Fructus cynosbati
Foto č. 87: Fructus cynosbati (Otevřít v novém okně), Autor: , Datum:
Zde se nacházíte: Karolinas.net » Doma » » Výzkum mozku je víc IN než kdy předtím: BRAINPATH - Molekulární zobrazování patofyziologie mozku

Výzkum mozku je víc IN než kdy předtím: BRAINPATH - Molekulární zobrazování patofyziologie mozku

šipka - arrow Zpět na článkyPřidáno Ne 26. Leden 2014, 15:29  |  Počet zobrazení článku 17421x  |  Komentáře Komentáře (1x)
Rubrika: Věda  |  Seriál: My Journey to PhD
Žádný jiný orgán nikdy nepoutal takovou pozornost vědců a filozofů jako mozek. Dlouhá historie výzkumu mozku prošla mnoha stádii s různými vysvětleními toho, co to mozek je, jakou má strukturu a jak funguje. V současnosti bývá lidský mozek nejčastěji přirovnáván k super počítači, který koordinuje celé tělo a veškeré procesy v něm. Vědci se snaží zkonstruovat počítač, který by se lidskému mozku vyrovnal výkonností. Jiná oblast výzkumu mozku je zaměřena na jeho patofyziologi, tj. na stavy v nichž mozek nefunguje tak, jak má. K takovým studiím je k dispozici široká škála různých zobrazovacích a skenovacích metod, které poskytují informaci o (pato)fyziologických a anatomických prvcích mozku.

Předtím než výzkum a znalosti o mozku dosáhly současné úrovně, byly tomuto orgánu přisuzovány různé funkce. Aristoteles ve 4. století před Kristem například věřil, že orgánem zodpovědným za myšlení a cítění je srdce, zatímco mozek má za úkol toto zchlazovat. Aristoteles ale také zároveň tvrdil, že orgán myšlení a esence myšlení nejsou jedno a totéž. Esence nebo princip myšlení, jak jej popisoval, neměl být materiální a měl se nacházet mimo fyzické tělo [1,2,3].

Když se skočíme o několik století dál, rovnou do 17. století, dočteme se o filosofovi a matematikovi Reném Descartesovi, který ve své době věřil, že mozek funguje jako stroj. Jeho práci popsal principem hydraulické pumpy, která měla koordinovat pohyb tekutin v mozku. Nicméně i Descartes došel k závěru, že tento mechanismus nemůže popsat "vyšší lidské vlastnosti" jako jsou intelekt nebo emoce. Vyjádřil myšlenku takzvaného dualistického mechanismu, která nebyla mnoho vzdálena od Aristotelova názoru. Tedy že je to duše (mind, soul), která je centrem lidských myšlenek, tužeb a cítění, nikoliv mozek.

Spekulace o tom, co to duše je, jestli nějakou máme (nebo jestli jí jsme), a pokud ano, kde bychom ji mohli najít, jsou stále aktuální, i když ne zrovna v oficiálních vědeckých kruzích. Zatímco materialisticky orientovaná věda existenci duše odmítá, mnoho jiných přístupů z její existence naopak vychází. Duše se tak stává třecí plochou mezi vědou, "pseudovědami" jak bývá označována například psychologie a náboženstvím. Já osobně zůstávám velmi otevřená všem náhledům a neznevažuji žádný z přístupů. Nemyslím si, že by to měla být pouze věda nebo pouze spirituální pohled, co vysvětlí život a jeho vznik a smysl (má-li vůbec nějaký). Tyto přístupy by si naopak měly mezi sebou pomáhat a brát si ze sebe navzájem to nejlepší.

Výzkum mozku, přestože vždy přitahoval mnoho pozornosti, je nyní na badatelském výsluní. Není divu, že ve světě vědy se momentálně pracuje na řadě "mozkových" projektů. Před několika měsíci jsem narazila na video o projektu, který zcela upoutal moji pozornost: The Human Brain Project. Jedná se o evropskou výzkumnou iniciativu, jejímž cílem je dokonalé poznání fungování lidského mozku, porozumění jeho onemocněním a napodobení jeho počítačových schopností. To by byla paráda, být součástí takového projektu, pomyslela jsme si tehdy. Protože projekt bude financován deset let, taková šance existuje – do té doby budu mít PhD studium hotové. Nicméně ještě než se něco takového mohlo stát, dostala jsem jedinečnou možnost pracovat na jiném avšak také na výzkum mozku zaměřeném projektu: BRAINPATH.

BRAINPATH je projekt, který se zaměřuje na patologické stavy mozku a k jejich výzkumu používá celou paletu zobrazovacích metod. Jedná se o projekt financovaný EU. Spojuje tři země (Nizozemí, Belgii a Německo); jeho součástí je osm výzkumných týmů z nichž každý poskytuje experty na některou ze zobrazovacích metod; sedm pracovních paketů/oblastí se zaměřuje na různé patologické stavy jako například Alzheimerova choroba nebo nádor mozku, případně na technologické aspekty používaných zobrazovacích technik.

Historie zobrazování mozku začíná zhruba před sto lety. Jedna z prvních takových metod si vystačila se speciálním postupem barvení nervové tkáně, mikroskopem, tužkou a papírem. Santiago Ramón y Cajal a Camillo Golgi sdíleli v roce 1906 Nobelovu cenu za svou práci na popsání struktury a funkce nervových buněk. Zatímco Golgi přišel s revolučním barvícím protokolem, byl to především Cajal, kdo ho používal v praxi. Ve skutečnosti byli oba vědci velkými rivaly, takže jejich sdílení slavné ceny je trochu kuriózní [4].

Za první zobrazovací metodu použitou v neurovědě se považuje takzvaná metoda "vážení lidského oběhu" (human circulation balance). Autor metody, italský lékař Angelo Mosso, položil během experimentu dobrovolníka na stůl, který fungoval jako miskové váhy. Mosso monitoroval změny v krevním oběhu, které se projevily tím, že se dobrovolník na stole převážil ve směru toku krve v těle. Dnes se zdá experiment spíše úsměvný, nicméně moderní zobrazovací metody jako jsou magnetická rezonance nebo pozitronová emisní tomografie, byvše založeny na jiných, sofistikovanějších principech, slouží dnes k monitorování stejného ukazatele [5].

V rámci projektu BRAINPATH se využívá celá řada zobrazovacích metod k výzkumu patofyziologie mozku. Moderní klinické zobrazovací metody zahrnují magnetickou rezonanci (magnetic resonance imaging, MRI), fluorescenční mikroskopii (fluorescence imaging), rentgenový sken (X-ray tomography) a počítačovou tomografii (computed tomography, CT), pozitronovou emisní tomografii (positron mission tomography, PET), multispektrální optoakustickou tomografii (multispectral optoacoustic tomography, MSOT) a zobrazovací hmotnostní spektrometrii (mass spectrometry imaging, MSI).

Právě posledně zmíněná technika je mojí specializací. (Abych byl přesná: tato relativně mladá metoda není zatím v rámci klinické praxe standardizována, ale postupuje vpřed mílovými kroky.) MSI se využívá k mapování distribuce molekul v tenkých řezech mozkové tkáně. Jedná se o ex vivo metodu, to znamená, že nepracuje se živými organismy. Výhoda MSI spočívá v tom, že dokáže určit pozici molekuly v rámci vzorku tkáně a zároveň ji identifikovat na základě její molekulární hmotnosti. To vše bez použití jakýchkoliv značek, které by se musely na molekulu předem "nalepit", aby se dala vystopovat. MSI lze tak použit jak pro nalezení neznámých molekul typických pro určité onemocnění (hovoříme o tzv. biomarkerech), ale i pro vystopování známé látky, například molekulu léčiva.

Každá ze zmíněných zobrazovacích modalit (metod) má své výhody a zároveň trpí nedostatky. Protože neexistuje žádná univerzální-ideální technika, je velmi výhodné je při monitorování různých onemocnění kombinovat. Pokud zobrazovací přístupy kombinujeme, mluvíme o multimodálním zobrazování. Nacházet nové přístupy v kombinacích je dalším z prioritních zájmů projektu BRAINPATH. Několik výzkumných týmů disponuje odborníky na počítačové programování, kteří jsou schopni přijít s algoritmy umožňujícími spojení dat získaných různými metodami. Takovou fúzí je možné získat zcela jedinečnou pokladnici informací o konkrétní nemoci mozku.

Vedle multimodálního zobrazování je další výzvou tvorba elektronických biobank, tedy databází, které shromažďují informace o patofyziologických stavech mozku. Ideální databáze by měla například obsahovat hmotnostně spektrometrická (MSI) data o identitě a lokalizaci sloučenin, o funkčních procesech odehrávajících se mozku jak je zobrazila magnetická rezonance, kontrastní skeny opatřené počítačovou tomografií a další. Příklady takových databází již existují. Třeba Allen Brain Atlas představuje jedinečnou kolekci lokalizace exprese genů v objemu mozku.

Iniciativy jako je BRAINPATH nám pomohou lépe porozumět, jak lidský mozek funguje a co se v něm děje, když přestane fungovat správně. Nicméně bychom neměli zapomínat na to, že takové projekty se na mozek zpravidla dívají pouze z jedné strany, tedy z té materialistické. Musíme si uvědomit, že se díváme "pouze" na molekuly a našemu poznání tak může zatím zůstat mnoho skryto. I tak se ale jedná o jedinečné projekty, které nám mohou odhalit některé taje mozku.

Anglická verze článku dále odkazuje na zahraniční laboratoře, které se věnují vývoji nových zobrazovacích metod a na další literaturu.

 
[1] http://www.pbs.org/wnet/brain/history/index.html

[2] http://www.mybrain.co.uk/public/learnhistory1.php

[3] C.G. Gross: Aristotle on the brain. The Neuroscientist 1 (1995) p245.

[4] J.A. De Carlos, J. Borrell: A historical reflection of the contributions of Cajal and Golgi to the foundations of neuroscience. Brain Research Reviews 55 (2007) p8.

[5] S. Sandrone, M. Bacigaluppi, M.R. Galloni, S.F. Cappa, A. Moro, M. Catani, M. Filippi, N.M. Monti, D. Perani, G. Martino: Weighing brain activity with the balance: Angelo Mosso's original manuscripts come to light. Brain (2013) [Epub ahead of print]

Líbil se Vám článek? Můžete jej sdílet:
  
Avatar Tom
29. Leden 2014, 00:19 (č. 130)Tom

Pěkný článek. Oceňuji "open mind" přístup (viz mozek a duše) twinkle.png

Začátek komentářůPřidejte svůj komentář
Pokud jste registrovným uživatelem, prosím, přihlašte se. Děkuji.

Nick:
(zobrazuje se a je povinný)
Email:

}-( {beer} :-] %-/ {blush} {bomb} B-) :,-( {devil} 8-p :-/ :-D {happy} {inlove} :-* :*-) {kissing} {laughing} {music} x-. :-| {rolleyes} {rose} :-( 8-O :-o :-¤ =] |-| :-) :-x {bye} :-B {thumbdown} {thumbup} :-P °-/ !-/ :-[ :-Q O-)
Před odesláním ještě opište správně tento kontrolní kód *:
ΚΑROLΙΝΑS.ΝΕΤ »
HTML tagy a skripty budou odstraněny, proto je nevkládejte!
Url adresy budou automaticky přeloženy na klikací odkazy s názvem LINK. Případné odkazy vždy vkládej v absolutním formátu. Tedy s http:// na začátku.
Informace pro spammery: Do odkazu je přidáván atribut rel="nofollow" pro znemožnění dědění ranků!
 




Instagram