Έρευνα

Πλευρίωση

Η μορφολογική ασυμμετρία (δεξιά-αριστερά) φαίνεται να είναι ο κανόνας, παρά η εξαίρεση στη φύση, ξεκινώντας από τα χειρόμορφα μόρια και φτάνοντας έως την ασυμμετρία του Baryon στο σύμπαν. Η ασυμμετρία είναι ο κανόνας και για τα βιολογικά συστήματα, όπου ακόμη και μονοκύτταροι οργανισμοί είναι συχνά ασύμμετροι.

Ο άνθρωπος είναι σίγουρα δομικά και λειτουργικά ασύμμετρος, από το μέγεθος των ποδιών και των χεριών του έως τη θέση των σπλαχνικών του οργάνων και των χαρακτηριστικών του προσώπου του. Μάλιστα, οι δύο πτυχές της συμπεριφοράς που συναντώνται αποκλειστικά στον άνθρωπο, η χρήση της γλώσσας και η ισχυρή δεξιοχειρία σε επίπεδο πληθυσμού, είναι και τα δύο ασύμμετρα, πλευριωμένα χαρακτηριστικά. Όσον αφορά τη γλώσσα, στην πλειονότητα των ανθρώπων το αριστερό ημισφαίριο είναι κυρίαρχο για τις γλωσσικές λειτουργίες, ενώ το δεξί χέρι είναι το προτιμώμενο χέρι για περισσότερα από 9 στα 10 άτομα -ένα μοτίβο που δεν μπορούμε να αγνοήσουμε.

Η μελέτη της πλευρίωσης είναι το βασικό πεδίο έρευνάς μας, κυρίως σε επίπεδο συμπεριφορικής πλευρίωσης (π.χ., κυριοχειρία) και εγκεφαλικής πλευρίωσης (επίσης γνωστή ως ασυμμετρία του εγκεφάλου, ημισφαιρική κυριαρχία ή ημισφαιρική εξειδίκευση). Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούμε για αυτού του είδους τη μελέτη συμπεριλαμβάνουν συλλογή συμπεριφορικών δεδομένων, ορμονικών μετρήσεων, καθώς και τεχνικών απεικόνισης του εγκεφάλου. Ενδεικτικά ερωτήματα που προσπαθούμε να απαντήσουμε είναι η επίδραση του φύλου στην κυριοχειρία και την εγκεφαλική πλευρίωση, η κυριοχειρία σε πληθυσμούς με ειδικές ανάγκες, καθώς και η εγκεφαλική πλευρίωση κατά τη γραφή.

Η έρευνά μας, εκτός από το εγγενές ενδιαφέρον της, αποκτά σημασία από το γεγονός ότι η μελέτη της κυριοχειρίας και της γλωσσικής πλευρίωσης απαντά σε ερωτήματα στον ευρύτερο χώρο των ατομικών διαφορών όσον αφορά στην οργάνωση και τη λειτουργία του εγκεφάλου. Τέτοιες διαφορές είναι καίριας σημασίας για την ψυχιατρική, νευρολογική και νευροψυχολογική έρευνα και πρακτική καθώς και για τη μελέτη της γενετικής της ασυμμετρίας.

Νευροαπεικόνιση: Λειτουργικό διακρανιακός υπέρηχος Doppler

Για την αξιολόγηση της εγκεφαλικής πλευρίωσης χρησιμοποιούμε την τεχνική του λειτουργικού διακρανιακού υπέρηχου Doppler (fTCD) (π.χ., Bishop, Watt & Papadatou, 2009). Η τεχνική του fTCD περιλαμβάνει την τοποθέτηση ηχοβολέων επιδερμικά στην περιοχή των κροταφικών οστών, μέσω των οποίων εκμπέμπονται υπέρηχοι για τον υπολογισμό της ταχύτητας αιματικής ροής στις μέσες εγκεφαλικές αρτηρίες (ΜΕΑ). Ο fTCD  μετρώντας την ταχύτητα της αιματικής ροής στις ΜΕΑ, μετράει ουσιαστικά την αιμάτωση των δύο ημισφαιρίων κατά τη διάρκεια της εκάστοτε γνωστικής δοκιμασίας που εκτελεί ο συμμετέχοντας κατά την πειραματική διαδικασία. Κατόπιν, μέσω της σύγκρισης της αλλαγής στην ταχύτητα αιμάτωσης στη δεξιά και την αριστερή ΜΕA, καθορίζεται ποιο ημισφαίριο είναι επικρατές για την υπό μελέτη λειτουργία (Deppe, Ringelstein & Knechte, 2004). Οι αλλαγές στην αιμάτωση θεωρούνται αντιπροσωπευτικές των αλλαγών στη νευρωνική δραστηριότητα αυτή καθαυτή. Πρόκειται δηλαδή για την ίδια αρχή πάνω στην οποία βασίζονται και άλλες απεικονιστικές μέθοδοι που μετράνε την αιμάτωση του εγκεφάλου (perfusion-sensitive), όπως η fMRI και η PET.

Ο fTCD είναι μια μη επεμβατική τεχνική που μπορεί να εφαρμοστεί σε άτομα όλων των ηλικιών (Badcock et al., 2018), σε μεγάλες ομάδες και σε διαχρονικές μελέτες και είναι επίσης κατάλληλη για επαναληπτικές μετρήσεις (Lohmann, Ringelstein, & Knecht, 2006). Τα αποτελέσματα του fTCD έχουν εξαιρετική αναπαραξιμότητα και άριστη συμφωνία με εκείνα που αποκτήθηκαν χρησιμοποιώντας το τεστ Wada και την fMRI (Deppe et al., 2000. Deppe, Ringelstein, & Knecht, 2004). Επιπροσθέτως, τα δεδομένα του fTCD δεν επηρεάζονται από κίνηση, γεγονός που καθιστά τη μέθοδο κατάλληλη για χρήση σε κλινικούς και παιδιατρικούς πληθυσμούς, ακόμα και σε μωρά 6 μηνών (Badcock et al., 2018), καθώς και για την αξιολόγηση της γλωσσικής πλευρίωσης με τη χρήση δοκιμασιών που απαιτούν είτε προφορική ομιλία (Bishop et al., 2009), είτε γραπτή παραγωγή λόγου. Επιπρόσθετα, η επεξεργασία των δεδομένων του fTCD έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο τα τελευταία χρόνια, λόγω της ανάπτυξης μιας εφαρμογής ανάλυσης σήματος με βάση το MATLAB (Badcock, Holt, Holden, & Bishop, 2012). Τέλος, πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία της fTCD επιτρέπουν τη λήψη σήματος από πολλά βάθη κατά την απομόνωση των εγκεφαλικών αρτηριών, αναδρομική προσαρμογή των καταγραφών του σήματος, και τη χρήση ρομποτικών υπερηχητικών αισθητήρων για μεγαλύτερη ακρίβεια στις μετρήσεις.

Βιβλιογραφία

Badcock, N. A., Holt, G., Holden, A., & Bishop, D. V. (2012). dopOSCCI: A functional transcranial Doppler ultrasonography summary suite for the assessment of cerebral lateralization of cognitive function. Journal of Neuroscience Methods, 204(2), 383-388.

Badcock, N. A., Spooner, R., Hofmann, J., Flitton, A., Elliott, S., Kurylowicz, L., . . . Holden, A. (2018). What Box: A task for assessing language lateralization in young children. Laterality: Asymmetries of Body, Brain and Cognition, 23(4), 391-408.

Bishop, D. V., Watt, H., & Papadatou-Pastou, M. (2009). An efficient and reliable method for measuring cerebral lateralization during speech with functional transcranial Doppler ultrasound. Neuropsychologia, 47(2), 587-590.

Deppe, M., Flöel, A., Knecht, S., Lohmann, H., Konrad, C., Sommer, J., . . . Henningsen, H. (2000). Temporal characteristics of cerebral blood flow velocity changes evoked by short-term visual stimulation. NeuroImage, 11(5, Part 2), S790.

Deppe, M., Knecht, S., Papke, K., Lohmann, H., Fleischer, H., Heindel, W., . . . Henningsen, H. (2000). Assessment of hemispheric language lateralization: a comparison between fMRI and fTCD. Journal of Cerebral Blood Flow Metabolism, 20(2), 263-268.

Deppe, M., Ringelstein, E.-B., & Knecht, S. (2004). The investigation of functional brain lateralization by transcanial Doppler sonography. NeuroImage, 21(3), 1124-1146.

Lohmann, H., Ringelstein, E. B., & Knecht, S. (2006). Functional transcranial Doppler Sonography. Handbook on Neurovascular Ultrasound (Vol. 21, pp. 251-260): Karger Publishers.

Silvestrini, M., Letizia, M., Matteis, M., Troisi, E., & Caltagirone, C. (1994). Bilateral simultaneous assessment of cerebral flow velocity during mental activity. Journal of Cerebral Blood Flow Metabolism, 14, 643-648.