Πέμπτη, 18 Φεβρουαρίου 2010

Τα δίκτυα, ο εγκέφαλος και η μαγνητική τομογραφία ανισοτροπικής διάχυσης τένσορα (diffusion tensor MR imaging)




Η αρχή στην οποία βασίζεται η εν λόγω τεχνική είναι σχετικά απλή: Αν διαχύσεις σε ένα μέσο μία ουσία την οποία με κάποιο τρόπο μπορείς να ανιχνεύσεις και αυτό το μέσο είναι ομοιογενές, τότε η ουσία θα διαχυθεί με τον ίδιο τρόπο προς όλες τις κατευθύνσεις. Αν όμως το μέσο δεν παρουσιάζει ομοιογένεια, τότε η ουσία θα διαχυθεί ανισότροπα, δηλαδή με διαφορετικό τρόπο, ανάλογα με τα πιθανά εμπόδια που θα βρει στο δρόμο της. Αν δηλαδή στον κατακόρυφο άξονα βρει κάποιο εμπόδιο, τότε θα διαχυθεί προς τον οριζόντιο, αν δεν παρουσιαστεί και εκεί κάτι που να παρεμβάλλεται.

Είναι μία τεχνική που εφαρμόζεται μαζί με την μαγνητική τομογραφία δεν είναι ακόμα ευρέως διαδεδομένη, αλλά μπορεί δυνητικά να έχει αρκετές εφαρμογές στην απεικόνιση της δομής του εγκεφάλου.

Ο εγκέφαλος αποτελεί παράδειγμα πρότυπου δικτύου. Αποτελείται από δισεκατομμύρια νευρώνες, που μέσω των συνάψεων (κόμβων δικτύου) βρίσκονται σε στενή επικοινωνία, η οποία και τους προσδίδει καταπληκτική λειτουργικότητα, αλλά και οργάνωση.

Αποτελείται επίσης από ένα πλήθος υποστηρικτικών (δομικών) κυττάρων που βοηθούν στην συντήρηση, προστασία, αλλά και τη δομική λειτουργικότητα του εγκεφάλου. Υπό φυσιολογικές καταστάσεις, η δομή αυτή είναι συγκεκριμένη, και ο βαθμός οργάνωσης των νευρώνων αλλά και των συνάψεων υψηλός. Οι νευρώνες σχηματίζουν τα δεμάτια, δηλαδή νευρικές οδούς (σαν αυτοκινητόδρομοι υψηλών ταχυτήτων) οι οποίες διαχέουν την πληροφορία με ταχύτητα, συνέπεια και ακρίβεια.

Στη εγκεφαλική νόσο όμως, όπως αυτή παρουσιάζεται λόγω π.χ. κάποιας κακοήθειας ή και επί άλλων διαταραχών, όπως π.χ η σχιζοφρένεια, αυτή η δομή διαταράσσεται, τουλάχιστον τοπικά. Π.χ. στον εγκεφαλικό καρκίνο σημειώνεται άναρχη ανάπτυξη κυττάρων που καταστρέφουν τη δομή, ενώ στη σχιζοφρένεια εκτός από τη διαταραχή στη νευροδιαβίβαση διαπιστώνεται τα τελευταία χρόνια και διαταραχή στη δομή ορισμένων εγκεφαλικών δεματίων και κέντρων.

Αν λοιπόν ο υπό εξέταση εγκέφαλος (το εν λόγω δίκτυο) έχει υψηλή ποιότητα αλλά και ποσότητα οργάνωσης, τότε με τη χρήση της τεχνικής της διάχυσης τένσορα θα προκύψει υψηλή ανισοτροπία ( η ουσία θα πάει περισσότερο σε μία κατεύθυνση αντί σε όλες τις άλλες). Αυτό συμβαίνει, γιατί εφόσον τα νεύρα ενώνονται και σχηματίζουν οδούς, μια ουσία που τοποθετείται στον εγκέφαλο μπορεί να διαχυθεί μόνο παράλληλα με αυτές τις οδούς που αποτελούν τέλμα στην περεταίρω κάθετη πορεία της. (Όπως σε ένα μονόδρομο που στρίβει δεξιά λόγω εμφάνισης εμποδίου, π.χ. πολυκατοικίας, μπορείς να ακολουθήσεις μόνο την διαθέσιμη στροφή στα δεξιά). Αντίθετα, αν η ποιότητα της οργάνωσης του εγκεφάλου είναι χαμηλή, λόγω π.χ. δομικών προβλημάτων, τότε η ανισοτροπία μίας ενιόμενης ουσίας θα είναι χαμηλή. Η ουσία θα διαχέεται περισσότερο ισότροπα προς όλες τις κατευθύνσεις από την προηγούμενη περίπτωση, αφού η έλλειψη οργάνωσης θα αφήνει κενά εδώ και εκεί απ’ όπου η ουσία θα βρίσκει οδούς διαφυγής.

Αυτή λοιπόν η χαμηλή οργάνωση σε ένα πρότυπο δίκτυο όπως ο εγκέφαλος, σχετίζεται με τη νόσο, με την αδυναμία ανταπόκρισης σε ερεθίσματα, με τη λάθος απόκριση σε ερεθίσματα αλλά και με την μειωμένη λειτουργικότητα του δικτύου. Επίσης σχετίζεται και με προβλήματα συνδέσεων με άλλα εξωτερικά δίκτυα, δηλαδή τον ίδιο τον οργανισμό (δίκτυο περιφερικού νευρικού συστήματος/οργάνων) αλλά και με τον υπόλοιπο κόσμο (προβλήματα στις αισθήσεις. Π.χ. ο σχιζοφρενής βιώνει διαφορετικά τον περιβάλλοντα χώρο μέσω παρερμηνειών των αισθήσεων αλλά και πραγματικών (για τον ίδιο) ψευδαισθητικών εμπειριών.

Και έτσι ερχόμαστε σε ένα μεγαλύτερο δίκτυο, την κοινωνία. Η οποία μπορούμε να πούμε ότι είναι εξ ίσου πολύπλοκη με το πρότυπο δίκτυο του εγκεφάλου. Οι αναλογίες είναι πολλές: δισεκατομμύρια νευρώνες, δισεκατομμύρια άνθρωποι. Δεκάδες, ίσως και εκατοντάδες συνάψεις για τους νευρώνες, συνεχής η αλληλεπίδραση με δεκάδες ή και εκατοντάδες ανθρώπους για καθένα από εμάς καθημερινά. Και εδώ η δομή, το πλαίσιο που καλείται να αποτελέσει το σημείο αναφοράς για τον καθένα μας είναι εξαιρετικά σημαντικό. Καλή δομή και πλαίσιο που έχει αντοχές, που λαμβάνει υπ’ όψιν του ιδιαιτερότητες αλλά και τα λάθη και τις αστοχίες του καθενός από εμάς δίνει τη δυνατότητα υγιών χαρακτηριστικών της ταχύτητας, της συνέπειας, της ακρίβειας για τα όποια ερεθίσματα. Πλαίσιο με αυξημένη ανισοτροπία, που έχει κακή δομή, που αφήνει τρύπες και κενά, μειώνει τη λειτουργικότητα και δίδει τα χαρακτηριστικά της κακοήθειας.

Και σταματώ προς το παρόν εδώ. Ξέρουμε ότι η κακοήθεια συνεχώς επιβαρύνει και καταλήγει στο θάνατο, την ολοκληρωτική καταστροφή του δικτύου, είτε αυτό είναι ο εγκεφαλος είτε η κοινωνία ή οτιδήποτε άλλο.-

2 σχόλια:

  1. Ενδιαφέρον ποστ.
    Αν σ' αρέσουν αυτά τα στοιχεία, τότε ίσως να σ' ενδιαφέρει και το small world theorem μαζί με τα small-world networks με κοινωνικές εφαρμογές. Υπάρχει τεράστια βιβλιογραφία.

    Προσωπική άποψη: Πέρα από την αξία της DTMRI σαν διαγνωστικής μεθόδου, βρίσκω ότι είναι ταυτολογίες διατυπωμένες σε στιβαρή γλώσσα. Μέχρι να φτάσει σε ερμηνείες δεν ξέρω πόσος καιρός θα περάσει. Διόρθωσέ με αν κάνω λάθος.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  2. Ευχαριστώ για την παραπομπή. Την βρήκα χρήσιμη και ενδιαφέρουσα.
    Όσο για την αξία της μεθόδου για πραγματική διάγνωση σε καθημερινή ρουτίνα, δεν μπορώ να φανταστώ καν τί θα γίνει. Είναι χρήσιμη, έχει πρακτικές εφαρμογές, (χρησιμότητα σε υποτροπές καρκίνων, στην άμεση διαπίστωση αγγειακών εγκεφαλικών κ.α.) όμως π.χ. στην ελλάδα δεν βλέπω να έρχεται ποτέ. Εδώ δεν έχουμε καλά καλά ένα PET το DTfMRI θα υπάρξει; Πέρα από τη χρησιμότητα, όλα αυτά είναι πάντα και πολιτική. Θα πάρει κάποιος την απόφαση να τα χρησιμοποιήσει ή όχι; Θα έχει υποστήριξη; θα του στέλνουν κόσμο; Θα τη δέχονται οι ασφάλειες; κτλ...

    ΑπάντησηΔιαγραφή