Τα πρώτα όνειρα των εμβρύων

Μετά από σχεδόν επτά μήνες ανάπτυξης μέσα στη μήτρα, το ανθρώπινο έμβρυο τον περισσότερο καιρό κοιμάται. Ο εγκέφαλος κάνει κύκλους μπρος-πίσω, μεταξύ της παραληρηματικής δραστηριότητας του ύπνου REM (Rapid Eye Movement) και της ήρεμης, ξεκούραστης κατάστασης του ύπνου non-REM. Το αν όμως ο εγκέφαλος των νέων και ανώριμων εμβρύων κάνει κύκλους ενώ κοιμάται είτε είναι απλά ανενεργός παρέμενε ένα μυστήριο μέχρι σήμερα. Η μαθηματικός Karin Schwab και η ομάδα της, που αποτελείται από νευροεπιστήμονες, στο Πανεπιστήμιο Friedrich Schiller της Γιένα στη Γερμανία, ανακάλυψαν πως τα πολύ ανώριμα έμβρυα …μπορούν να εισέλθουν σε μία ονειρική κατάσταση εβδομάδες πριν να εμφανίσουν τα πρώτα σημάδια ύπνου REM. Η μαθηματική ανάλυση της ομάδας μπορεί να οδηγήσει στην καλύτερη κατανόηση του σκοπού του ύπνου. Επιπλέον, αποτελεί ένα εργαλείο για τη μελέτη του πως αναπτύσσεται ο εγκέφαλος και βοηθάει στον προσδιορισμό των ευάλωτων περιόδων της εγκεφαλικής ανάπτυξης, κατά τις οποίες μία βλάβη θα μπορούσε να οδηγήσει σε ασθένεια στη μετέπειτα ζωή του βρέφους. Η έρευνα εμφανίζεται σε ένα ειδικό τεύχος του επιστημονικού περιοδικού Chaos, το οποίο δημοσιεύτηκε από το Αμερικανικό Ινστιτούτο Φυσικής (AIP). Το τεύχος επικεντρώνεται στη μη-γραμμική δυναμική των γνωστικών και νευρικών συστημάτων. Θέτει το ερώτημα πως το χάος μπορεί να επηρεάσει συγκεκριμένες εγκεφαλικές περιοχές και παρουσιάζει διεπιστημονικές προσεγγίσεις σε διάφορα προβλήματα της νευροεπιστήμης, συμπεριλαμβανομένου και του ύπνου. Η απευθείας μέτρηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας του εμβρύου μέσα στη μήτρα δεν είναι εφικτή. Τα όσα γνωρίζουν οι επιστήμονες για τις πρώτες συνήθειές μας στον ύπνο προέρχονται κυρίως από την παρατήρηση της κίνησης των ματιών. Γύρω στον έβδομο μήνα της ανάπτυξης του εμβρύου, παρατηρείται ο πρώτος ύπνος REM. Ο εγκέφαλος του αναπτυσσόμενου εμβρύου φαίνεται πως κάνει κύκλους κάθε 20 με 40 λεπτά μεταξύ του ύπνου REM, κατά τον οποίο η εγκεφαλική δραστηριότητα ανταγωνίζεται τη συνείδηση, και του ύπνου non-REM, κατά τον οποίο ο εγκέφαλος ξεκουράζεται. Οι λειτουργίες αυτών των κύκλων του ύπνου εξακολουθούν να αποτελούν αντικείμενο συζήτησης στους κύκλους των ερευνητών του ύπνου. Κάποιοι προσπάθησαν να μετρήσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα των πρόωρων βρεφών, τοποθετώντας τα σε έναν ηλεκτροεγκεφαλογράφο, αμέσως μετά την πρόωρη γέννησή τους. Οι μετρήσεις αυτές, σύμφωνα με την Schwab, παρουσιάζουν τεχνική δυσκολία και έχουν πολλά λάθη. Οι νευρολόγοι, λοιπόν, που μελετούν την ανάπτυξη του εμβρυικού εγκεφάλου, δεν γνωρίζουν εάν οι κύκλοι του ύπνου εμφανίζονται απλά μία μέρα ή αναπτύσσονται αργά από άλλες μορφές της εγκεφαλικής δραστηριότητας. Για να καλυφθεί το κενό της γνώσης, η Schwab μελέτησε πρόβατα. Το πρόβατο είναι ένα ζώο το οποίο συνήθως κυοφορεί ένα ή δύο έμβρυα παρόμοιου μεγέθους και βάρους με τα ανθρώπινα έμβρυα. Και η εξέλιξη, όμως, της εγκεφαλικής ανάπτυξης είναι παρόμοια μεταξύ των προβάτων και του ανθρώπου, με διάρκεια 280 μέρες στον άνθρωπο και 150 μέρες στα πρόβατα. Οι ερευνητές κατέγραψαν απευθείας την ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου ενός εμβρύου προβάτου, ηλικίας 106 ημερών, κάτι που ποτέ δεν είχε συμβεί στο παρελθόν. Χρησιμοποιώντας εξεζητημένες μαθηματικές τεχνικές, η Schwab ανακάλυψε κύκλους στην πολυπολοκότητα της ανώριμης εγκεφαλικής δραστηριότητας. Εν αντιθέσει με τα μοντέλα ύπνου στα τελικά στάδια της ανάπτυξης, οι κύκλοι αυτοί εναλλάσσονται κάθε 5 με 10 λεπτά και αλλάζουν με αργούς ρυθμούς καθώς αναπτύσσεται το έμβρυο. Αν και είναι δύσκολο να φανταστούμε τί εμπειρίες βιώνει το έμβρυο κατά τη διάρκεια αυτών των κύκλων, τα μοντέλα που προέκυψαν ρίχνουν φως στο θέμα του ύπνου. «Ο ύπνος δεν προκύπτει ξαφνικά όταν ο εγκέφαλος ξεκουράζεται. Ο ύπνος και οι αλλαγές στην κατάστασή του είναι ενεργές ρυθμισμένες διαδικασίες,» δηλώνει η Schwab. Τα ευρήματα συμφωνούν με άλλα δεδομένα, τα οποία δείχνουν πως τα εγκεφαλικά κύτταρα (νευρώνες), που προκαλούν τις καταστάσεις του ύπνου, ωριμάζουν πολύ πιο πριν ο υπόλοιπος εγκέφαλος αναπτυχθεί αρκετά ώστε να πέσει σε ύπνο REM. Μία καλύτερη κατανόηση της εγκεφαλικής ανάπτυξης θα μπορούσε να δώσει περισσότερα στοιχεία σχετικά με ασθένειες στην μετέπειτα ζωή, όπως οι νευρολογικές διαταραχές ή το σύνδρομο αιφνίδιου βρεφικού θανάτου. Η έρευνα θα μπορέσει να ρίξει και αυτή με τη σειρά της φως σε θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με το πώς αναπτύσσεται ο εγκέφαλος. Οι κυκλικές αλλαγές στη δραστηριότητα των νευρώνων, για παράδειγμα, μπορεί να διεγείρουν τα άλλα νευρικά κύτταρα να βρεθούν και να ενωθούν με σκοπό να σχηματίσουν πολύπλοκ