Pro podrobnější představu, jak takový záznam vypadá, si můžete prohlédnout půlminutový snímek živého myšího mozku ve 3D, který zvýrazňuje aktivitu související s neurotransmiterem dopaminem, úzce spojeným s odměnami a motivací. Využití přístroje na sebe nenechalo dlouho čekat. Už v březnu 2018 vyšel v časopise Nature výzkum, ve kterém vědci z technologického institutu v Lausanne u Ženevského jezera naučili skupinu myší s pohmožděnou míchou znovu chodit a plavat.
Vstaň a choď!
„Myši, které v důsledku poškození míchy trpěly úplnou paralýzou zadních končetin, začaly znovu chodit bez jakéhokoli vnějšího zásahu. Díky obsáhlé reorganizaci mozku, kterou jsme mohli pozorovat pokročilým světelným mikroskopem,“ komentuje své výsledky Grégoire Courtine, původem matematik a fyzik, který se věnuje experimentální medicíně.
Míchu tvoří svazek nervových vláken ukrytých v páteři, které přenášejí signály mezi mozkem a svaly a orgány v těle. V případě jejího poranění při úrazu mozek částečně nebo úplně ztratí spojení s tkáněmi pod místem zranění – což vede typicky k paraplegii, ochrnutí dolních končetin.
Často se přitom nejedná o úplné přerušení míchy, ale o poškození pouze některých jejích vláken – takže pacienti mohou vnímat některé podněty z nohou nebo nad nimi mít částečnou kontrolu.
Dát neurony do kontextu
„Mozek vysílá do míchy paralelně větší množství signálů, které vám aktivují svaly, abyste mohli chodit. Po úrazu míchy se ale většina těchto drah z mozku přeruší, takže mícha už nedostává dostatek signálů, aby mohla svaly aktivovat. Úžasné je, že pokud mozku poskytnete dostatek energie a správný kontext, neurony se dokážou reorganizovat a nervové dráhy obnovit. Motorická kůra se tak znovu naučila vysílat svá poselství i pod úroveň zranění díky drahám, které zůstaly nepoškozené,“ doplňuje Courtina spoluautorka Léonie Asboth.
Záměrný pohyb, třeba chůzi, v mozku plánuje motorický kortex, pruh šedé mozkové kůry začínající po obou stranách hlavy kousek nad ušima a táhnoucí se k temeni. Na obou hemisférách hlavy jsou postupně rozmístěna nervová centra, která řídí pohyb jednotlivých částí těla (viz. obrázek). Další centra v mozku potom komplexní pohyb koordinují a synchronizují, aby proběhl hladce, a rozloží jej na sekvenci příkazů pro jednotlivé svaly.
Složitější než roboti
Jedná se o tak složitý mechanismus, že se jej zatím nikdy nepodařilo dosáhnout u robotů: ti humanoidní zůstávají nešikovní, protože se žádný počítač ještě nenaučil koordinovat tolik dílčích pohybů tak přesně, aby robot mohl spolehlivě běhat nebo se napít z hrnečku. Právě narušení tohoto systému kvůli odumírání neuronů je na vině třesu a motorických obtíží u pacientů s Parkinsonovou chorobou.
Z mozku potom takto upravené signály procházejí motorickými drahami přes míchu až k jednotlivým svalům, které se v reakci na podráždění příslušným způsobem stáhnou – a pohyb je na světě.
V případě přerušení daného nervového vlákna se ovšem podnět ke stažení svalu nedostane na místo určení. Courtine a Asboth u myší pozorovali, že se nervová soustava může – minimálně u myší – za vhodných podmínek naučit takové přerušení „obejít“ po okolních vláknech, takže se signály mohly dostat na místo určení.
Mozek se přizpůsobí situaci
Uzdravení ovšem nepřišlo z čistého nebe. Vědci myším míchu elektrochemicky stimulovali, zároveň je podrobovali pečlivé rehabilitační terapii, při které myši procvičovaly chůzi, zavěšené na popruzích, které je nadnášely.
Neurony totiž po celý život vytvářejí nová spojení, aby se organismus uměl učit a přizpůsobovat novým situacím.
Zjednodušeně platí, že pokud se dvě různé skupiny neuronů opakovaně aktivují zároveň, mozek se naučí, že jejich činnost spolu souvisí, a propojí je. Díky tomu si můžeme propojit třeba vůni a chuť určitého jídla. Autorům popisovaného výzkumu se tak podařilo nervovou soustavu naučit, aby vytvořila nová spojení k doručení příslušných podnětů až ke svalům. Myšky tak mohly znovu chodit a plavat.
Základní informace o svých výsledcích autoři shrnují v krátkém videu, které zobrazuje mimo jiné rehabilitační terapii myšek zavěšených do přístrojů učících je chůzi; v čase 1:42 si můžete prohlédnout i rozdíl mezi ochromenou a uzdravenou myší na cestě za hračkou.
Nemoci nechodí po horách, ale po lidech. I když se na ně předem nejde úplně připravit, něco málo se udělat dá… Dali jsme pro vás do kupy speciální microsite s názvem Kolik stojí zdraví. Přečtěte si, jak dlouho trvá průměrná pracovní neschopnost, na jakou podporu od státu máte nárok, když dlouhodobě onemocníte a ve které nemocnici najdete nejlepší specialisty na různé neduhy.
Mohlo by vás také zajímat: Nepoužívat na lidech. Král biohackingu si sám upravuje bakterie i DNA
