Οι επιστήμονες εξαφανίστηκαν από τη νέα θεραπεία που αποκαθιστά την όραση σε τυφλά ποντίκια

Η ικανότητα του εγκεφάλου να προσαρμόζεται και να επανασυνδέεται σε όλη τη ζωή συνεχίζει να εκπλήσσει τους νευροεπιστήμονες. Οι ερευνητές βρήκαν έναν τρόπο να αποκαταστήσουν την όραση σε ενήλικα ποντίκια με μια μορφή συγγενούς τύφλωσης, παρά τη σχετική ωριμότητα των τρωκτικών.

Τα ποντίκια σχεδίαζαν μια σπάνια ανθρώπινη διαταραχή του αμφιβληστροειδούς του ματιού, που ονομάζεται leber congenital amaurosis (LCA), η οποία συχνά προκαλεί τύφλωση ή σοβαρή διαταραχή της όρασης κατά τη γέννηση.

Αυτή η κληρονομική πάθηση φαίνεται να προκαλείται από μια μετάλλαξη σε οποιοδήποτε από τα δεκάδες γονίδια που σχετίζονται με τον αμφιβληστροειδή και τις ικανότητές του να ανιχνεύει το φως.

Οι ερευνητές εργάζονται σε θεραπείες που θα μπορούσαν να αποκαταστήσουν κατεστραμμένους ή δυσλειτουργικούς φωτοϋποδοχείς σε αυτό το τμήμα του ματιού για αρκετές δεκαετίες. Ορισμένες στρατηγικές περιλαμβάνουν εμφυτεύματα αμφιβληστροειδούς, παρεμβάσεις γονιδιακής επεξεργασίας και φαρμακευτικές θεραπείες.

Όλες αυτές οι αναδυόμενες θεραπείες ενισχύουν την όραση με διαφορετικά επίπεδα επιτυχίας, αλλά οι συνθετικές ενώσεις που στοχεύουν τον αμφιβληστροειδή φαίνονται ιδιαίτερα υποσχόμενες για όσους έχουν μεταλλάξεις που περιλαμβάνουν φωτοϋποδοχείς ράβδου.

Οι ράβδοι είναι οι φωτοϋποδοχείς στο πίσω μέρος του ματιού που αισθάνονται το αμυδρό φως. Αυτοί οι εξειδικευμένοι νευρώνες χρησιμοποιούν μια σειρά βιοχημικών αντιδράσεων για να μετατρέψουν το αισθητήριο φως σε ηλεκτρικά σήματα για να «διαβάσει» ο υπόλοιπος εγκέφαλος.

Καθώς οι φωτοευαίσθητες χρωστικές στις ράβδους του αμφιβληστροειδούς απορροφούν χαμηλά επίπεδα φωτός, μετατρέπουν το μόριο 11-cis αμφιβληστροειδούς σε all-trans -αμφιβληστροειδούς, ο οποίος με τη σειρά του δημιουργεί μια ώθηση που ταξιδεύει κάτω από το οπτικό νεύρο στον εγκέφαλο.

Προηγούμενες μελέτες σε παιδιά με LCA έδειξαν ότι οι θεραπείες με συνθετικά ρετινοειδή μπορούν να βοηθήσουν στην αντιστάθμιση κάποιας απώλειας όρασης όταν χορηγούνται απευθείας στο μάτι. Αλλά πώς αυτές οι θεραπείες επηρεάζουν τους ενήλικες με την πάθηση δεν είναι τόσο καλά κατανοητός.

«Αν και έχει σημειωθεί κάποια πρόοδος, παραμένει ακόμη ασαφές ο βαθμός στον οποίο τα οπτικά κυκλώματα ενηλίκων μπορούν να αποκατασταθούν σε μια πλήρως λειτουργική κατάσταση στο επίπεδο του οπτικού φλοιού μετά τη διόρθωση του ελαττώματος του αμφιβληστροειδούς», γράφουν οι ερευνητές.

Παραδοσιακά, πιστεύεται ότι το οπτικό σύστημα του εγκεφάλου σχηματίζεται και ενισχύεται κατά τη διάρκεια ορισμένων αναπτυξιακών παραθύρων στην πρώιμη ζωή. Εάν το μάτι δεν ασκείται κατά τη διάρκεια αυτών των κρίσιμων περιόδων, τότε τα οπτικά δίκτυα στον εγκέφαλο ενδέχεται να μην συνδεθούν ποτέ σωστά για την όραση, οδηγώντας σε δια βίου ελλείμματα όρασης.

Αλλά η δυνατότητα όρασης ενός θηλαστικού μπορεί να μην είναι τόσο άκαμπτα καλωδιωμένη. θα μπορούσε να είναι πολύ πιο πλαστικό από ό,τι υποτίθεται.

Για να διερευνήσουν αυτήν την ιδέα, οι ερευνητές χορήγησαν ένα συνθετικό ρετινοειδές για επτά ημέρες σε ενήλικα τρωκτικά που γεννήθηκαν με εκφύλιση του αμφιβληστροειδούς.

Η θεραπεία ήταν τελικά επιτυχής στην μερική αποκατάσταση της ευαισθησίας των ζώων στο φως και της τυπικής τους συμπεριφοράς προσανατολισμού στο φως για 27 ημέρες.

Εννέα ημέρες μετά τη θεραπεία, πολύ περισσότεροι νευρώνες στον οπτικό φλοιό ενεργοποιούνταν από το οπτικό νεύρο.

Αυτό υποδηλώνει ότι η κεντρική οπτική οδός που μεταφέρει πληροφορίες από το μάτι στον οπτικό φλοιό μπορεί να αποκατασταθεί σημαντικά με θεραπεία με ρετινοειδή, ακόμη και σε ενήλικα ποντίκια.

"Ειλικρινά, ήμασταν έκπληκτοι από το πόσο η θεραπεία έσωσε τα εγκεφαλικά κυκλώματα που εμπλέκονται στην όραση", λέει ο νευροβιολόγος Sunil Gandhi από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Irvine.

"Η όραση περιλαμβάνει περισσότερα από άθικτο και λειτουργικό αμφιβληστροειδή. Ξεκινά από το μάτι, το οποίο στέλνει σήματα σε όλο τον εγκέφαλο. Είναι στα κεντρικά κυκλώματα του εγκεφάλου όπου στην πραγματικότητα προκύπτει η οπτική αντίληψη."

Η μελέτη διεξήχθη μόνο σε ποντίκια, αλλά η ανακάλυψη έκανε τους νευροεπιστήμονες να πιστεύουν ότι το κρίσιμο παράθυρο για το ανθρώπινο οπτικό σύστημα μπορεί επίσης να είναι μεγαλύτερο από ό,τι είχε υποτεθεί κάποτε.

Με άλλα λόγια, η έλλειψη όρασης στην παιδική ηλικία δεν σημαίνει απαραίτητα ότι η όραση δεν μπορεί ποτέ να ανακτηθεί στην ενήλικη ζωή.

"Αμέσως μετά τη θεραπεία, τα σήματα που προέρχονται από το αντίθετο μάτι, που είναι η κυρίαρχη οδός στο ποντίκι, ενεργοποίησαν δύο φορές περισσότερους νευρώνες στον εγκέφαλο", λέει ο Ghandi.

"Αυτό που ήταν ακόμη πιο εντυπωσιακό ήταν ότι τα σήματα που προέρχονταν από την ίδια πλευρά του ματιού ενεργοποίησαν πενταπλάσιους νευρώνες στον εγκέφαλο μετά τη θεραπεία και αυτό το εντυπωσιακό αποτέλεσμα ήταν μακροχρόνιο."

Απαιτείται περαιτέρω έρευνα σε ζωικά μοντέλα. Αλλά ίσως μια μέρα, οι νευροεπιστήμονες μπορούν να δοκιμάσουν εάν παρόμοια οφέλη θα μπορούσαν να προκληθούν σε ηλικιωμένους ανθρώπους με ορισμένες εκδόσεις του LCA.

"Το γεγονός ότι αυτή η θεραπεία λειτουργεί τόσο καλά στην κεντρική οπτική οδό στην ενήλικη ζωή υποστηρίζει μια νέα ιδέα, η οποία είναι ότι υπάρχει λανθάνουσα δυνατότητα για όραση που απλώς περιμένει να ενεργοποιηθεί", εξηγεί ο Ghandi.

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Current Biology .