Pre podrobnejšiu predstavu, ako taký záznam vyzerá, si môžete pozrieť polminútový záznam živého myšieho mozgu v 3D, na ktorom je zvýraznená aktivita súvisiaca s neurotransmiterom dopamínom, úzko spojeným s odmenami a motiváciou. Využitie prístroja na seba nenechalo dlho čakať. Už v marci 2018 vyšiel v časopise Nature výskum, v ktorom vedci z technologického inštitútu v Lausanne pri Ženevskom jazere naučili skupinu myší s pomliaždenou miechou znovu chodiť a plávať.
Vstaň a choď!
„Myši, ktoré v dôsledku poškodenia miechy trpeli úplnou paralýzou zadných končatín, začali znovu chodiť bez akéhokoľvek vonkajšieho zásahu. Vďaka rozsiahlej reorganizácií mozgu, ktorú sme mohli pozorovať pokročilým svetelným mikroskopom,“ komentuje svoje výsledky Grégoire Courtine, pôvodne matematik a fyzik, ktorý sa venuje experimentálnej medicíne.
Prečítajte si tiež: Nepoužívať na ľuďoch. Kráľ biohackingu si sám upravuje baktérie aj DNA
Miechu tvorí zväzok nervových vlákien ukrytých v chrbtici, ktoré prenášajú signály medzi mozgom a svalmi a orgánmi v tele. V prípade jej poranenia pri úraze mozog čiastočne alebo úplne stratí spojenie s tkanivami pod miestom zranenia – čo vedie typicky k paraplégii, ochrnutiu dolných končatín.
Často pritom nejde o úplné prerušenie miechy, ale poškodenie iba niektorých jej vlákien – takže pacienti môžu vnímať niektoré podnety z nôh alebo nad nimi mať čiastočnú kontrolu.
Dať neuróny do kontextu
„Mozog vysiela do miechy paralelne množstvo signálov, ktoré vám aktivujú svaly, aby ste mohli chodiť. Po úraze miechy sa ale väčšina týchto dráh z mozgu preruší, takže miecha už nedostáva dostatok signálov, aby mohla svaly aktivovať. Úžasné je, že ak mozgu poskytnete dostatok energie a správny kontext, neuróny sa dokážu reorganizovať a nervové dráhy obnoviť. Motorická kôra sa tak znovu naučila vysielať svoje posolstvá aj pod úroveň zranenia vďaka dráham, ktoré zostali nepoškodené,“ dopĺňa G. Courtina jeho spoluautorka Leonia Asboth.
Zámerný pohyb, napríklad chôdzu, v mozgu plánuje motorický kortex: pruh šedej mozgovej kôry začínajúcej po oboch stranách hlavy kúsok nad ušami a tiahnuci sa k temenu. Na oboch hemisférach hlavy sú postupne rozmiestnené nervové centrá, ktoré riadia pohyb jednotlivých častí tela (viď obrázok). Ďalšie centrá v mozgu potom komplexný pohyb koordinujú a synchronizujú, aby prebehol hladko, a rozložia ho na sekvenciu príkazov pre jednotlivé svaly.
Zložitejšie než roboti
Ide o tak zložitý mechanizmus, že sa ho zatiaľ nikdy nepodarilo dosiahnuť u robotov: tí humanoidní zostávajú nešikovní, pretože sa žiadny počítač ešte nenaučil koordinovať toľko čiastkových pohybov tak presne, aby robot mohol spoľahlivo behať alebo sa napiť z hrnčeka. Práve narušenie tohoto systému kvôli odumieraniu neurónov má za následok tras a motorické ťažkosti pacientov s Parkinsonovou chorobou.
Z mozgu potom takto upravené signály prechádzajú motorickými dráhami cez miechu až k jednotlivým svalom, ktoré sa v reakcii na podráždenie príslušným spôsobom stiahnu – a pohyb je na svete.
V prípade prerušenia daného nervového vlákna sa však podnet k stiahnutiu svalu nedostane na miesto určenia. Courtine a Asboth u myší pozorovali, že sa nervová sústava môže – minimálne u myší – za vhodných podmienok naučiť také prerušenia “obísť” po okolitých vláknach, takže sa signály mohli dostať na miesto určenia.
Mozog sa prispôsobí situácii
Uzdravenie však neprišlo z čistého neba. Vedci myšiam miechu elektrochemicky stimulovali a zároveň ich podrobovali starostlivej rehabilitačnej terapii, pri ktorej myši precvičovali chôdzu zavesené na popruhoch, ktoré ich nadnášali.
Neuróny totiž po celý život vytvárajú nové spojenia, aby sa organizmus vedel učiť a prispôsobovať novým situáciám.
Zjednodušene platí, že ak sa dve rôzne skupiny neurónov opakovane aktivujú zároveň, mozog sa naučí, že spolu ich činnosť súvisí a prepojí ich. Vďaka tomu si môžeme prepojiť napríklad vôňu a chuť určitého jedla. Autorom popisovaného výskumu sa tak podarilo naučiť nervovú sústavu, aby vytvorila nové spojenia k doručeniu vhodných stimulov až k svalom. Myšky tak mohli znovu chodiť a plávať.
Základné informácie o svojich výsledkoch autori sumarizujú v krátkom videu, ktoré zobrazuje okrem iného rehabilitačnú terapiu myšiek zavesených do prístrojov, ktoré ich učia chôdzu; v čase 1:42 si môžete prezrieť aj rozdiel medzi ochromenou a uzdravenou myškou na ceste za hračkou.
Choroby nechodia po horách, ale po ľuďoch. Aj keď sa na ne vopred nedá úplne pripraviť, niečo málo urobiť ide… Dali sme pre vás dohromady novú špeciálnu microsite s názvom Koľko stojí zdravie. Prečítajte si, ako dlho trvá priemerná pracovná neschopnosť, či na akú podporu od štátu máte nárok, keď dlhodobo ochoriete.
