Ερευνητής διεθνούς ακτινοβολίας, ο Νίκος Λογοθέτης είναι ο νευροεπιστήμονας ο οποίος απέδειξε ότι με ενδοκρανιακές ηλεκτροφυσιολογικές μετρήσεις, σε συνδυασμό με τη λειτουργική μαγνητική τομογραφία (MRI), μπορεί να μελετηθεί η λειτουργία νευρώνων και νευρικών κυκλωμάτων σε πραγματικό χρόνο. Η ανακάλυψη αυτή άνοιξε ένα «παράθυρο στο χάος»: με τη συμβολή των ευρημάτων του οι επιστήμονες αντιλήφθηκαν ότι ο εγκέφαλος είναι δομικά και λειτουργικά εξαιρετικά πιο πολύπλοκος απ’ όσο πίστευαν. Εμπνευσμένος από τη θεωρία συστημάτων, σήμερα ο έλληνας ερευνητής εξερευνά τη νευρολογική βάση της αντίληψης, δηλαδή πώς αναγνωρίζουμε και αντιλαμβανόμαστε ερεθίσματα του περιβάλλοντος και ποιο είναι το «αποτύπωμα» που αυτά αφήνουν στον εγκέφαλο.

Το ΒΗΜΑ-Science συνομίλησε με τον δρα Νίκο Λογοθέτη με αφορμή την επικείμενη μεταφορά της ερευνητικής δραστηριότητάς του από το Τίμπιγκεν της Γερμανίας στη Σανγκάη, όπου πρόκειται να αναλάβει τη διεύθυνση ενός μεγάλου κέντρου το οποίο θα εξειδικεύεται στην έρευνα του εγκεφάλου των θηλαστικών.

Τι είναι αυτό που σας γοητεύει στο ερευνητικό σας πεδίο;

«Αυτό που με έλκει ιδιαίτερα είναι η πολυπλοκότητα των συστημάτων του εγκεφάλου και ο τρόπος με τον οποίο η δομή του προσαρμόζεται και βελτιστοποιείται. Ηταν μεγάλη η έκπληξή μου, παραδείγματος χάριν, όταν αντιλήφθηκα ότι οι νευρώνες μιας συγκεκριμένης οπτικής περιοχής του οπτικού φλοιού ανταποκρίνονται σε ένα ερέθισμα μόνο όταν αυτό γίνεται ενσυνείδητα αντιληπτό από το ζώο. Με άλλα λόγια, η δραστηριότητα των νευρώνων αυτών εξαρτάται όχι από την παρουσία ενός ερεθίσματος αλλά από τη συνειδητή αντίληψη του ερεθίσματος αυτού από το ζώο. Τώρα πια γνωρίζουμε ότι αυτό είναι χαρακτηριστικό πολλών κυττάρων που εμπλέκονται στο οπτικό σύστημα. Αυτό φυσικά δεν σημαίνει ότι τα κύτταρα αυτά είναι το θεμέλιο της αντίληψής μας – αυτή δεν καθορίζεται από λίγους νευρώνες. Προκύπτει όμως το ερώτημα για τη φύση αυτού του δυναμικού νευρωνικού δικτύου και για τον τρόπο με τον οποίο θα μπορούσαμε να το μελετήσουμε».

Σε ποιες κατευθύνσεις πρέπει να κινηθεί η έρευνα για να διερευνήσει αυτό το ερώτημα;

«Για δεκαετίες, η έρευνα του νευρικού συστήματος επικεντρώθηκε σε μελέτες μικρο-και μεσο-κλίμακας, εξετάζοντας τη δομή και τη λειτουργία των νευρώνων και των μικροκυκλωμάτων. Χρειάζεται όμως να κατανοήσουμε τη διαδικασία αυτοοργάνωσης του εγκεφάλου – σε φυσιολογικές όσο και σε παθολογικές καταστάσεις, ταυτόχρονα σε διαφορετικές χωροχρονικές κλίμακες, με διεπιστημονικές μεθόδους. Ενας εποικοδομητικός συνδυασμός της συστημικής νευροβιολογίας με τη γενετική και τη μοριακή νευροβιολογία θα μπορούσε να εμπλουτίσει σε σημαντικό βαθμό την κατανόησή μας για τη δυναμική φύση των συστημάτων του εγκεφάλου. Για να καλλιεργηθεί αυτό το πνεύμα, ένα διεπιστημονικό παιδαγωγικό περιβάλλον θα έπρεπε να είναι ήδη ένας από τους βασικούς άξονες των βασικών σπουδών».

Πώς αποφασίσατε να ασχοληθείτε με όλα αυτά; Υπάρχουν αναγνώσματα που διαμόρφωσαν την επιστημονική σας σκέψη και κουλτούρα;

Ο Νίκος Λογοθέτης με τον γιο του Feodor Konstantin

«Σε μια ιδιαίτερη περίοδο της ζωής μου είχα ξεκινήσει να διαβάζω το έργο «Τύχη και αναγκαιότητα» του Ζακ Μονό. Υπήρχαν σε αυτό σημεία τα οποία μού έκαναν ιδιαίτερη εντύπωση, όπως το κεφάλαιο που αφορούσε τη μικροσκοπική κυβερνητική, στο οποίο ο συγγραφέας περιέγραφε την επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων του νευρικού συστήματος και αυτών του ενδοκρινικού συστήματος. Ενα άλλο σημείο που μου τράβηξε την προσοχή είναι εκεί όπου παραλληλίζει τη στενή σχέση μεταξύ δομής και λειτουργίας των κρυστάλλων (όπως παραδείγματος χάριν ο τρόπος με τον οποίο η μειωμένη εντροπία ανακλάται στη συμμετρία) με τη σχέση δομής και λειτουργίας σε απλούς ζωντανούς οργανισμούς. Ο Μονό στην πραγματικότητα πρότεινε ότι οι κρύσταλλοι θα μπορούσαν να είναι μια ενδιάμεση κατάσταση ανάμεσα στους ζωντανούς και τους μη ζωντανούς οργανισμούς. Τα αναγνώσματα αυτά αποτέλεσαν αφορμή για να μελετήσω μεγάλους θεωρητικούς της κυβερνητικής, όπως ο Νόρμπερτ Βίνερ. Στο έργο του «Κυβερνητική και κοινωνία» ο Βίνερ γράφει χαρακτηριστικά: «Πιστεύω ότι είναι η κατάλληλη στιγμή να αναθεωρήσουμε το πεδίο της κυβερνητικής, όχι ως μια ερευνητική προσέγγιση που πρέπει να ακολουθήσουμε στο μέλλον αλλά ως ζωντανή επιστήμη». Οι επιρροές αυτές με ώθησαν να εντρυφήσω στη Βιολογία Συστημάτων και ειδικά στη μελέτη του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος και των διεργασιών αυτοοργάνωσης του νευρικού δικτύου. Το έργο του Ιλιά Πριγκοζίν ήταν επίσης καθοριστικό για τη διαμόρφωση των μετέπειτα στόχων μου: να κατανοήσω τον εγκέφαλο ως σύστημα και να μελετήσω τη δραστηριότητά του σε διαφορετικά επίπεδα χρησιμοποιώντας μια διεπιστημονική προσέγγιση».

Ποια προβλήματα αντιμετωπίζει η επιστήμη σήμερα;

«Η οχλοκρατία και η αδυναμία να σκεφθούμε μακροπρόθεσμα είναι από τα βασικά προβλήματα που επηρεάζουν την έρευνα. Διερωτώμαι πώς γίνεται άνθρωποι οι οποίοι δεν κατανοούν ένα ερώτημα της βασικής έρευνας να έχουν να πουν τόσα πολλά για τις ανάγκες της έρευνας γενικότερα. Δίνεται πολύ μικρή αξία στην έρευνα που σχετίζεται με την περιέργεια και τη διερεύνηση θεμελιωδών ερωτημάτων. Η αντίληψη αυτή αποκρυσταλλώνεται στην ψευδαίσθηση ότι με την κατάλληλη συνταγή η έρευνα μπορεί δώσει άμεσες λύσεις. Φυσικά αυτό αντανακλάται και στη χρηματοδότηση, όπου κορυφαίοι επιστήμονες οι οποίοι έχουν αφιερώσει όλη τους τη ζωή στη διερεύνηση θεμελιωδών ερωτημάτων οδηγούνται με έμμεσο τρόπο να επικαλούνται στις ερευνητικές τους προτάσεις ανεδαφικές πρακτικές εφαρμογές για να έχουν μια ευκαιρία η πρόταση που καταθέτουν να χρηματοδοτηθεί. Στην εποχή μας το να δηλώσει κανείς ότι κάνει βασική έρευνα σχεδόν ισοδυναμεί με «αυτοκτονία» από άποψη χρηματοδότησης».

Μπορεί η βασική έρευνα να «απαντήσει» σε προβλήματα της καθημερινότητας;

«Οταν προκύπτει ένα πρόβλημα το οποίο αφορά και την επιστήμη, η πιθανότητα αυτή να το αντιμετωπίσει αποτελεσματικά επαφίεται αφενός μέχρι ενός σημείου στην πολυπλοκότητα του προβλήματος, αφετέρου εξαρτάται από το πόσο συνεκτικό είναι το υπόβαθρο το οποίο θα επιτρέψει να χαραχθεί ένα στρατηγικό σχέδιο. Το υπόβαθρο αυτό μπορεί να είναι εξαιρετικά ετερόκλητο και συνήθως αποτελείται από ευρήματα τα οποία προκύπτουν από τη βασική έρευνα. Υπάρχουν αμέτρητα παραδείγματα από πειραματικές και θεωρητικές ανακαλύψεις των οποίων το κίνητρο ήταν «απλώς» η κατανόηση του κόσμου. Το γεγονός ότι οι ανακαλύψεις αυτές χρησιμοποιήθηκαν αργότερα για να λύσουν πρακτικά προβλήματα δεν σημαίνει ότι αυτός ήταν ο αρχικός στόχος. Ενα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η ανάπτυξη του Παγκόσμιου Συστήματος Στιγματοθέτησης (GPS) το οποίο αξιοποιούμε στις συσκευές μας για να προσανατολιστούμε. Οταν ο Αλβέρτος Αϊνστάιν ανέπτυσσε τη θεωρία της σχετικότητας σίγουρα δεν προσπαθούσε να «καλιμπράρει» το έξυπνο κινητό του, χωρίς τη γνώση όμως φαινομένων όπως η μετατόπιση προς το κυανό η οποία συνεπάγεται ότι οι δείκτες του ρολογιού προχωρούν πιο γρήγορα όσο μακρύτερα βρίσκονται από το κέντρο της βαρυτικής δύναμης, η ανάπτυξη του GPS θα ήταν αδύνατη. Αντίστοιχα, στις νευροεπιστήμες όλοι αναγνωρίζουν την ανάγκη για έρευνα σχετική με τις νευρολογικές και τις ψυχιατρικές παθήσεις. Ωστόσο ας αναλογιστούμε: Οι διαταραχές αυτές οφείλονται απλώς στη δυσλειτουργία ενός σημείου του εγκεφάλου; Κι αν ναι, επεμβαίνοντας στο σημείο αυτό μπορούμε να περιμένουμε ότι με έναν μαγικό τρόπο θα θεραπεύσουμε την ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή ή τη σχιζοφρένεια; Δυστυχώς η απάντηση και στα δύο ερωτήματα είναι αρνητική. Η δυσλειτουργία ευρύτερων συστημάτων και υποσυστημάτων του εγκεφάλου είναι συνήθως το λανθάνον πρόβλημα και μέχρι στιγμής γνωρίζουμε πολύ λίγα για τον τρόπο με τον οποίο τα συστήματα αυτά ισορροπούν μεταξύ διαφορετικών καταστάσεων».

Γίνατε στόχος των φιλοζωικών οργανώσεων, κατηγορηθήκατε για τις έρευνές σας με ζώα, και από τη δικαστική διαμάχη που ακολούθησε αθωωθήκατε πανηγυρικά. Μπορεί να υπάρξει έρευνα χωρίς πειράματα σε ζώα;

«Το επιχείρημα κάποιων ακραίων φιλοζωικών οργανώσεων ότι η βασική έρευνα δεν χρειάζεται ή ότι αυτού του είδους η έρευνα ποτέ δεν συνέβαλε στην πρόοδο της Ιατρικής είναι άνευ νοήματος και αντικατοπτρίζει άγνοια ή απλώς μια στρατηγική για να προσελκύσουν χρηματοδότηση. Είναι φυσικά δυνατόν να υιοθετήσει κανείς τη θέση ότι ο άνθρωπος δεν πρέπει να κάνει πειράματα σε ζώα προς ίδιον όφελος. Στην περίπτωση όμως που η κοινωνία αποφασίσει ότι δεν πρέπει να γίνονται τέτοιου είδους πειράματα, θα πρέπει να αποδεχθεί πλήρως και όλες τις συνέπειες που θα έχει αυτή η κίνηση. Πρακτικά, η πρόοδος στην Ιατρική στηρίζεται σε πειράματα σε ζώα. Χωρίς αυτά δεν θα υπήρχαν εμβόλια για τον τέτανο, τη διφθερίτιδα, την ηπατίτιδα και ούτω καθεξής. Δεν θα υπήρχαν ένα μεγάλο φάσμα αντιβιοτικών, θεραπείες για τη νόσο του AIDS και του καρκίνου. Τα πειράματα στα ζώα είναι αυτά που μας δίνουν τη γνώση να αντιμετωπίσουμε διάφορες παθολογικές καταστάσεις και χωρίς αυτή τη γνώση δεν θα είχαμε επιτύχει να έχουμε πλέον τέτοια ποιότητα ζωής και τόσο υψηλό προσδόκιμο ζωής».

Ποια είναι τα ερευνητικά σας σχέδια για τη Σανγκάη;

«Θα αναλάβω τη διεύθυνση του Διεθνούς Κέντρου Ερευνας Εγκεφάλου των Πρωτευόντων (ICPBR) στη Σανγκάη από κοινού με τον νευροεπιστήμονα Μου-Μινγκ Που. Τα ερευνητικά ενδιαφέροντα του Κέντρου περιλαμβάνουν τη νευροανατομία, τη νευροφυσιολογία, τη νευροαπεικόνιση και τη νευρομηχανική, ενώ θα επεκταθούμε και σε μακροπρόθεσμες συμπεριφορικές μελέτες. Σκοπεύουμε να φτιάξουμε ένα κέντρο το οποίο θα είναι διεθνής κόμβος για τη μελέτη των ανώτερων γνωστικών λειτουργιών και των διαταραχών του εγκεφάλου και το οποίο θα επιτρέπει τη σύγκλιση διαφορετικών επιστημονικών πεδίων και ερευνητικών κατευθύνσεων. Η επιστημονική κουλτούρα στην Κίνα είναι κορυφαία, κι αυτό είναι λογικό εάν κανείς λάβει υπόψη την πλούσια ιστορία της χώρας και τις προσπάθειές της να κάνει άλματα στην ανάπτυξη της βιομηχανίας και της επιστήμης».

Για μια καλύτερη έρευνα στην Ελλάδα

«Η επιλεκτική υποστήριξη των αρίστων στην ανώτατη εκπαίδευση είναι πραγματικά σημαντική. Η έρευνα δεν είναι απαραίτητα μόνο μια «δουλειά». Αντικατοπτρίζει ένα ασυνήθιστο και έντονο ενδιαφέρον και περιέργεια ενός μικρού ποσοστού ανθρώπων, που είναι πρόθυμοι να αφιερώσουν όλη τους τη ζωή στην κατανόηση περίπλοκων ερωτήσεων. Βελτίωση του τρόπου λειτουργίας των μηχανισμών χρηματοδότησης έρευνας με απεμπλοκή από τη γραφειοκρατία και καθιέρωση στοχευμένης και συνεχούς χρηματοδότησης ερευνητών είναι πράγματι ο σωστός δρόμος. Ενα από τα πρώτα βήματα που θα ακολουθούσαν πολλά από τα φωτεινά μυαλά πιθανότατα θα ήταν η διεπιστημονικότητα, που στον χώρο των βιολογικών επιστημών είναι ο μόνος ρεαλιστικός δρόμος για να προχωρήσουμε και να αντιμετωπίσουμε την πολυπλοκότητα των θεμάτων, είτε στη γενετική, τη φυσιολογία ή στη νευροεπιστήμη των συστημάτων. Η Ελλάδα δεν είναι φτωχή σε εξαιρετικά μυαλά, αλλά συχνά στην οργάνωση και υποστήριξη προηγμένων μελετών και ερευνών σε τομείς που απαιτούν βέλτιστη και σωστή επιλογή, καθώς και μακροπρόθεσμη δέσμευση, αρκετά μεγάλη για να μετατρέψει μια τέτοια δραστηριότητα σε προεπιλεγμένη “παράδοση”. Θα ήμουν αληθινά ευτυχής αν η επιστήμη γίνει προτεραιότητα σε μια χώρα με μοναδική ιστορία και γίγαντες της πρώιμης σκέψης, που εξακολουθούν να κυριαρχούν παγκοσμίως σε οποιαδήποτε αναφορά στις αρχικές σκέψεις ενός επιστημονικού ή φιλοσοφικού θέματος».

Κληροδοτείται η γνώση;

«Οι γνωστικές ικανότητες, όπως η μάθηση και η μνήμη, θεωρούνταν πάντα ότι αντικατοπτρίζουν δομικές και λειτουργικές αλλαγές συνδεσιμότητας στον εγκέφαλο, οι οποίες δεν μπορούν να μεταφερθούν στο DNA των γεννητικών κυττάρων, τα οποία μεσολαβούν στην κληρονομιά που λαμβάνουμε από τους γονείς μας. Μέχρι πριν από μερικές δεκαετίες, αυτός ο κανόνας υπαγόρευε ότι μπορούμε να κληρονομήσουμε το χρώμα των ματιών των γονέων μας, τη στάση τους στον ύπνο ή ακόμα και τις ψυχικές διαταραχές τους, αλλά δεν κληρονομούμε τα γαλλικά που έμαθαν στο σχολείο, ούτε την οδήγηση ενός ελικοπτέρου. Αυτά πρέπει να τα μάθουμε οι ίδιοι.

Αυτό το δόγμα είχε αμφισβητηθεί ήδη στις αρχές του 19ου αιώνα, από τον γάλλο βιολόγο και φυσιοδίφη Jean-Baptiste Lamarck, ο οποίος ώθησε την έννοια της κληρονομιάς επίκτητων χαρακτηριστικών. Αν και ο λαμαρκισμός αμφισβητήθηκε έντονα και διαψεύστηκε, γύρω στα τέλη του 20ού αιώνα η έρευνα άρχισε να αποκαλύπτει απροσδόκητα ότι ορισμένες μορφές μνήμης μπορούν πραγματικά να μεταδοθούν στους απογόνους. Πώς μπορεί να συμβεί αυτό, δεδομένης της φύσης της σταθεροποίησης της μνήμης; Οι μνήμες αποθηκεύονται στον εγκέφαλο μέσω μιας μεικτής διαδικασίας, της λεγόμενης συναπτικής και συστημικής σταθεροποίησης. Ο πρώτος όρος αναφέρεται σε συναπτικές αλλαγές στις νευρωνικές συνδέσεις, ο δεύτερος στις αλληλεπιδράσεις διαφόρων περιοχών, όπως για παράδειγμα ο διάλογος μεταξύ του ιππόκαμπου και του φλοιού του εγκεφάλου. Μέχρι πρόσφατα, η κωδικοποίηση τέτοιων αυτοδιοργανωμένων διαδικασιών στο DNA των γεννητικών κυττάρων θεωρούνταν αδύνατη.

Και όμως, θετικές απαντήσεις σε αυτό το είδος ερωτήσεων άρχισαν να δημοσιεύονται μετά την εμφάνιση της επιγενετικής, ενός ερευνητικού πεδίου που επικεντρώνεται στη μελέτη μιας μεγάλης ποικιλίας κληρονομικών αλλαγών του φαινοτύπου που δεν συνεπάγονται απαραίτητα αλλοιώσεις στις αλληλουχίες του DNA. Αντί να αλλάξουν τις ακολουθίες, τα λεγόμενα επιγενετικά “υλικά”, δηλαδή χαρακτηριστικές χημικές ουσίες με τη δυνατότητα ενεργοποίησης και απενεργοποίησης γονιδίων, είναι σε θέση να παράγουν μεγάλο αριθμό διαφορετικών κυττάρων από ακριβώς τον ίδιο γενετικό κώδικα. Εντυπωσιακό είναι το παράδειγμα της δημιουργίας ενός νευρώνα, που απαιτεί την προσωρινή σίγαση μεγάλου μέρους του γονιδιώματός μας. Το ρητό “εάν το ανθρώπινο γονιδίωμα είναι το βιβλίο της ζωής, η επιγενετική είναι ο συντάκτης του!” αντανακλά πράγματι τον χαρακτηριστικό ρόλο αυτής της λειτουργικής διαδικασίας, η οποία – σε κάποιον βαθμό – είναι πιθανό να κυριαρχήσει τόσο στη βασική όσο και στην ιατρική μελλοντική έρευνα, ιδίως μετά τις συνεχιζόμενες ανακαλύψεις επιλεκτικών φαρμάκων που μπορούν να στοχεύσουν ένα συγκεκριμένο γονίδιο, αντί να εμποδίσουν κάθε επιγενετική αλλαγή σε ολόκληρο το γονιδίωμα. Περιβαλλοντικές επιρροές όπως τα τρόφιμα, οι μολυσματικές ουσίες και οι ρύποι μπορούν να αφήσουν χημικά σημάδια σε γονίδια χωρίς να αλλάζουν την αλληλουχία τους αλλά να τροποποιούν έντονα τη δραστηριότητά τους. Η πλειονότητα των περιβαλλοντικών επιγενετικών δεικτών είναι χημικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών, μετάλλων, ατμοσφαιρικών ρύπων και τοξικών ουσιών που προκαλούν ενδοκρινικές διαταραχές. Η αξία της επιγενετικής έρευνας μπορεί επίσης να εκτιμηθεί, καθώς επιγενετικές δυσλειτουργίες εμπλέκονται σε νευρολογικές διαταραχές, όπως οι ασθένειες του Alzheimer και του Huntington, η σχιζοφρένεια, η κατάθλιψη και ο εθισμός. Θεραπείες για τα παραπάνω νοσήματα χωρίς τέτοιες έρευνες είναι αυταπάτη».