Archive for the ‘Ιατρική’ Category

Developing Brains Fold Like Crumpled Paper to Get Their Convolutions   Leave a comment

A single mathematical function explains how both a sheet of paper and a developing brain folds

The growing mammalian brain folds just like any sheet of office paper, governed by a single mathematical function.

The growing mammalian brain folds just like any sheet of office paper, governed by a single mathematical function.

                                                                                                                                         Suzana & Luiza Herculano-Houzel

A brain and a crisp sheet of office paper may seem to have little in common. But if someone crumples the paper into a ball, they’re holding the solution to one of the most longstanding mysteries of brain development, according to a study published July 2 in Science. As it turns out, the growing mammalian brain folds just like any sheet of office paper, governed by a single mathematical function.

The “brilliant study” represents a significant advance in scientists’ understanding of how the brain develops, says neurologist Arnold Kriegstein of the University of California, San Francisco, who was not part of the study. The research also casts light on the mechanisms behind certain structural disorders of the brain and could inform future efforts to ease those ailments.

Cryptic cortices
The human brain cortex—its outer layer—is an intricately furrowed landscape with ridges called gyri and valleys called sulci. There is a clear advantage to such cortical folding. Having a thinner, folded cortex means information transfer from one point in the brain to another covers less distance and can happen far more rapidly.

Researchers knew that gyri and sulci arise in humans during the third trimester of gestation but could never pinpoint the forces behind their formation. For a long time two explanations held sway but both were riddled with exceptions, according to neuroscientist and co-author Suzana Herculano-Houzel of the Federal University of Rio de Janeiro.

The first hypothesis held that the larger a brain is, the more folded its cortex will be. But the idea failed to account for major outliers like the manatee. Although it has a brain the size of a baboon’s, the latter’s boasts a high degree of folding whereas a manatee’s is almost entirely smooth. Cetaceans also proved a problem; their cortices were more convoluted than would make sense for the sizes of their brains. Dolphin brains, for example, are much more finely grooved than similarly sized human brains.

The second explanation posited that brains fold both as a result of an increasing number of neurons and also as a way to allow this neural growth. The 19th-century neuroanatomist Franz Gall hypothesized that brains folded to allow a much larger cortical surface to fit inside the space of the skull. The alternative would be a cortex that did not fold but expanded like a balloon, an inefficient use of the cramped quarters of the head. Again, paradoxes abounded. Human cortices have three times the number of neurons than elephant cortices, yet human brains are half the mass and far less folded. Baboon and pig cortices display equivalent amounts of folding, yet baboons have 10 times as many neurons as pigs do. These outliers seemed to suggest that different species possess different mechanisms to control cortical folding—that is, each species has its own way of growing a brain.

The Science study both disproves those hypotheses and reconciles anomalies like the manatee with a simple physical law. Grooved and smooth brains alike follow this universal law of nature, regardless of a cortex’s number or arrangement of neurons. Whether or not a brain folds, Herculano-Houzel says, is pure physics.

That’s the way the cortex crumples
The moment of epiphany arrived with the insight of author and physicist Bruno Mota of the Federal University. To model brain folding Herculano-Houzel had graphed a power function derived from the product of cortical surface area and the square root of cortical thickness. Bruno stepped into her office, saw the graph and exclaimed “That’s a sheet of paper!” she recalls. Mota had recognized that the same model that predicted the degree of brain convolution also explained the crumpling of paper balls. To test this theory the researchers simply measured crumpled paper balls with a ruler on Herculano-Houzel’s dining room table.

To see their results you can run essentially the same experiment as the experimenters conducted using four sheets of paper. First, take one sheet, crumple it hard, and set it down. The paper should expand slightly as it releases some energy but eventually it will settle in a crumpled form. “What you have is a system to which you applied forces,” Herculano-Houzel says. “You changed it radically but then it stabilized in a new conformation.”

This last conformation is the ball’s new state of least-effective free energy—the state in which it is most stable. To get a feel for this concept, Mota suggests imagining dropping a ball in a bowl. The ball will settle at the bottom of the bowl, the position of least effective free energy where the ball can remain with least effort. Like crumpled paper, a folded brain will not stray from this new stable state. “You can take it out of the skull, you can poke it, you can chop it into pieces and it remains folded,” Herculano-Houzel says.

Thicker paper leads to fewer folds, and the same is true of brains. Take the remaining three sheets of paper and crumple them as one sheet. This ball will be much larger and harder to fold, simply as a consequence of the material’s added heft. Likewise, thicker cortices fold less and end up with less cortical material hiding below the surface. The crumpled paper model also reveals that a larger surface area led to more folding. The results indicate that as the developing brain grows, the thickness and surface area of tissue at the time forces are applied to it affect how it folds in response.

Inside and outside
Although the forces acting on the paper come from a human hand, the forces applied to an actual cortex arise from several places. Atmospheric pressure applies force outside in as cerebrospinal fluid pushes inside out. There are also pressures exerted by the cells forming the brain as they push outward to grow and expand. This combination of forces, along with the thickness and surface area causes the brain to buckle into its characteristic folds.

The crumpled paper research offers insight into certain developmental brain disorders that result in malformation. For example, lissencephaly results in a smooth brain without any grooves or folds. Researchers understood that this disorder occurs after a disruption in the migration of newborn neurons from their origination point to their final destination in the brain. Although nobody could explain why these brains failed to fold, researchers had noted lissencephalic cortices were four to five times thicker than normal ones. The Science study finally explains the phenomenon of gyrification, showing a thick cortex is much harder to convolute.

“If we can understand how something that basic works or fails to work, there are huge implications now for people who study brain development itself,” Herculano-Houzel says. She points to intermediate progenitor cells, the stem cells involved in brain development, which were long thought to induce brain folding by increasing the number of neurons. Now that the crumpled-paper study shows the number of neurons is probably irrelevant in the folding process, more research is needed to understand the role intermediate progenitor cells play in brain development, she notes.


Posted Αύγουστος 2, 2015 by msofcrete in Ιατρική

Tagged with

Τυφοειδής πυρετός έσπειρε τον θάνατο σε 50.000 Αθηναίους τον 5ο π.Χ αιώνα   Leave a comment

Ο φονικός λοιμός της αρχαίας Αθήνας που οδήγησε στον θάνατο 50.000 ανθρώπους αποκαλύπτει τα μυστικά του 24 αιώνες μετά.Κόστισε τη ζωή σε 50.000 ανθρώπους πριν από 2.425 χρόνια.

Έσπειρε τάφους σε πολλές γωνιές της Αθήνας- από την Πειραιώς έως την Πανεπιστημίου (κάτω από το πολυκατάστημα Αttica). Και έγινε αιτία οι Αθηναίοι να ξεχάσουν τα ιερά και τα όσιά τους και να ρίξουν σε ομαδικούς λάκκους τους νεκρούς τους.

Δέκα χρόνια μετά την αποκάλυψη ομαδικού τάφου στη συμβολή των οδών Πειραιώς και Ιεράς Οδού που απέδειξε πως ανταποκρίνονταν στην πραγματικότητα οι ζοφερές περιγραφές του Θουκυδίδη, ο λοιμός που αποδεκάτισε την Αθήνα του 5ου αιώνα και στοίχισε τη ζωή και στον Περικλή, εξακολουθεί να αποκαλύπτει τα μυστικά του.

Η ανασκαφή, που άρχισε για το Μετρό της Αθήνας στον Κεραμεικό, σε 1,5 στρέμμα, έφερε στο φως 1.196 ταφές εκ των οποίων το 80% χρονολογούνταν στον 5ο αι. π.Χ. «Η έκπληξη ήταν ένας μεγάλος ακανόνιστος λάκκος σκαμμένος στην άκρη του νεκροταφείου στον φυσικό βράχο, αρκετά ευρύχωρος για να υποδεχθεί μεγάλο αριθμό πτωμάτων και συνδέεται με ιστορικά γεγονότα», λέει η αρχαιολόγος του υπουργείου Πολιτισμού που ανέσκαψε τον χώρο, Έφη Μπαζιωτοπούλου-Βαλαβάνη (σε συνεργασία με την Ι. Δρακωτού), η οποία και παρουσίασε την τεκμηρίωση των ευρημάτων της χθες το βράδυ σε διάλεξή της στην Εν Αθήναις Αρχαιολογική Εταιρεία.

«Οι πρώτες ταφές της ομαδικής ταφής έγιναν ακανόνιστα αλλά με σχετική ευρυχωρία, με προσπάθεια εκμετάλλευσης του σχεδόν κυκλικού χώρου του ορύγματος. Ανάμεσα στους πρώτους νεκρούς έριξαν και λίγα κτερίσματα. Κατά τόπους και όπου έκριναν αναγκαίο, πετούσαν και μερικές φτυαριές χώματος, τουλάχιστον στην αρχή. Αργότερα οι ταφές πυκνώνουν και ο χώρος μεταξύ των νεκρών μειώνεται, έτσι ώστε να κερδίζεται χώρος για όσο το δυνατόν περισσότερους νεκρούς. Σε αυτήν τη φάση θάβουν και παιδιά, ενώ στα οκτώ βρέφη προσφέρουν ιδιαίτερη μέριμνα και τα τοποθετούν σε ξεχωριστές θήκες, σαν να πρέπει να τα προστατεύσουν από αυτή καθαυτή τη χύδην ταφή», εξηγεί η κ. Μπαζιωτοπούλου-Βαλαβάνη. Μερικοί στο τέλος ήταν θαμμένοι ακόμη και σε επικλινή στάση, σχεδόν ανορθωμένοι!

Σε τι διαφέρει όμως αυτός ο ομαδικός τάφος από άλλους; Τόσο στην πληθώρα των νεκρών- βρέθηκαν 89 σκελετοί- όσο και στην αταξία του ενταφιασμού. «Πράγματι αυτό το τελευταίο δεν εμφανίζεται ούτε στη γνωστή “Ταφή των σιδηρόδετων” του Φαλήρου, όπου οι νεκροί, παρά την εγκληματική τους δράση που τους οδήγησε σε καταδίκη και ομαδική εκτέλεση, έτυχαν ακτέριστου αλλά κανονικού ενταφιασμού», λέει η ανασκαφέας, που θεωρεί πως η ταφή στην άκρη του Νεκροταφείου του Κεραμεικού είχε ως βασικό στόχο την προστασία της δημόσιας υγείας.

Και αν ο ομαδικός τάφος αποδεικνύει πλέον πως ο λοιμός που χτύπησε την Αθήνα κατά το δεύτερο έτος του Πελοποννησιακού Πολέμου ήταν ιστορικό γεγονός, η επιστήμη για χρόνια αναζητούσε την ταυτότητά του: ευλογιά, ιλαρά, κίτρινος πυρετός, τύφος, βουβωνική πανώλη, τυφοειδής πυρετός ή και συνδυασμός τους; Η έρευνα του επίκουρου καθηγητή Οδοντιατρικής του Πανεπιστημίου Αθηνών, Μανόλη Παπαγρηγοράκη, αποδεικνύει πως πρόκειται για τυφοειδή πυρετό. Ασθένεια που προκαλεί στα θύματά του πονοκέφαλο, πυρετό, εξανθήματα και διάρροια. Όχι όμως και ιδιαίτερα έντονη και αιφνίδια εκδήλωση συμπτωμάτων, διαταραχές συμπεριφοράς, απώλεια μνήμης και γρήγορη σχετικά θανατηφόρο κατάληξη, που κάνουν τους επιστήμονες διστακτικούς σε σχέση με τη διάγνωση.

Στο πέρασμά του ο λοιμός έσπειρε τάφους στην πόλη, καθώς μπορεί μεν την εποχή της επιδημίας οι τάφοι στον Κεραμεικό να μειώνονται ελαφρώς, όμως στο νεκροταφείο της περιοχής του Συντάγματος- κάτω από το σημερινό εμπορικό κέντρο του Μετοχικού Ταμείου Στρατού- διαπιστώνεται μεγάλη αύξηση των τάφων, όπως και στο νεκροταφείο της οδού Αμερικής. «Είναι επομένως εύλογο να αποδώσουμε την ανάπτυξη και την πυκνότητα αυτού του νεκροταφείου στους νεκρούς του λοιμού», εκτιμά η κ. Μπαζιωτοπούλου-Βαλαβάνη.

«Μίλησαν» τα δόντια

Τα δόντια των νεκρών Αθηναίων ήταν εκείνα που αποκάλυψαν την «ταυτότητα» του λοιμού. Και μάλιστα ο πολφός τους, καθώς στην πολφική κοιλότητα διατηρείται στεγανό και ανεπηρέαστο το DΝΑ από εξωτερικές επιμολύνσεις (αντίστοιχη αναδρομική διάγνωση έχει εφαρμοστεί από τις αιγυπτιακές μούμιες έως τους στρατιώτες του Ναπολέοντα). Για να εξάγει συμπεράσματα, επιστημονική ομάδα Ελλήνων ερευνητών με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή της Οδοντιατρικής Σχολής στο Πανεπιστήμιο Αθηνών Μανόλη Παπαγρηγοράκη χρησιμοποίησε ακέραια δόντια που εξήχθησαν από τρεις τυχαία επιλεγμένους νεκρούς του ομαδικού τάφου του Κεραμεικού, στο Εργαστήριο Μοριακής Νευροβιολογίας της Νευρολογικής κλινικής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Αθήνας και το Εργαστήριο Μικροχημείας του Ινστιτούτου Τεχνολογίας- Έρευνας της Κρήτης.

Και αν τα αποτελέσματα για τους λοιμογόνους παράγοντες του τύφου, της ευλογιάς, της πανώλους, του άνθρακα, της φυματίωσης και των αμυχών γάτας δεν έδωσαν αποτέλεσμα, στον έβδομο παράγοντα που εξετάστηκε χτύπησε κόκκινο! Και αποδείχτηκε πως το μικρόβιο ήταν Salmonella enterica serovar Τyphi, που είναι υπεύθυνη για την εκδήλωση τυφοειδούς πυρετού.

Θα δούμε το πρόσωπο 11χρονου θύματος

 Το πρόσωπο της Μύρτιδος, ενός 11χρονου κοριτσιού που έπεσε θύμα της επιδημίας, ετοιμάζεται να αποκαλυφθεί χάρη στη νέα ψηφιακή τεχνολογία στις 9 Απριλίου σε ειδική παρουσίαση στο Νέο Μουσείο Ακρόπολης από τον επίκουρο καθηγητή Μανόλη Παπαγρηγοράκη. Το κρανίο της, που βρέθηκε στην ανασκαφή, είναι το μοναδικό που διατηρεί τη μόνιμη οδοντοφυΐα και ακέραια τόσο την πάνω όσο και την κάτω γνάθο, κάτι που δεν είναι σύνηθες στα αρχαία κρανία. Την τελική εικόνα η Μύρτις δεν θα την πάρει μόνο χάρη στους επιστήμονες (συνεργάστηκαν ιδιωτικά θεραπευτικά κέντρα και το ΤΕΙ Κρήτης), αλλά και σε ειδικό γλύπτη από τη Σουηδία που «χτίζει» το πρόσωπο με ειδικές ρητίνες για να προσομοιάζει στο ανθρώπινο δέρμα.

Για την ιστορία

Ο λοιμός διήρκεσε τέσσερα χρόνια, 430-426 π.Χ. Είχε 50.000 νεκρούς Έπληξε το 1/3 του πληθυσμού της αρχαίας Αθήνας 150 νεκροί βρέθηκαν σε ομαδικό τάφο στον Κεραμεικό.

Αναδημοσίευση άρθρου από: Τα Νέα, Μ. Αδαμοπούλου, 2/3/10


Posted Ιουλίου 22, 2013 by msofcrete in Ιστορικά, Ιατρική

Tagged with

Ο μοναχός στον κήπο   Leave a comment

Κείμενο του Ματτθαίου Κόφφα.


Η διαδρομή με το τραίνο από το Tirano της Ιταλίας στο Chur της Ελβετίας θεωρείται από τις πλέον διάσημες της Ευρώπης καθώς προσφέρει μια πανοραμική θέα των Άλπεων. Το πρωινό της 8ης Μαίου του 1900, ένας μεσήλικας Βρετανός, ο William Bateson, ζωολόγος και λέκτορας της Βιολογίας στο St. John’s College, επιβιβάστηκε στο τραίνο καθ’οδόν προς ένα συνέδριο Φυτικής Βιολογίας όπου θα παρέθετε ομιλία με θέμα της διάδοση των φαινοτυπικών χαρακτηριστικών των έμβιων οργανισμών. Ο Bateson, αν και μόλις 42 χρονών, ήταν ήδη ένας καταξιωμένος ερευνητής στον τομέα του και θεωρούνταν αυθεντία στο θέμα της Εξέλιξης των Ειδών, της θεωρίας που είχε διατυπώσει ο Κάρολος Δαρβίνος μόλις πριν από 40 χρόνια και που εξακολουθούσε να διχάζει τους ερευνητές. Το πρόβλημα με τη θεωρία του Δαρβίνου ήταν πως λάμβανε ως προυπόθεση την ύπαρξη ενός μηχανισμού ή ενός μορίου, μέσω του οποίου τα χαρακτηριστικά των οργανισμών μπορούσαν να μεταβιβαστούν από την μία γενιά στην επόμενη. Και τέτοιος μηχανισμός, παρά τις φιλότιμες προσπάθειες τόσο του ίδιου του Δαρβίνου όσο και των οπαδών του, δεν είχε βρεθεί. Ο ίδιος ο Bateson ήταν πολέμιος της Εξελικτικής Βιολογίας και είχε γράψει αρκετά άρθρα για το θέμα. Οταν επιβιβάστηκε στο τραίνο, δεν είχε την παραμικρή ιδέα πως μέσα στα επόμενα 90 λεπτά όχι μόνο ο ίδιος θα άλλαζε την άποψή του για το θέμα, αλλά θα ανακάλυπτε και τη δεύτερη σημαντικότερη μελέτη στην ιστορία της Βιολογίας, τη μελέτη που θεμελίωσε τον τομέα της σύγχρονης Γενετικής.


Ο Bateson κρατούσε μαζί του ένα τεράστιο πάκο από χαρτιά, μελέτες που θα χρησιμοποιούσε για την ομιλία που επρόκειτο να δώσει. Παρά το θεαματικό της διαδρομής, έκλεισε το κουρτινάκι στο βαγόνι του και πήρε στα χέρια του την πρώτη από τις μελέτες που κουβαλούσε. Ο τίτλος της ήταν Versuche über Pflanzenhybriden (πειράματα στον υβριδισμό φυτών) και είχε δημοσιευθεί στο περιοδικό Verhandlungen des naturforschenden Vereins Brünn (Πρακτικά του ομίλου φυσικής ιστορίας του Brünn) το 1865. Ο συγγραφέας της μελέτης ήταν ένας Καθολικός Αυστριακός μοναχός του τάγματος των Αυγουστινιανών ονόματι Gregor Mendel ο οποίος είχε πεθάνει από νεφρική ανεπάρκεια πριν από 16 χρόνια.


Καθώς ο Bateson διάβαζε την σαραντασέλιδη μελέτη του Mendel άρχισε να συνειδητοποιεί πως ο Αυστριακός μοναχός είχε πραγματοποιήσει πριν από 35 χρόνια όλα τα πειράματα που ο ίδιος είχε κατά νου να κάνει. Ο Mendel, επί 7 ολόκληρα χρόνια (1856-1863) είχε καλλιεργήσει πάνω από 29.000 (είκοσι εννέα χιλιάδες) μπιζελιές με σκοπό να ανακαλύψει τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά κληρονομούν τα χαρακτηριστικά τους από τη μία γενιά στην επόμενη (σημείωση: ο Mendel δεν είχε γνωρίσει ποτέ το Δαρβίνο. Παρ’όλα αυτά είχε διαβάσει το μνημειώδες έργο του On the origin of Species όπως προκύπτει από τις εκατοντάδες σημειώσεις που είχε γράψει στο περιθώριο της δικής του μελέτης που δημοσιεύτηκε 6 χρόνια μετά τη δημοσίευση του On the origin of Species). Από τα πειράματα του με τις μπιζελιές στον κήπο του μοναστηριού, ο Mendel διαπίστωσε ότι τα φυτά-απόγονοι διατηρούσαν τα βασικά χαρακτηριστικά των προγόνων τους- με άλλα λόγια δεν επηρεάζονταν από το περιβάλλον. Αυτό το απλό πείραμα αποτέλεσε γενεσιουργό αιτία για την ιδέα της κληρονομικότητας- της ιδέας που απαιτούνταν για να ολοκληρωθεί η Δαρβινική θεωρία της Εξέλιξης των Ειδών. Και όχι μόνο αυτό. Ο Mendel χρησιμοποίησε μαθηματικούς υπολογισμούς για να δείξει πως οι έμβιοι οργανισμοί κληρονομούν ένα γονίδιο από τον πατέρα τους και έναν από την μητέρα τους. Αυτά τα γονίδια μπορεί να είναι είτε “υπερισχύοντα” (dominant) είτε “μη υπερισχύοντα”(recessive), με αποτέλεσμα το γονίδιο το οποίο “εκφράζεται” στον φαινότυπο ενός ορανισμού να είναι το ένα από τα δύο. Παρ’όλα αυτά, το κάθε γονίδιο μεταφράζεται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης και περνάνε στην επόμενη γενιά επίσης ανεξάρτητα το καθένα.


Η ιδέα της κληρονομικότητας, βασιζόμενη σε γονίδια ήταν η πλέον επαναστατική ιδέα στην ιστορία της Βιολογίας, μετά το Νόμο της Εξέλιξης που θεμελίωσε ο Δαρβίνος. Ο ίδιος ο Mendel ποτέ δεν βρήκε το “μόριο” πίσω από τα γονίδια των οργανισμών. Η μελέτη του Mendel ξεχαστηκε για 35 χρόνια, μέχρι εκείνη την ημέρα του 1900 που την ξανά-ανακάλυψε ο Bateson. O ίδιος ο Bateson άλλαξε στρατόπεδο και μετατράπηκε σε φανατικό υποστηρικτή της Δαρβινικής Εξέλιξης μέχρι το τέλος της ζωής του. Θα περνούσαν περίπου 90 χρόνια από την χρονιά της δημοσίευσης της μελέτης του Mendel μέχρις ότου ο Αμερικανός James Watson και ο Βρετανός Francis Crick ανακαλύψουν το μόριο της ζωής που κατευθύνει την κληρονομικότητα, το DNA.
Σήμερα, ο ξεχασμένος Αυστριακός μοναχός του Μπρνο θεωρείται ο θεμελιωτής της Γενετικής. Τα πειράματά του και οι νόμοι που θεμελίωσε καλλιεργώντας μπιζελιές διδάσκονται παντού, και ας έχουν περάσει σχεδόν 150 χρόνια από τη δημοσιεύση τους. Ο τάφος του βρίσκεται στην πόλη Vražné της Τσεχίας, μαζί με τους τάφους της οικογένειας του.

Posted Ιουλίου 22, 2013 by msofcrete in Ιατρική

Tagged with

Eero Castrén: Why do antidepressants work?   Leave a comment

Posted Απρίλιος 29, 2013 by msofcrete in Ιατρική, Uncategorized

The Clinical Utility of a Positive Antinuclear AntibodyTest Result   Leave a comment

View this document on Scribd

Posted Απρίλιος 29, 2013 by msofcrete in Ιατρική

Tagged with

NEJM Screening Mammograms   Leave a comment

Posted Απρίλιος 29, 2013 by msofcrete in Ιατρική

Tagged with

Ασβέστωση αορτικής βαλβίδας   Leave a comment

Τα αποτελέσματα δείχνουν πως οι υποδοχείς της αλδοστερόνης εκφράζονται στην αορτική βαλβίδα και πως η εκλεκτική αναστολή τους με τη χορήγηση της επλερενόνης αναστέλλει το σχηματισμό των σκληρυντικών αλλοιώσεων που προκαλούνται από την υπερλιπιδαιμική διατροφή.

Posted Οκτώβριος 18, 2012 by msofcrete in Ιατρική

Tagged with ,