18 marca 2022 r. obchodzimy Europejski Dzień Mózgu, który ma na celu propagowanie wiedzy o mózgu i jego działaniu. Poza tym informowanie społeczeństwa o roli badań układu nerwowego.
Z tej okazji przypominamy esej na temat mózgu pt. „Fenomenalny Mózg”, autorstwa dr n. med. Anny Kozak-Sykały – kierownika Oddziału Neurologicznego i Udarowego Naszego Szpitala.
Od 20 lat zajmuję się zawodowo neurologią; przez cały ten okres, ludzki układ nerwowy, a szczególnie mózg – niezmiennie mnie fascynuje. W tym krótkim, z punktu widzenia nauki czasie, wiele się zmieniło w diagnostyce i leczeniu chorób neurologicznych. Od neurologicznego młoteczka i igiełki doszliśmy do supernowoczesnych metod badania i obrazowania pracy mózgu. Wiemy już dużo o przyczynach różnych schorzeń, wiele z nich próbujemy leczyć. Mamy za sobą Dekadę mózgu (1990-2000), kilka Nagród Nobla za osiągnięcia w dziedzinie badań układu nerwowego. I wynik tego jest taki, że o ludzkim mózgu jedno wiemy na pewno – jest najbardziej skomplikowanym organem we Wszechświecie.
Trudno w kilku słowach wymienić funkcje tego niezwykłego narządu: przyjmuje informacje na temat ciała i środowiska, kontroluje ciało, pełni funkcje integracyjne, kieruje czynnościami neuroendokrynnymi, jest siedliskiem świadomości, intelektu, pamięci, życia uczuciowego itp.
Już w starożytności Hipokrates lub ktoś z jego uczniów stwierdził: ”… nie tylko nasze przyjemności, wesołość i śmiech, ale i nasze troski, ból, smutek i łzy pochodzą z mózgu i tylko z mózgu. Dzięki mózgowi myślimy, rozumiemy, słyszymy i widzimy, odróżniamy piękno od brzydoty, przyjemność od przykrości i dobro od zła”.
Z zewnątrz mózg jest mało interesujący; waży około półtora kilograma, jest szaro-różowy, mieści się we wnętrzu szczelnie zamkniętej kostnej przestrzeni jamy czaszki. Ma konsystencję galaretki (niektórzy uważają, że jajka na miękko), z wiekiem lub wskutek chorób zaczyna przypominać gąbkę.
W czasach prehistorycznych mózg był obiektem zainteresowań głównie kulinarnych. Nasi przodkowie uważali go za niezbędne źródło substancji odżywczych. Wierzono, że spożycie ludzkiego mózgu umożliwia zdobycie sił i wiedzy ofiary. Podobno do dzisiaj w niektórych kręgach, np. voodoo, kultywuje się zwyczaj ceremonialnego spożywania mózgu.
Z powodu nieatrakcyjności zewnętrznej mózgu i jego położenia na biegunie ciała, długo powątpiewano, iż jest on siedzibą ludzkiego umysłu.
Egipcjanie, preparując mumie, przebijali się przez nos do wnętrza czaszki i usuwali mózg jako nieistotny. Inne wnętrzności wydobywali przez nacięcie w lewym boku. Wyjątkiem było serce, które pozostawiano na miejscu jako domniemaną siedzibę zdolności myślenia, podejmowania decyzji i odpowiedzialności.
Starożytni Grecy za siedlisko myśli uważali serce, płuca lub wątrobę, a mózg miał tylko chłodzić krew. W V i IV wiek p.n.e. Platon oraz Hipokrates rozpowszechniają pogląd, że siedliskiem myśli jest mózg. Według Arystotelesa było to serce.
W starożytnym Rzymie sądzono z kolei, że mózg to opakowanie ważnych przestrzeni wypełnionych płynem.
W II w. n.e. Galen ogłasza, że siedliskiem duszy jest płyn mózgowo-rdzeniowy. Dopiero w XVI wieku Andreas Vesalius w dziele De humani corporis fabrica… dowodzi, że to właśnie mózg jest siedliskiem umysłu. Od tej pory dążenie do poznania i zrozumienia umysłu stało się najważniejszym zadaniem nauki, najbardziej fascynującą zagadką ludzkości.
Badania naukowe nad mózgiem nie mają długiej historii, niewiele ponad 100 lat. Początkowo jedynym sposobem badania funkcji mózgu była obserwacja, jakie objawy obserwuje się w wyniku uszkodzenia określonego obszaru mózgu. Były to badania oparte głównie o wyniki sekcji mózgu post mortem. Dopiero nowoczesne technologie pozwalają nam na badania mózgu za życia pacjenta oraz ludzi zdrowych, z nieuszkodzonym mózgiem. Te nowoczesne technologie to m.in.: elektroencefalografia(EEG), tomografia komputerowa(CT), pozytronowa tomografia emisyjna(PET), przezczaszkowa stymulacja mózgu, rezonans magnetyczny(MRI).
Za wszystko, co dzieje się w naszym mózgu, odpowiada 100 mld komórek nerwowych, tzw. neuronów (oprócz nich tkankę nerwową tworzą także komórki glejowe, m.in. odżywiające i chroniące neurony). Neuronów jest ponad 16 razy więcej niż ludzi na Ziemi. Neurony wysyłają sygnały do innych neuronów lub tkanek, np. mięśni, za pomocą pojedynczej gałęzi, czyli tzw. aksonu, wyrastającej z ciała komórki, a odbierają sygnały poprzez nawet tysiące gałązek zwanych dendrytami. Neuron ma około 0,1 mm średnicy, ale jego długość może osiągnąć aż kilka metrów. Liczba potencjalnych połączeń między nimi jest niewyobrażalna dla zwykłego człowieka – jeden neuron może mieć ich nawet do kilkunastu tysięcy. Może ich być więcej niż gwiazd w całym Wszechświecie.
Wydawało się, że przełomowym momentem dla zrozumienia fenomenu funkcjonowania ludzkiego mózgu będzie odkrycie w 1962 r. przez japońskiego uczonego Osamu Shimomura białka w ciele pewnego stułbiopława, które pod wpływem światła ultrafioletowego świeci zieloną barwą. Za to dokonanie – wraz z dwoma innymi naukowcami – otrzymał w 2008 r. Nagrodę Nobla.
Neurobiolodzy z Uniwersytetu Harvarda, Jeff Lichtman i Joshua Sanes, kilka lat temu wszczepili geny kodujące świecące białka (w międzyczasie uzyskano proteiny dające inne barwy) neuronom myszy. Mieli nadzieję, że umożliwi im to obserwowanie powstawania neuronów i połączenia między nimi. Dzięki temu, że w każdej komórce nerwowej znajdowały się geny kodujące różne kolory, a aktywacja ich następowała w sposób losowy, otrzymano paletę prawie stu barw. Amerykanie nazwali swoją technikę barwienia neuronów Brainbow („brain” to po angielsku „mózg”, a „rainbow” znaczy „tęcza”), ponieważ otrzymane obrazy w laserowym mikroskopie konfokalnym to oszałamiające mozaiki kształtów i kolorów.
Obraz neuronów mózgu uzyskany met. Brainbow. Fot. Livett-Weissman-Sanes-Lichtman AP
Oczywiście nie o aspekt wizualny chodziło badaczom. Neurobiolodzy mają nadzieję, że uzyskane możliwości wizualizacji pracy mózgu pozwolą odpowiedzieć na wiele pytań m. in. dotyczących plastyczności mózgu, czasu trwania i rodzaju połączeń między neuronami oraz tego, w jaki sposób i dlaczego rozwijają się poszczególne neurony, i co ma na to wpływ.
Gdyby udało się poznać dokładny schemat pracy naszego osobistego „komputera”, to nie tylko zrozumiemy jak działa, ale nauczymy się usuwać jego awarie. Na razie jednak faktem jest, że praca naszego mózgu nadal pozostaje zagadką, mimo dość dokładnej znajomości jego budowy anatomicznej oraz szerokiej wiedzy o jego fizjologii i patofizjologii.
Z jednej strony, jak mówi prof. Wróbel: „Za to, że widzimy muchę na ścianie, odpowiada praca całego mózgu”. Z drugiej strony wiemy, że można żyć z jedną półkulą mózgu, a nawet możemy funkcjonować mając tylko 80% mózgu; wiemy, jakie części mózgu za co odpowiadają, ale w dalszym ciągu nie ma jednej teorii wyjaśniającej jak działa całość.
Do tej pory nie udało się rozwiązać zagadki ludzkiego geniuszu pomimo dokładnego zbadania mózgu Einsteina, ani wyjaśnić fenomenu sawantów (osoba z jednej strony upośledzona, z drugiej posiadająca zdolności w stopniu genialnym).
Może rację ma neurofizjolog Jerzy Konorski mówiąc: „To nie my mamy mózg, ale mózg nas ma…”. Może nigdy tak do końca nie poznamy fenomenu naszego umysłu. Ale czy tak koniecznie jest nam to potrzebne? Może dzięki temu każdy z nas ma szanse być inny, niekoniecznie doskonały i genialny. Może dzięki temu, gdy spotykamy nową osobę, mamy szansę na fascynującą przygodę poznawania innej istoty, zawsze różnej.
A na razie, czytając słowa Kazimierza Wierzyńskiego „Zielono mam w głowie i fiołki w niej kwitną” – możemy pomyśleć nie tylko o wiejskich wakacjach czy o leśnej polanie, ale również o wnętrzu naszej głowy.
V Wedeen, RP Wang, G Dai, T Benner Harvard-MGH; P Hagman CHUV-EPFL; J Kaas Vanderbilt U.
Wizualizacja pracy mózgu metodą DSI (diffuse spectrum imaging)