Το ψάρι ζέβρα στην έρευνα νευροαναπτυξιακών παθήσεων

Συχνά στις έρευνες για νευρολογικές ή αναπτυξιακές παθήσεις χρησιμοποιούνται ζώα. Αυτό δίνει την δυνατότητα στους ερευνητές να μελετήσουν καταστάσεις και συμπτώματα, και να τεστάρουν την αποτελεσματικότητα παρεμβάσεων (ιδίως φαρμακευτικών). Η ερευνητική χρήση των ζώων μπορεί να δώσει περισσότερο ακριβή αποτελέσματα (σε σχέση με θεωρητικά μοντέλα), και να επιδείξει τα αποτελέσματα της έρευνας σε ζωντανό οργανισμό, χωρίς όμως την συμμετοχή ανθρώπων, κάτι που εγείρει ηθικούς προβληματισμούς. Συνήθως στις έρευνες χρησιμοποιούνται ποντίκια ή αρουραίοι, γιατί η δομή του εγκεφάλου τους μοιάζει με αυτή των ανθρώπων. Τελευταία όμως, οι επιστήμονες έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν και άλλα ζώα στις έρευνές τους.

Ένα ζώο που μπορεί να προωθήσει την έρευνα είναι το ψάρι ζέβρα (zebra fish). Αυτό το είδος ψαριού, που ονομάζεται danio rerio, έχει αρκετά χαρακτηριστικά που το κάνουν κατάλληλο για μελέτη νευρό- αναπτυξιακών δυσλειτουργιών και παθήσεων.

Πρώτο του χαρακτηριστικό είναι η αναπαραγωγική του συμπεριφορά. Συγκεκριμένα, το ψάρι ζέβρα μπορεί να γεννήσει εκατομμύρια αυγά. Αυτό βοηθά την έρευνα, καθώς δίνει ποσότητα ερευνητικών υποκειμένων. Ταυτόχρονα, τα πέντε στάδια της εξέλιξης του εμβρύου εκτυλίσσονται εξωτερικά της μητέρας, γεγονός που επιτρέπει στους ερευνητές να οπτικοποιήσουν, και να παρακολουθήσουν καθαρά την ανάπτυξη. Επιπλέον, το έμβρυο είναι διάφανο (translucent), δηλαδή το εξωτερικό του περίβλημα δεν είναι αδιαφανές, και έτσι μπορούν να φανούν τα εσωτερικά κομμάτια του ψαριού, και ιδίως ο εγκέφαλός του. Εν συνόλω, τα αναπτυξιακά στάδια του ψαριού αυτού μπορούν και να χειραγωγηθούν και να παρακολουθηθούν από τους ερευνητές, δίνοντάς τους μια πιο ξεκάθαρη εικόνα του τι συμβαίνει αναπτυξιακά.

Επιπροσθέτως, ένα δεύτερο χαρακτηριστικό που κάνει το ψάρι ζέβρα κατάλληλο για έρευνα είναι το ότι έχει αισθητηριακά μονοπάτια παρόμοια με του ανθρώπου. Οι βασικές του αισθήσεις, όπως όραση ή ακοή, μεταφράζονται στον εγκέφαλο με σχεδόν τον ίδιο τρόπο όπως και σε έναν ανθρώπινο εγκέφαλο.

Παρόμοια, οι νευροδιαβιβαστές που κυβερνούν τον ανθρώπινο εγκέφαλο μπορούν να βρεθούν και στον εγκέφαλο τούτου του ψαριού, όπου παίζουν εξίσου κεντρικούς ρόλους. Για παράδειγμα, το κεντρικό inhibitory- excitatory σύστημα, το οποίο βασίζεται στους νευροδιαβιβαστές GABA και glutamate (αντίστοιχα) μπορεί να βρεθεί στον εγκέφαλο του ψαριού ζέβρα. Αυτό είναι ένα ιδιαίτερα σημαντικό χαρακτηριστικό, καθώς πολλές από τις νευροαναπτυξιακές παθήσεις σχετίζονται με την λειτουργία (και δυσλειτουργία) των νευροδιαβιβαστών, και ειδικά των GABA και glutamate.

Ένα ακόμα χαρακτηριστικό που κάνει το ψάρι ζέβρα κατάλληλο υποκείμενο για έρευνα είναι το ότι εκφράζει συμπεριφορές όχι μόνο μετρήσιμες αλλά και παρόμοιες με του ανθρώπου (σε επίπεδο εγκεφάλου). Κύριο παράδειγμα είναι ο κύκλος ύπνου (sleep- wake cycle): τόσο οι άνθρωποι όσο και τα ψάρια ζέβρα έχουν τα ίδια μοτίβα, και ο κύκλος έχει εξίσου μεγάλη σημασία και αντίκτυπο και στους δύο οργανισμούς. Ένα ακόμα παράδειγμα που μπορεί να εκπλήξει, είναι η κοινωνική συμπεριφορά του ψαριού: έχει επιθυμία για διάδραση με άλλα ψάρια ζέβρα, και η διάδραση καθαυτή έχει κάποια σημασία για το ψάρι και την ζωή και εξέλιξή του, όπως και στον άνθρωπο. Πρέπει να σημειωθεί ότι κάτι τέτοιο είναι σημαντικό γιατί η κοινωνική συμπεριφορά μπορεί τόσο να χειραγωγηθεί ερευνητικά όσο και να μετρηθεί, γεγονός που προωθεί την έρευνα και δίνει βάρος στα αποτελέσματά της.

Τέλος, πρέπει να αναφερθεί πως το ψάρι ζέβρα έχει και κάποια πρακτικά χαρακτηριστικά που το κάνουν κατάλληλο για έρευνα. Είναι εύκολο να βρεθεί και να αγοραστεί, αλλά και να διατηρηθεί, ενώ ταυτόχρονα είναι και φθηνό (στην αγορά και την διατήρηση). Αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να εκτελέσουν μεγαλύτερες έρευνες, με περισσότερες εναλλακτικές, άρα και με περισσότερη εγκυρότητα.

Καταληκτικά, το ψάρι ζέβρα είναι κατάλληλο για την μελέτη νευροαναπτυξιακών παθήσεων και συμπτωμάτων εξαιτίας της αναπαραγωγικής του συμπεριφοράς, γιατί έχει παρόμοια αισθητηριακά μονοπάτια και χρησιμοποιεί παρόμοιους νευροδιαβιβαστές με τον ανθρώπινο εγκέφαλο, και γιατί παρουσιάζει συμπεριφορές παρόμοιες με εκείνες του ανθρώπου, ενώ ταυτόχρονα είναι προσβάσιμο στους ερευνητές.

Η χρήση του ψαριού ζέβρα στην έρευνα είναι μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση, αν και αρκετή έρευνα είναι ακόμα απαραίτητη στο πεδίο. Το τοπίο πάντως μοιάζει ελπιδοφόρο- πιθανών η χρήση ετούτου του ψαριού να δώσει καλύτερη κατανόηση και δυνατότητα αντιμετώπισης διαφόρων εξελικτικών παθήσεων.

Βιβλιογραφία

Bartoszek, E., W., Wyatt, C., Yaksi, E. (2015). Methods for studying the zebrafish brain: past, present future, European Journal of Neuroscience, 42, 1746-1763

Dreosti, E., Kampff, A., R., Lopes, G., Wilson, S., W. (2015). Development of social behavior in young zebrafish, Frontiers in Neural Circuits, 9, 1-9

Arvanites, A., Jang, S., Haggarty, S., J., Kokel, D., Lam, K., Peterson, R., T., Prober,

Norton, W., H., J. (2013). Toward developmental models of psychiatric disorders in zebrafish, Frontiers in Neural Circuits, 7

D., A., Rihel, J., Rubin, L., L., Schier, A., F., Zimmerman, S. (2010). Zebrafish behavioral profiling links drugs to biological targets and rest/ wake regulation, Science, 327