Reklama

Podglądając mózg i okolice: rozmowa z neurologiem Mariuszem Stasiołkiem

W czasach, gdy nagrodę Nobla dostaje się za budowę złożonych z pojedynczych molekuł Nanomotorów, nikogo nie powinna dziwić dociekliwość neurologów. Dzięki współczesnej aparaturze próbują dotrzeć w zakamarki mózgu, które nawet nie śniły się uczestnikom „Lekcji anatomii Doktora Tulpa" pędzla Rembrandta. Prof. neurologii Mariusz Stasiołek, opowiada, że dopiero możliwość obserwowania mózgu na poziomie komórkowym uświadamia, z jakim ogromem niewiadomych trzeba się zmierzyć.

Podglądając mózg i okolice: rozmowa z neurologiem Mariuszem Stasiołkiem
Reklama

Co pana najbardziej fascynuje w neurologii?

Stopień komplikacji działania ludzkiego mózgu. A szczególnie to, co łączy się z tworzeniem przez mózg naszej osobowości, co daje nam świadomość otaczającego świata i wszystkie towarzyszące temu odczucia. Stopniowo poznajemy, które obszary mózgu są za to odpowiedzialne, ale proces powstawania „ja” i tego, jak reaguje ono na bodźce płynące z zewnątrz i z wewnątrz, nie został dotąd wystarczająco wyjaśniony.

I dlatego jest pan neurologiem?

Na początku zawsze jest ciekawość. Kiedy poznajemy ludzki organizm na poziomie komórek, wchodzimy w świat rządzący się w większości

wciąż obcymi dla nas prawami. Zanurzamy się w nieznanym i próbujemy znaleźć w nim nowe prawidłowości albo szukamy potwierdzenia obserwacji poczynionych przez naszych poprzedników.

Co się wtedy czuje?

Podobnie jak odkrywcy sprzed wieków, którzy zapuszczali się na drugą stronę Atlantyku i poznawali Nowy Świat, ulega się fascynacji. To jest też ciężka praca i wiele poszukiwań kończy się na niczym, ale czasem udaje się zaobserwować coś, co zgadza się z naszymi przewidywaniami albo wręcz przeciwnie, zaskakuje, ale przy bliższym poznaniu okazuje się elementem jakiejś logicznej zasady rządzącej tym światem. Takie dołożenie własnej cegiełki do podstawowej wiedzy daje ogromną satysfakcję. Czym jest ludzki mózg?

W wielu wypadkach układ nerwowy czyli, w dużym uproszczeniu, mózg i jego „wypustki”, prowadzące sygnały do i z wszystkich narządów naszego ciała, można postrzegać jako niezwykle wyrafinowane urządzenie sterujące, wyposażone w niezliczone podzespoły, dostosowujące na bieżąco – czyli często w ułamkach sekundy – funkcjonowanie naszego organizmu do milionów zmiennych.

Równocześnie drapiemy się po głowie, słuchamy muzyki i odpowiadamy na telefon...
To jest wyjątkowo plastyczny system, bo nie tylko wpływa na funkcję innych narządów, ale wciąż dostosowuje się do nowej sytuacji. Tak wyrafinowanych urządzeń nie potrafimy jeszcze stworzyć sami.

Co dzieje się w mózgu, kiedy się czegoś uczymy?

Nie wiemy tego do końca. Nasze informacje na ten temat pochodzą m.in. z badań nad zwierzętami. Część naszej wiedzy o mechanizmach pamięci bierze się także z obserwacji pacjentów z uszkodzeniami mózgu (powstałymi po udarach albo w wyniku chorób nowotworowych i zapalnych), które powodują różnego rodzaju zaburzenia zdolności intelektualnych. Rozwijają się też techniki obrazowania funkcji mózgu, np. za pomocą rezonansu magnetycznego.

A co już wiemy?

W zależności od tego, czego i jak się uczymy i co zapamiętujemy, obrazy czy słowa, w zapamiętywanie jest zaangażowanych całe mnóstwo struktur mózgowych, o ile nie cały mózg, a na dodatek wszystko zmienia się w czasie. Takie struktury, jak na przykład móżdżek, który przecież nawet laikom kojarzy się głównie z układem równowagi, również uczestniczą w procesach pamięciowych. 

Jak to wygląda na głębszym poziomie?

W naszym mózgu mamy gigantyczną sieć połączeń, około 100 miliardów komórek nerwowych (stanowią jedynie około 10 proc. elementów komórkowych naszego mózgu), z których każda kontaktuje się z tysiącami innych. Te połączenia nazywane synapsami mają różny charakter i, z grubsza ujmując, różny sposób działania, co powoduje, że o aktywności danej komórki nerwowej decyduje nie tylko liczba połączeń z innymi komórkami, ale także i to, jakie są to połączenia i w jakiej występują konfiguracji. Siła naszego mózgu wynika bowiem nie tylko z liczby neuronów, ale także z liczby i jakości ich połączeń, czyli podobnie jak w wielu dziedzinach życia, liczy się sieć: zależności, sprzężeń, szlaków przekazywania sygnału,które poprzez uczenie się, zdobywanie doświadczeń ulegają nieustannym przekształceniom. Niektóre, stymulowane bodźcami są wzmacniane inne, „nieużywane” ulegają osłabieniu. Na tym z grubsza polega również rozwijanie i kształtowanie zdolności intelektualnych, ale jest to tak skomplikowane, że w najbliższym czasie raczej nie poznamy tego procesu do końca.

Nawet jeśli coraz doskonalsza aparatura pozwoli zajrzeć w najdalsze zakamarki mózgu?

Już dziś można obserwować obszary mózgu zaangażowane w proces uczenia się, ale to zbyt mało. Nawet najdoskonalszy dostępny dziś sprzęt nie pozwoli nam poznać szczegółowo towarzyszących zapamiętywaniu procesów biochemicznych. W ich trakcie, w obrębie synaps wydzielane są przeróżne cząsteczki przekaźnikowe (neurotransmitery) czyli „doręczyciele sygnału” o aktywującym lub hamującym działaniu. Na razie jeszcze nie zobaczymy też na monitorze tego, jak przechowujemy pamięć, czyli potencjalnego krążenia impulsu czy utrwalonego połączenia pomiędzy komórkami nerwowymi, które powoduje, że nie tylko jesteśmy w stanie coś zapamiętać, ale jeszcze sięgnąć kiedyś do tej pamięci.

Czy można coś celowo i raz na zawsze zapomnieć?
I co dzieje się wtedy w mózgu?
W grę wchodzą tutaj mechanizmy z pogranicza psychiatrii, które raczej ukrywają przed nami pozornie zapomnianą informację, niż ją na dobre wykasowują. Szczegółów jednak wciąż nie znamy. Włoski neurochirurg prof. Sergio Canavero zapowiedział ostatnio, że pod koniec przyszłego roku przeprowadzi pierwszy w historii przeszczep głowy sparaliżowanego Rosjanina do nowego ciała.

Co pan o tym sądzi?
Medycyna na co dzień udowadnia, że to, co dawniej uchodziło za science fiction, dziś jest już możliwe. Teoretycznie rzecz biorąc, po podłączeniu dopływu środków odżywczych i tlenu, mózg pacjenta mógłby w tym inkubatorze pod postacią obcego ciała jakoś funkcjonować. Jednak mam duże wątpliwości, czy w rzeczywistości da się połączyć ogrom przerwanych połączeń nerwowych i zapewnić im funkcjonalność. Na etapie obecnej wiedzy medycznej wydaje mi się to mało prawdopodobne.

Wielu neurochirurgów twierdzi jednak, że zabieg jest technicznie możliwy. Jak mózg biorcy zareaguje na nieswoje ciało? Przeszczepienie mózgu do innego ciała, a więc dla mózgu zasadnicza zmiana, może wpłynąć na ukształtowane w poprzednim ciele „ja”. Dlaczego? Bo choć wyobrażenie o naszym „ja” powstaje w mózgu, to zależy też od wielu informacji uzyskiwanych z całego ciała. Mózg jest więc odbiorcą całego ciała. Na przykład na poczucie równowagi składa się nie tylko mózg czy móżdżek, który scala sygnał odpowiadający za równowagę, ale również ucho z błędnikiem, a także wzrok, który daje sygnał obrazu i pomaga nam zlokalizować nasze ciało w przestrzeni. Ważną rolę odgrywają również nerwy obwodowe, które np. w stopach mówią nam wciąż, czy stoimy na płaskim, czy pochyłym. Do mózgu trafia też z ciała masa innych wrażeń: odczucie ciepła, ruchu powietrza, dotyku ręki na ścianie, i dopiero to wszystko jest spajane w całość. Często powtarzam na wykładach, że mózg wpływa na wszystko, ale wszystko też wpływa na mózg.

Co grozi pacjentowi?

Istnieje olbrzymie ryzyko operacyjne związane z takim zabiegiem. Nie wiadomo, jakie są szanse na przeżycie takiej transplantacji i czy poprawi ona komfort pacjenta, powstaje więc pytanie, co mu powiedzieć i czy coś mu obiecać. To jest kwestia odpowiedzialności zawodowej. Pacjent ma przecież prawo do rzetelnej informacji. Do przeszczepu głowy potrzebny jest dawca ciała. Czy śmierć mózgu to właściwe kryterium śmierci pacjenta? Kryteria śmierci mózgu są dość dobrze zdefiniowane. Śmierć mózgu jest uznawana za śmierć całego człowieka. Można oczywiście sobie wyobrazić, że rozwój aparatury diagnostycznej pozwoli w przyszłości sięgnąć do jeszcze głębszych pokładów informacji klinicznej.

A wtedy będzie można zarejestrować funkcje mózgu, których dziś nie dostrzegamy, dochodząc do wniosku, że jest już martwy?
Możliwe, że oprócz zapisu czynności bioelektrycznej mózgu uda się zastosować jakieś wysoce czułe obrazowanie przepływów krwi, nie tylko w większych, ale też w najdrobniejszych naczyniach mózgu. Za pomocą specjalistycznych, rozwijanych już obecnie technik, prowadzone będzie szczegółowe śledzenie przepływu cząsteczek wody, a nawet przemiany materii w wybranych rejonach mózgu. Ustanie wymiany tlenowej i odpowiednich procesów biochemicznych wskazywałoby na śmierć komórek w danym regionie. Trzeba jednak pamiętać, że w sytuacji, kiedy mózg nie działa już jako całość, jego pojedyncze obszary mogą wciąż funkcjonować, tylko dlatego, że są bardziej odporne. Żeby więc stwierdzić śmierć mózgu za pomocą takich doskonalszych narzędzi, trzeba by wybrać obszar najbardziej czuły na ustanie procesów życiowych i reprezentatywny dla funkcjonowania całego mózgu. Śledząc rozwój technologii diagnostycznych uważam, że nie jest to niemożliwe, ale na pewno bardzo skomplikowane.

Naukowcy otrzymują dziś wielomiliardowe granty na tzw. mapowanie mózgu. Do czego służą takie atlasy?
Pozwalają podglądać mózg żywego człowieka. Mamy dziś przywilej pracować z aparaturą, np. z rezonansem magnetycznym, dzięki której potrafimy tworzyć mapy tych obszarów mózgu, które sterują różnymi funkcjami organizmu. A jeszcze kilkadziesiąt lat temu, nasi poprzednicy poznawali pierwsze obszary funkcjonalne mózgu po śmierci pacjentów, na stole sekcyjnym. Bo jeśli za życia ktoś był pozbawiony jakiejś funkcji, np. nie mówił, i po sekcji zwłok okazywało się, że w mózgu był guz, można się było domyślić, że tkwił on w obszarze odpowiedzialnym właśnie za mowę.

Jak powstają takie mapy?

Na przykład przy pomocy „czynnościowego rezonansu magnetycznego”. Podczas tworzenia obrazów mózgu prosi się pacjenta o wykonywanie zadań, np. żeby ruszał palcami u ręki albo myślał o słowach na literę „m”. Części mózgu, które są odpowiedzialne za te zadania, są wtedy bardziej aktywne, zużywają więcej energii i więcej tlenu i dlatego możemy to zobaczyć. Różnice w obrazie magnetycznym mózgu opierają się bowiem na tym, że inne obrazy daje krew utlenowana i odtlenowana. W tworzeniu coraz nowocześniejszych atlasów mózgu stosuje się rozmaite technologie, scalając wyniki różnych badań tak, aby informacja była najpełniejsza. Co można zobaczyć w takim atlasie?

W typowym obrazie rezonansowym? Wnętrze mózgu w postaci cienkich plasterków. Ich obraz odpowiada mniej więcej temu, co kiedyś można było zobaczyć tylko na stole sekcyjnym, kiedy przecinało się mózg. Atlas mózgu wygląda jak model 3D, na którym kolorami zaznaczone są miejsca odpowiedzialne za kierowanie poszczególnymi funkcjami organizmu. Można go porównać do globusa, a lekarza poszukującego znaczenia i przyczyn jakichś nieprawidłowości, do podróżnika, który planuje wyprawę. Jednak to nie wszystko – najnowsze rozwiązania technologiczne, tzw. badania traktograficzne (czyli przedstawiające przestrzenny przebieg włókien nerwowych) pozwalają prześledzić, jak poszczególne ośrodki mózgu łączą się ze sobą i jaką drogą wysyłają informacje np. zawiadujące ruchami kończyn. Ma to ogromne znaczenie, ponieważ czasami zmiana chorobowa nie niszczy ośrodka, który kontroluje jakąś część organizmu, ale zaburza tylko jego komunikację z resztą ciała. Taka informacja może być kluczowa np. przed operacją. 


Rozmawiała: Anna Gwozdowska

Reklama

Polecane wideo

Polecamy również

Reklama

Inne artykuły

Reklama