prin deschiderea sau închiderea porţilor.
”Nu cunoaştem consecinţele funcţionale ale acestei descoperiri. Dar din perspectiva mecanicii, înlăturarea inhibiţiei de la un sistem pregătit de acţiune ajunge rapid la rezultate. Deci, ar putea fi benefică pentru supravieţuire”, a spus Hahn.
