ΕΝΤΟΛΕΣ ΜΕ ΤΑ ΜΑΤΙΑ ΣΤΟΝ  ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ  ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΉ


ΗΡΑΚΛΕΙΟ - ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ  12-1-2002

Μια πρωτοποριακή ανακάλυψη στον τομέα του εγκεφάλου πέτυχαν πρόσφατα δύο συνεργαζόμενες ερευνητικές ομάδες της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Κρήτης και του Ινστιτούτου Υπολογιστικών Μαθηματικών του ΙΤΕ, με επικεφαλής τους καθηγητές Ελένη Σαββάκη και Αντώνη Μοσχοβάκη.

Τομή δεξιού ημισφαιρίου πάχους 20 εκατομμυριοστών από πίθηκο που εκτελεί κίνηση του πρόσθιου άκρου προς ένα φωτεινό στόχο. Τα διάφορα χρώματα αντανακλούν διαφορετικές τιμές τοπικής κατανάλωσης ενέργειας άρα και λειτουργικής δραστηριότητας.

Οι Ελληνες ερευνητές αποκρυπτογράφησαν τη λειτουργία του εγκεφάλου σε σχέση με τις κινήσεις του ματιού, ανακάλυψη που επί χρόνια υπήρξε ένα αίνιγμα για την επιστημονική κοινότητα. Ανακαλύφθηκε ο τρόπος με τον οποίο κωδικοποιούνται και ρυθμίζονται οι γρήγορες κινήσεις του ματιού, που εξερευνούν το ευρύτερο περιβάλλον, σε έναν πυρήνα του εγκεφάλου, το άνω διδύμιο, που βρίσκεται στο κέντρο του κρανίου.

Για τη χαρτογράφηση της λειτουργικής δραστηριότητας του άνω διδυμίου, οι Ελληνες επιστήμονες χρησιμοποίησαν εκπαιδευμένους πιθήκους και εντόπισαν την εκπροσώπηση του οριζόντιου άξονα του οπτικού μας πεδίου στο άνω διδύμιο. Αποτέλεσμα της απεικόνισης του οριζόντιου άξονα στο άνω διδύμιο, σε συνδυασμό με τον κατακόρυφο άξονα που ενδεχομένως βρίσκεται στα πρόσθια όρια του ίδιου πυρήνα, είναι ο καθορισμός κάθε σημείου του ορατού κόσμου στον ενδοεγκεφαλικό χάρτη. Μάλιστα αποκαλύφθηκε πως κάθε κίνηση των ματιών προς κάθε σημείο του ορατού κόσμου οφείλεται στη διέγερση μιας κηλίδας στο άνω διδύμιο.

Τα εντυπωσιακά αυτά ερευνητικά αποτελέσματα είναι συνέπεια πολύχρονων και διαδοχικών επιστημονικών ανακαλύψεων των ομάδων της κ. Σαββάκη και του κ. Μοσχοβάκη και εκτός των άλλων καταρρίπτουν την επιστημονική υπόθεση του «κινούμενου βουνού».

Παράλληλα, όμως, η συγκεκριμένη ανακάλυψη επιταχύνει το πλησίασμα για μια νέα σχέση ανθρώπου-έξυπνων μηχανών και για τη δημιουργία ρομπότ νέας γενιάς. Θα μπορεί, δηλαδή, ο άνθρωπος να δίνει εντολές σε «έξυπνα» πληκτρολόγια μηχανών, μέσω της κίνησης των ματιών ή της καταγραφής αντίστοιχων εγκεφαλικών σημάτων χωρίς τη διαμεσολάβηση άλλων σωματικών μελών.

Η ίδια ιδέα μπορεί να εφαρμοστεί στην κατασκευή ενός κράνους πιλότου αεροσκάφους και να του επιτρέπει να επικοινωνεί με τα όργανα του αεροπλάνου χωρίς το χειρισμό των πηδαλίων ή άλλων αντικειμένων.

-Κυρία Σαββάκη, κύριε Μοσχοβάκη, τι πιστεύει η επιστήμη για το ρόλο του εγκεφάλου σε σχέση με τις κινήσεις του ματιού, του χεριού ή άλλου σωματικού μέλους, και τι καινούργιο πρόσθεσε η δική σας έρευνα;

«Εχει αναπτυχθεί η επιστημονική υπόθεση του "κινούμενου βουνού", που σαγήνευσε την επιστημονική κοινότητα για χρόνια. Σύμφωνα με την υπόθεση αυτή, η σχέση μεταξύ κινουμένου μέλους και εγκεφαλικής δραστηριότητας θυμίζει τη σχέση μεταξύ ταξιδιού και χάρτη. Σχεδιάζουμε το ταξίδι από μια πόλη σε άλλη διατρέχοντας την πορεία κατά μήκος των δρόμων που τις ενώνουν στο χάρτη. Με όμοιο τρόπο, υπεύθυνη για τη μετακίνηση ενός από τα μέλη μας θα μπορούσε να είναι η μετατόπιση της νευρικής δραστηριότητας στην επιφάνεια ενός υποθετικού χάρτη στον εγκέφαλο.

Οι ερευνητικές μας ομάδες κατόρθωσαν πρόσφατα να ελέγξουν την αληθοφάνεια αυτής της υπόθεσης τουλάχιστον σε περιοχές του εγκεφάλου που ελέγχουν την κίνηση των ματιών. Ενα μέρος της έρευνας αυτής, που τελευταία δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό "Nature Neurosience", αφορά το άνω διδύμιο, έναν πυρήνα του εγκεφάλου που βρίσκεται περίπου στο κέντρο του κρανίου και που ευθύνεται για τις γρήγορες κινήσεις των ματιών γνωστές ως σακκαδικές κινήσεις.

Οι κινήσεις αυτές συμβαίνουν εν αγνοία μας με συχνότητα περίπου τρεις φορές σε κάθε δευτερόλεπτο της εν εγρηγόρσει ζωής μας και χάρη σε αυτές το βλέμμα μας εξερευνά κρίσιμα στοιχεία του σκηνικού που μας περιβάλλει.

Για τη χαρτογράφηση της λειτουργικής δραστηριότητας του διδυμίου, χρησιμοποιήσαμε πιθήκους που εκπαιδεύσαμε να κοιτάζουν διαδοχικούς ορατούς ή απομνημονευμένους στόχους μετακινώντας τα μάτια τους από τον ένα στον άλλο και την ποσοτική απεικονιστική μέθοδο της 14C -δεοξυγλυκόζης, η οποία μπορεί να διακρίνει δραστηριότητες ανάμεσα σε σημεία του εγκεφάλου που απέχουν μόλις 20 εκατομμυριοστά του μέτρου.

Η τεχνική αυτή επινοήθηκε στη δεκαετία του 1970 στο Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας των ΗΠΑ από το Louis Sokolof με τον οποίο συνεργάστηκε η Ελένη Σαββάκη. Αργότερα στο εργαστήριο της Σαββάκη η μέθοδος αυτή εξελίχθηκε, έτσι ώστε να παράγει δισδιάστατους χάρτες της λειτουργικής δραστηριότητας του εγκεφάλου, χάρη σε υπολογιστικές τεχνικές που εφάρμοσε ο Γιάννης Δαλέζιος».

-Με ποιο τρόπο συντελούνται αυτές οι λειτουργίες στο άνω διδύμιο του εγκεφάλου;

«Το άνω διδύμιο αποτελεί καλό παράδειγμα της αναπαράστασης του έξω κόσμου από τον εγκέφαλο. Η αναπαράσταση αυτή μοιάζει με τους συνηθισμένους χάρτες με την έννοια ότι τα γειτονικά σημεία του κόσμου εκπροσωπούνται σε γειτονικά σημεία του διδυμίου. Εκτός του χάρτη των ορατών στόχων στην επιφάνεια του διδυμίου (επιφανειακός χάρτης) υπάρχει βαθύτερα ένας δεύτερος (εσωτερικός χάρτης), που αφορά τις γρήγορες (σακκαδικές) κινήσεις των ματιών.

Οι δύο χάρτες ταυτίζονται με την έννοια ότι για κάθε περιοχή του επιφανειακού χάρτη, ο οποίος λειτουργεί ως οθόνη απεικόνισης του εξωτερικού χώρου, υπάρχει ακριβώς από κάτω αντίστοιχη περιοχή του εσωτερικού χάρτη, η οποία λειτουργεί ως εντολοδόχος των σακκαδικών κινήσεων των ματιών, στο ίδιο σημείο του εξωτερικού χώρου.

Αξίζει ίσως να σημειωθεί πως αυτή είναι η πρώτη φορά που απεικονίζονται υποπεριοχές του διδύμιου που διεγείρονται μετά την εμφάνιση ορατών στόχων σε συγκεκριμένο σημείο του κόσμου ή πριν από την εκτέλεση οφθαλμικών κινήσεων συγκεκριμένου μεγέθους και κατεύθυνσης.

Γενικότερα κάθε σημείο του ορατού κόσμου μπορεί να οριστεί από τη θέση του σε δύο άξονες, οριζόντιο και κατακόρυφο και η εκπροσώπησή του σε κάθε ενδοεγκεφαλικό χάρτη μπορεί να προβλεφθεί αν είναι γνωστή η εκπροσώπηση των δύο αυτών αξόνων. Οι επιστημονικές μας ομάδες είναι οι πρώτες που κατάφεραν να απεικονίσουν τον οριζόντιο άξονα του ορατού κόσμου στο διδύμιο. Πρόκειται για μια γραμμή που σχηματίζει γωνία ίση με 35 μοίρες περίπου με τη μέση γραμμή του εγκεφάλου και που διατρέχει το διδύμιο προσθιοπλάγια προς μεσοοπίσθια.

Υπάρχουν λόγοι να αναμένουμε πως ο δεύτερος άξονας (κατακόρυφος) συμπίπτει με τα πρόσθια όρια του πυρήνα και έχουμε ξεκινήσει πειράματα για να ελέγξουμε αν αυτή η προσδοκία αντιστοιχεί στην πραγματικότητα ή όχι».

-Γιατί δεν μπορεί να υλοποιηθεί η υπόθεση του «κινούμενου βουνού» στο άνω διδύμιο;

«Ας θεωρήσουμε πως το μάτι εκτελεί μια οριζόντια κίνηση 20 μοιρών προς τα δεξιά. Αν αυτή η υπόθεση του "κινούμενου βουνού" ήταν σωστή, η ενεργοποίηση του αριστερού διδύμιου, που είναι υπεύθυνο για δεξιόστροφες κινήσεις των ματιών, θα έπρεπε να ξεκινάει από μια υποπεριοχή του που αντιστοιχεί σε οριζόντιες κινήσεις 20 μοιρών και να διατρέχει τον πυρήνα προς το πρόσθιο άκρο του μέχρι την υποπεριοχή του που εκπροσωπεί κινήσεις μηδενικού εύρους. Αντί όμως της ευθείας γραμμής που συνδέει τις δύο υποπεριοχές, η έρευνά μας αποκάλυψε ότι η συνολική δραστηριότητα στο διδύμιο είναι μια κηλίδα που αντιστοιχεί στις οριζόντιες κινήσεις 20 μοιρών.

Είναι ακριβώς η ενεργοποίηση τέτοιων κηλίδων και όχι η μετακίνηση της δραστηριότητας του ενδοεγκεφαλικού χάρτη, που σε τελική ανάλυση ευθύνεται για κινήσεις των ματιών. Αν αυτό ακριβώς ισχύει και για τις κινήσεις άλλων μελών του σώματος μένει να διαπιστωθεί από δεδομένα άλλων πειραμάτων που έχουν ήδη πραγματοποιηθεί στα εργαστήριά μας και βρίσκονται στο στάδιο της ανάλυσης.

Συγκριτικά με τις κινήσεις των ματιών, οι κινήσεις των χεριών, που αφορούν προσέγγιση και σύλληψη αντικειμένων, είναι πολυπλοκότερες.

Ενα από τα μέλη της ομάδας μας, ο Βασίλης Ράος (μαθητής του διάσημου νευροφυσιολόγου Giacomo Rizzolati), μελετά τις περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού του πιθήκου, που συμμετέχουν στην εκτέλεση και την αναγνώριση κινήσεων ακρίβειας για τη σύλληψη μικροαντικειμένων σε συνεργασία με τη μεταπτυχιακή φοιτήτρια Λίνα Παπαδάκη.

Επιπρόσθετα έχουμε σχεδόν ολοκληρώσει τη δημιουργία υποδομής, που θα μας επιτρέψει τη μελέτη της πολύπλοκης ηλεκτρικής δραστηριότητας κυττάρων κατά τη διάρκεια συντονισμένων κινήσεων οφθαλμών, κεφαλής και χεριού».

- Ποια ήταν η ερευνητική σας διαδρομή που οδήγησε σε μια τόσο σοβαρή ανακάλυψη;

«Η μία ερευνητική ομάδα (της κ. Σαββάκη), δημιουργήθηκε στην Κρήτη στα μέσα της δεκαετίας του '80 και είναι διεθνώς γνωστή για την περιγραφή και μελέτη των περιοχών του φλοιού, που ελέγχουν την καθοδήγηση του χεριού κατά την κίνηση προσέγγισης ενός αντικειμένου.

Στην ίδια ομάδα, επιπλέον του κ. Ράου, συμμετέχει η μεταπτυχιακή φοιτήτρια Γεωργία Γρηγορίου, που αποκάλυψε τα βρεγματο-μετωπιαία φλοιώδη κυκλώματα που ελέγχουν την οπτική και σωματαισθητική καθοδήγηση κινήσεων του χεριού και η μεταπτυχιακή φοιτήτρια Σοφία Μπακόλα, που μελετά τις φλοιώδεις εγκεφαλικές περιοχές του πιθήκου, οι οποίες συντονίζουν τις κινήσεις του χεριού σε σχέση με εκείνες των ματιών. Πολύτιμη τεχνική υποστήριξη παρέχουν οι Μαρία Παγωμένου και Μαλαματένια Κουμάκη.

Η δεύτερη ερευνητική ομάδα (του κ. Μοσχοβάκη), δημιουργήθηκε στην Κρήτη στις αρχές της δεκαετίας του '90 με στόχο την κατανόηση του εγκεφαλικού υποστρώματος των οφθαλμικών κινήσεων με τη βοήθεια ενδοκυττάριων καταγραφών, νευροανατομίας και υπολογιστικών μοντέλων.

Στην ομάδα αυτή συμμετέχουν ο λέκτορας Φυσιολογίας του Ιατρικού Τμήματος του Πανεπιστημίου Κρήτης Γιάννης Δαλέζιος (μαθητής του διάσημου νευροανατόμου Peter Somogyi στην Οξφόρδη) και οι μεταπτυχιακοί φοιτητές Σωκράτης Σκλάβος, Αντώνης Μπόζης και Κώστας Χατζηδημητράκης, με τους οποίους πρόσφατα δημοσιεύσαμε αποτελέσματα που αφορούν το μηχανισμό σταθεροποίησης του βλέμματος στον κατακόρυφο άξονα, το νευροανατομικό υπόστρωμα ιδιαίτερων μετασχηματισμών στο νευρικό σύστημα και την κατασκευή μοντέλων των εγκεφαλικών πυρήνων που σχετίζονται με τις οφθαλμικές κινήσεις.

Η επιστροφή μας στην Ελλάδα ήταν εν μέρει επιτυχής δεδομένου ότι δημιουργήθηκαν οι δύο επιστημονικές ομάδες, που ενισχύονται σχεδόν αποκλειστικά για περίπου μία δεκαετία από διεθνή και ευρωπαϊκά ανταγωνιστικά ερευνητικά προγράμματα και που τα αποτελέσματα των ερευνών μας δημοσιεύονται συστηματικά στα καλύτερα περιοδικά του πεδίου και αναγνωρίζονται διεθνώς βάσει του αριθμού αναφορών στα αποτελέσματά τους (πάνω από 4.000 αναφορές συνολικά).

Δυστυχώς, όμως, η προσπάθειά μας να δημιουργήσουμε παράδοση έρευνας στην Ελλάδα με την οργάνωση υψηλού επιπέδου μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών υπήρξε μάταιη».

- Αναφερθήκατε με τρόπο παρελθοντολογικό για το μεταπτυχιακό πρόγραμμά σας, δεν θα υπάρξει συνέχεια;

«Οχι βέβαια. Μπορεί η έρευνά μας να έχει αναγνωριστεί διεθνώς και το Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών στις Νευροεπιστήμες (ΠΜΣ/Ν), που λειτουργούσε από το 1994 μέχρι πρότινος, να ήταν διεθνών προδιαγραφών σύμφωνα με την επιτροπή αξιολόγησης που αποτελείται από ξένους διακεκριμένους νευροεπιστήμονες, αλλά ακριβώς αυτή η ποιότητα είναι που φαίνεται πως αποτελεί το μεγάλο "μειονέκτημα" για τον πρόεδρο του Ιατρικού Τμήματος, ο οποίος κατάφερε να το κατεδαφίσει.

Το ΠΜΣ/Ν που χρηματοδοτήθηκε το 1998 από το υπουργείο Παιδείας με 300 εκατομμύρια δραχμές στο πλαίσιο του ΕΠΕΑΕΚ-Ι, λειτούργησε τα τελευταία τρία χρόνια με διεπιστημονική προσέγγιση, και σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα ανέπτυξε τρεις κατευθύνσεις: Βιολογικές Νευροεπιστήμες, Υπολιογιστικές Νευροεπιστήμες και Γνωσιακές Νευροεπιστήμες με τη συνεργασία και άλλων Πανεπιστημιακών Τμημάτων.

Τον Ιούλιο του 2001, η Επιτροπή Μεταπτυχιακών Σπουδών του Τμήματος Ιατρικής ενέκρινε ομόφωνα το αίτημά μας περί τροποποίησης του ΠΜΣ/Ν από μονοτμηματικό σε διατμηματικό, όπως ορίζουν τα διεθνή κριτήρια.

Ακριβώς αυτό το Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα ακύρωσε ο πρόεδρος του Ιατρικού Τμήματος με πράξεις που όχι μόνο προσβάλλουν το υπάρχον θεσμικό πλαίσιο, αλλά επιπρόσθετα θέτουν ζήτημα νομιμότητας για όλα τα διπλώματα μεταπτυχιακών σπουδών στις νευροεπιστήμες, που έχουν δοθεί στο Πανεπιστήμιο Κρήτης.

Ταυτόχρονα η ουσία της δημοκρατίας στο Ιατρικό Τμήμα έχει αποδημήσει εις Κύριον, παρ' όλο που παρέμεινε ο τύπος και αυτό με την πλήρη γνώση της Πρυτανικής Αρχής όσον αφορά τα θλιβερά συμβάντα.

Είναι χαρακτηριστικό ενός ακαδημαϊκού ήθους, το γεγονός πως ο πρόεδρος του Ιατρικού Τμήματος αρνείται να αναγνωρίσει τον υπάρχοντα από το 1998 Κανονισμό Σπουδών του ΠΜΣ/Ν, με θλιβερές συνέπειες για τους φοιτητές μας και παρά το γεγονός ότι το υπουργείο Παιδείας όχι μόνο δεν έκρινε τίποτα παράνομο, αλλά έδωσε πρόσφατα συμπληρωματική ενίσχυση στο πρόγραμμα.

Ο πρόεδρος του Ιατρικού Τμήματος, μέσω της Γενικής Συνέλευσης και χωρίς τις ψήφους των νευροεπιστημόνων προώθησε άλλη πρόταση παρά την έγγραφη άρνηση συμμετοχής σε αυτήν 22 μελών του ΠΜΣ\Ν, που αποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία τόσο των τακτικών όσο και των συνεργαζόμενων μελών».

 1on.gif (2742 bytes)