Ιστορικά, η φαιά ουσία θεωρείτο τυπικά το βασικότερο όργανο του εγκεφάλου ενώ η λευκή ουσία ήταν δευτερευούσης σημασίας. Όμως τα τελευταία χρόνια έχει γίνει σαφές ότι και τα δύο όργανα είναι εξίσου σημαντικά.
Η φαιά ουσία είναι εδώ και πολύ καιρό το ‘μεταφορικό μέσο’ του εγκεφάλου, καθώς ασχολείται με τη βαριά αριθμητική επεξεργασία, στην οποία όλοι βασιζόμαστε για να κατανοήσουμε τον κόσμο. Η λευκή ουσία, θεωρούνταν ότι απλώς εκτελεί το έργο της αναμετάδοσης μηνυμάτων μπρος-πίσω, ως κάτι περισσότερο από μια συλλογή παθητικών καλωδίων.
Παρόλο που υπάρχει κάποια αλήθεια σε αυτόν τον καταμερισμό εργασίας, προσφέρει τεράστια κακή υπηρεσία στη λευκή ύλη. Καθώς η επιστημονική γνώση αυξάνεται, η σημασία της λευκής ουσίας έρχεται στο προσκήνιο. Αυτή η οδός νευρικών πληροφοριών είναι πλέον γνωστό ότι εμπλέκεται σε μια σειρά παθήσεων και ασθενειών και παίζει ζωτικό ρόλο στη λειτουργία του εγκεφάλου, στη μάθηση και στον συντονισμό απομακρυσμένων εγκεφαλικών κέντρων.
Τι είναι η λευκή ουσία;
Η λευκή ουσία αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος των βαθιών τμημάτων του εγκεφάλου. Σε αντίθεση με τη φαιά ουσία, η οποία κορυφώνεται στην ανάπτυξη όταν είμαστε 11 ή 12 ετών, η λευκή ουσία συνεχίζει να αναπτύσσεται μέχρι τα 20 μας (και ίσως, με πιο αργούς ρυθμούς, στα 50 μας).
Αποτελείται από δέσμες αξόνων, ή οδών, οι οποίες είναι οι μακριές, λεπτές προεξοχές των νευρικών κυττάρων. Όπως υποδηλώνει το όνομα, η λευκή ουσία είναι πιο λευκή από τη φαιά ουσία και η διάσημη λευκότητά της οφείλεται σε μια κηρώδη επικάλυψη που ονομάζεται μυελίνη, η οποία βρίσκεται σε κάθε έναν από τους άξονες.
Μυελινωμένος άξονας (δεξιά) σε σύγκριση με μη-μυελινωμένο άξονα (αριστερά).
Image credit: Dr Jana
Η μυελίνη καλύπτει την επιφάνεια όλων των νευρικών κυττάρων, αφήνοντας μικρά κενά – γνωστά και ως κόμβοι του Ranvier – ενός χιλιοστού περίπου.
Στα μυελινωμένα νεύρα, αντί για μια ώθηση που ταξιδεύει κατά μήκος του κυττάρου όπως συμβαίνει στη φαιά ουσία, η μυελίνη μπορεί να πηδήξει από κόμβο σε κόμβο, αυξάνοντας την ταχύτητα αγωγής.
Ως η πρωταρχική υπηρεσία αγγελιοφόρων του εγκεφάλου, η μυελίνωση επιτρέπει στη λευκή ουσία να μεταφέρει σήματα μεταξύ απομακρυσμένων περιοχών με ιλιγγιώδη ταχύτητα.
Στην πραγματικότητα, τα μυελινωμένα νεύρα μπορούν να μεταφέρουν ώσεις έως και 100 φορές πιο γρήγορα από τις μη μυελινωμένες ίνες.
Στον εγκέφαλο, η μυελίνη εναποτίθεται από κύτταρα που ονομάζονται ολιγοδενδροκύτταρα. Κατά τη γέννηση, η κάλυψη της μυελίνης είναι σχετικά αραιή. Η μυελίνωση κινείται σε ένα κύμα, πρώτα επικαλύπτοντας τη λευκή ουσία στον εγκεφαλικό φλοιό που βρίσκεται πλησιέστερα στον αυχένα του λαιμού και προχωρώντας σταδιακά προς τα εμπρός, τελικά επικαλύπτοντας τους μετωπιαίους λοβούς στα μέσα έως τα τέλη της δεύτερης δεκαετίας της ζωής.
Οι μετωπιαίοι λοβοί είναι σημαντικοί για τον προγραμματισμό, τη λογική και την κρίση. Μερικοί επιστήμονες θεωρούν ότι η περιορισμένη μυελίνωση αυτών των περιοχών στη νεολαία μπορεί να οφείλεται στην αδυναμία των εφήβων να λάβουν κατάλληλες αποφάσεις ως ενήλικες.
Καθώς το επιστημονικό ενδιαφέρον εστιάζεται στη λευκή ουσία, έχει γίνει σαφές ότι απέχει πολύ από το να είναι ένα παθητικό κομμάτι σύνδεσης. Αφορά σε κάτι ‘δυναμικό’ καθώς ο όγκος του μεγαλώνει και συρρικνώνεται με την εμπειρία και ‘επεξεργάζεται τις πληροφορίες’ αφού φαίνεται πως δεν διαβιβάζει απλά και αλόγιστα δεδομένα μεταξύ εγκεφαλικών σημείων.
Η Λευκή ουσία στις ψυχιατρικές παθήσεις
Ορισμένες καταστάσεις έχουν από καιρό συσχετιστεί με βλάβη στο έλυτρο της μυελίνης. Για παράδειγμα, το ανοσοποιητικό σύστημα των ατόμων με σύνδρομο Guillain-Barré και σκλήρυνση κατά πλάκας επιτίθεται στη μυελίνη, προκαλώντας σταδιακά επιδεινούμενη αδυναμία που μπορεί να καταλήξει σε παράλυση.
Πιο πρόσφατα, οι αλλαγές στη μυελίνη έχουν συνδεθεί με μια σειρά ψυχιατρικών καταστάσεων, όπως η σχιζοφρένεια, η μείζονα κατάθλιψη, ο αυτισμός, η διαταραχή μετατραυματικού στρες, η νόσος του Αλτσχάιμερ, η δυσλεξία, η διαταραχή ελλειμματικής προσοχής-υπερκινητικότητας, η ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή και το Tourette. Η λευκή ουσία έχει εμπλακεί ακόμη και στον τραυλισμό και την κώφωση.
Μία από τις πιο μελετημένες ψυχιατρικές καταστάσεις σε σχέση με τη λευκή ουσία είναι η σχιζοφρένεια. Μια μελέτη που διερεύνησε 6.000 γονίδια στον προμετωπιαίο φλοιό των σχιζοφρενικών εγκεφάλων παρείχε αδιάσειστα στοιχεία: από τα 89 γονίδια που βρέθηκαν να σχετίζονται με τις παραπάνω παθήσεις, τα 35 εμπλέκονται με τη μυελίνωση.
Άλλες μελέτες έχουν διερευνήσει τη λευκή ουσία μεταθανάτια, με ορισμένες να δείχνουν ανωμαλίες στις οδούς της λευκής ουσίας και μειωμένους αριθμούς ολιγοδενδροκυττάρων σε ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου.
Στην πραγματικότητα, πιο πρόσφατα, έχει αποδειχθεί ότι οι οδοί της λευκής ουσίας στο μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου διαταράσσονται στη σχιζοφρένεια.
Η σχιζοφρένεια τείνει να αναπτύσσεται κατά την εφηβεία, μια περίοδο κατά την οποία δίνεται επιτέλους στον πρόσθιο εγκέφαλο η επίστρωση μυελίνης του. Ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό μπορεί να είναι κάτι περισσότερο από μια σύμπτωση.
Το εάν αυτές οι αλλαγές είναι η αιτία της πάθησης ή η συνέπεια της ανώμαλης εγκεφαλικής λειτουργίας δεν έχει ακόμη γίνει κατανοητό, αλλά είναι πιθανώς μια αλληλένδετη αμφίδρομη διαδρομή. Το αποδεικτικό στοιχείο ήταν μια εργασία που δημοσιεύτηκε το 2007 από τον Dr. Gabriel Corfas. Έδειξε ότι η διατάραξη του γενετικού ελέγχου των ολιγοδενδροκυττάρων θα μπορούσε να προκαλέσει εντυπωσιακές αλλαγές συμπεριφοράς παρόμοιες με αυτές που παρατηρούνται στη σχιζοφρένεια.
Διαβάστε σχετικά: Πώς ο εγκέφαλος ανακατασκευάζει γεγονότα του παρελθόντος
Η προβολή της λευκής ουσίας
Μια απεικονιστική διαδικασία που ονομάζεται Απεικόνιση Τανυστή Διάχυσης (diffusion tensor imaging (DTI), η οποία βασίζεται στην τεχνολογία MRI, καταγράφει τη σχετική κίνηση του νερού μέσα στους ιστούς. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρατήρηση της λευκής ουσίας.
Διαγνωστική εξέταση παρουσιάζει τις οδούς της λευκής ουσίας.
Image credit: Thomas Schultz
Το DTI βασίζεται στην προϋπόθεση ότι, σε φυσιολογικό εγκεφαλικό ιστό, το νερό είναι εξίσου πιθανό να ταξιδέψει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.
Ωστόσο, σε οδούς που προσανατολίζονται παράλληλα και καλύπτονται από μυελίνη, είναι πιο πιθανό να κινούνται κατά μήκος τους, παρά από πλευρά σε πλευρά.
Με αυτήν την τεχνολογία, μπορείτε να δείτε τη μικροδομή της λευκής ουσίας. Πιο σφιχτά συσκευασμένες ίνες με παχύτερες επικαλύψεις μυελίνης δίνουν ισχυρότερα σήματα DTI. Αυτή η σχετικά νέα τεχνολογία έχει χρησιμοποιηθεί για την αναζήτηση δεσμών μεταξύ της λευκής ουσίας και των γνωστικών αποτελεσμάτων.
Μια μελέτη, για παράδειγμα, βρήκε μια σχέση μεταξύ της δομής της λευκής ουσίας και του IQ, οι συγγραφείς της οποίας κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι «η γνωστική λειτουργία συσχετίζεται με μεγαλύτερη οργάνωση των ινών». Ομοίως, άλλοι επιστήμονες έχουν βρει συνδέσμους μεταξύ της ποιότητας της λευκής ουσίας στον εγκέφαλο ενός ενήλικα και της ικανότητας ανάγνωσης.
Οι ερευνητές έχουν επίσης δείξει ότι η χρήση του εγκεφάλου μας με συγκεκριμένο τρόπο μπορεί να αλλάξει τη δομή της λευκής ουσίας. Για παράδειγμα, ένα πείραμα διαπίστωσε ότι η τακτική εξάσκηση ενός μουσικού οργάνου αυξάνει το επίπεδο οργάνωσης εντός της λευκής ουσίας στις περιοχές που είναι σημαντικές για τη μουσική απόδοση. Οι ερευνητές έδειξαν ότι το μέγεθος της αλλαγής ήταν ανάλογο με τον αριθμό των ωρών που το άτομο έκανε εξάσκηση. Όσο περισσότερο έκανε εξάσκηση, τόσο περισσότερη λευκή ουσία ενεργοποιείται.
Πώς η μυελίνωση ταιριάζει στην ιστορία της ζωής
Σε ζώα που μπορούν να περπατήσουν και να τραφούν πολύ σύντομα μετά τη γέννησή τους – όπως τα άλογα και τα ποντίκια – η μυελίνωση είναι σχεδόν πλήρης εκ γενετής. Ωστόσο, όπως προαναφέρθηκε, η μυελίνωση στους ανθρώπους συνεχίζεται μέχρι τα 20 ή τα 30 μας. Το γεγονός ότι διαρκεί τόσο πολύ είναι μια καλή ένδειξη ότι επιτελεί κάτι περισσότερο από έναν απλό συνδετικό ρόλο.
Το εκτεταμένο χρονικό διάστημα που χρειάζεται η μυελίωση στους ανθρώπους αντιστοιχεί στην ίδια χρονική περίοδο που ο ανθρώπινος εγκεφαλικός φλοιός υφίσταται μια τεράστια αναδιάρθρωση των συναπτικών συνδέσεων. Αυτή η αναδιαμόρφωση θεωρείται ότι τροποποιεί τον εγκέφαλο σύμφωνα με την εμπειρία. Για το λόγο αυτό, ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι η μυελίνη, και επομένως η λευκή ουσία, διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση του εγκεφάλου μέσω των εμπειριών μας καθώς αναπτύσσουμε.
Αυτή η θεωρία είναι αληθινή σε μια σειρά από μελέτες σε ζώα. Για παράδειγμα, μια μελέτη για τους βολβούς των λιβαδιών της Αλάσκας διαπίστωσε ότι η μυελίνωση στον εγκέφαλο ρυθμίζεται από εποχιακές αλλαγές στη διάρκεια της ημέρας. Τα ζώα που ζούσαν σε περιβάλλον με συνεχώς μεγάλες μέρες είχαν περισσότερο όγκο λευκής ουσίας.
Σε αρουραίους, το στρες κατά τις τελευταίες 6 ημέρες της εγκυμοσύνης προκαλεί αυξημένη μυελίωση στους απογόνους τις πρώτες 2 έως 3 εβδομάδες της ζωής, με τα επίπεδα να επανέρχονται στο φυσιολογικό έως την 40η ημέρα.
Αντίθετα, μια πιο ευχάριστη εμπειρία μπορεί επίσης να αλλάξει τη δομή της λευκής ουσίας. Τα ολιγοδενδροκύτταρα αυξάνονται αριθμητικά στον οπτικό φλοιό των αρουραίων που εκτρέφονται σε εμπλουτισμένα περιβάλλοντα, όπως με την κοινωνική αλληλεπίδραση και με την ύπαρξη πραγμάτων με τα οποία μπορούν να παίξουν.
Ορισμένες μελέτες σε ανθρώπους έχουν επίσης βρει μια αλληλεπίδραση μεταξύ της πρώιμης εμπειρίας και του όγκου της λευκής ουσίας. Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Biological Psychiatry συνέκρινε τους εγκεφάλους παιδιών που είχαν κακοποιηθεί ή παραμεληθεί με τους εγκεφάλους παιδιών που δεν είχαν κακοποιηθεί.
Το corpus callosum – δηλαδή η μεγαλύτερη δομή της λευκής ουσίας στον εγκέφαλο, που συνδέει το αριστερό με το δεξί εγκεφαλικό ημισφαίριο – βρέθηκε ότι είναι 17% βραχύτερη σε εκείνους που είχαν κακοποιηθεί.
Η ακρίβεια χιλιοστού του δευτερολέπτου, είναι ζωτικής σημασίας
Όταν εκτελούμε μια περίπλοκη εργασία, όπως το παίξιμο ενός οργάνου, οι πληροφορίες αποστέλλονται από μια σειρά εγκεφαλικών κέντρων και ρέουν εμπρός και πίσω. Ο συγχρονισμός είναι απαραίτητος και η απλή αποστολή μηνυμάτων με τη μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα δεν θα ήταν μια βιώσιμη λύση.
Καθώς αυξάνονται τα ευρήματα, φαίνεται ξεκάθαρο ότι η μυελίνη παίζει βασικό ρόλο στην ανάπτυξη του συγχρονισμού και μπορεί να αλλάξει την ταχύτητα αγωγής των οδών της λευκής ουσίας με διάφορους τρόπους.
Για παράδειγμα, η μυελίνη μπορεί να αλλάξει φυσικά τη διάμετρο του άξονα (τα ευρύτερα νεύρα περνούν τα σήματα πιο γρήγορα). Επίσης, τα ολιγοδενδροκύτταρα μπορούν να αλλάξουν πόσα φύλλα μυελίνης τοποθετούν, τα οποία μπορεί να είναι έως και 150 φύλλα ανά ίνα, αλλάζοντας και πάλι την ταχύτητα αγωγής. Επιπλέον, αλλάζοντας τον αριθμό ή την απόσταση των κόμβων του Ranvier, οι ταχύτητες μπορούν να τροποποιηθούν, με περισσότερους κόμβους πιο κοντά μεταξύ τους να επιβραδύνουν τους παλμούς.
Έχουμε μόλις αρχίσει να αποκωδικοποιούμε τους μηχανισμούς πίσω από την επίδραση της λευκής ουσίας στη γνωστική λειτουργία, και ήδη ανοίγονται άπειροι πιθανοί δρόμοι.
Η λευκή ύλη είναι τόσο αναπόσπαστο μέρος της λειτουργίας του εγκεφάλου όσο και ο γκρίζος ‘γείτονάς’ της. Είναι δυναμική, εμπλέκεται στη μάθηση και μας βοηθά να κατακτήσουμε δεξιότητες και αναμνήσεις. Χωρίς αμφιβολία, καθώς η έρευνα συνεχίζεται και η εικόνα γίνεται όλο και πιο ξεκάθαρη, η σημασία της μυελίνης και της λευκής ουσίας θα συνεχίσει να κλιμακώνεται.
Απόδοση: Ισιδώρα Σκουρλή, Διδάκτωρ του Τμήματος Νοσηλευτικής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών
Επιμέλεια: PsychologyNow.gr
Πηγή
*Απαγορεύεται ρητώς η αναπαραγωγή χωρίς προηγούμενη άδεια των υπευθύνων της ιστοσελίδας*
