Carl Schoonover: Ako sa pozrieť dovnútra mozgu

Toto je tisíc rokov stará kresba mozgu. Je to nákres zrakového ústrojenstva. Niektoré veci vyzerajú veľmi povedome. Dole vidíme dve oči, potom je tu zrakový nerv, ktorý sa vinie zo zadu. Potom tu máme veľmi veľký nos, ktorý akoby ani nebol k ničomu pripojený.

A ak nákres porovnáme so súčasnejšími zobrazeniami zrakového ústrojenstva zistíme, že za uplynulých tisíc rokov sa veci značne skomplikovali. A to vďaka tomu, že dnes dokážeme vidieť, čo je vo vnútri mozgu, než ako len pozorovať jeho celkový tvar.

Predstavte si, že by ste chceli pochopiť,ako funguje počítač. Videli by ste len klávesnicu, myš a monitor. To by ste asi veľmi neuspeli. Chceli by ste dokázať ten počítač otvoriť, rozmontovať a pozrieť sa na káble. A ešte pred sto rokmi, nikto nič také s mozgom nedokázal. Nikto ani len netušil, aké sú jeho vnútorné spoje.

A to preto, že ak mozog vyberiete z lebky, odrežete z neho malý kúsok a dáte ho hoc aj pod veľmi silný mikroskop, neuvidíte nič. Je šedý, neforemný. Nemá štruktúru, nič vám to nenapovie.

Všetko sa to zmenilo ku koncu 19. storočia. Zrazu sa podarilo vyvinúť nové chemické farbivá pre mozgové tkanivo, ktoré nám ponúkli prvé náhľady na vnútorné mozgové prepojenia. Podarilo sa nám rozmontovať počítač.

Takže to, čo v skutočnosti odštartovalo moderné neurovedy bolo takzvané Golgiho farbivo, ktoré funguje veľmi špecifickým spôsobom. Namiesto zafarbenia všetkých buniek v tkanive, zafarbí iba asi jedno percento z nich. Rozjasní celý les a odhalí jednotlivé stromy v ňom. Ak by sa zafarbili všetky bunky, nič by sme nevideli. Takto nejako nám ukáže, čo je vo vnútri.

Španielsky neuroanatóm Santiago Ramon y Cajal, všeobecne považovaný za otca modernej neurovedy, použil Golgiho farbivo a získal údaje podobné týmto. Poskytol nám moderný pohľad na nervovú bunku - neurón. Ak rozmýšľate o mozgu ako o počítači, neurón je tranzistor. Cajal si veľmi rýchlo uvedomil, že neuróny nepracujú samy, ale radšej sa spájajú s inými neurónmi, ktoré potom tvoria podobné obvody ako v počítači. Dnes, o storočie neskôr, keď sa vedci snažia vizualizovať neuróny, namiesto ich stmavenia ich zvnútra osvetlia. Dá sa to urobiť rôznymi spôsobmi. Jeden z najpopulárnejších je pomocou zeleného fluorescenčného proteínu. Tento zelený fluorescenčný proteín, ktorý prekvapivo pochádza z bioluminiscentnej medúzy, je veľmi užitočný. Pretože ak dokážete vybrať gén pre zelený fluorescenčný proteín a preniesť ho do bunky, táto bunka bude svietiť na zeleno... v prípade iného variantu zeleného fluorescenčného proteínu bude bunka svietiť rôznymi farbami.

Takže, keď sa vrátime späť k mozgu, toto je z geneticky upravenej myši nazvanej "Brainbow" (Brain: mozog, rainbow: dúha). A nazýva sa to tak samozrejme preto, že všetky neuróny svietia inou farbou.

Neurovedci občas potrebujú určiť jednotlivé molekulárne zložky neurónov, iba molekuly namiesto celej bunky. Dá sa to urobiť rôznymi spôsobmi, ale jeden z najpopulárnejších zahŕňa použitie protilátok. Ako určite viete, protilátky sú sluhami imunitného systému. Ale vysvitlo, že také užitočné pre imunitný systém sú práve preto, že dokážu rozoznať jednotlivé molekuly, ako napríklad kód proteínu vírusu napádajúceho telo. Vedci použili tento poznatok na rozoznávanie jednotlivých molekúl vo vnútri mozgu, jednotlivých podštruktúr buniek a na ich individuálne rozlíšenie.

Veľa obrázkov, ktoré som vám tu ukazoval, je veľmi krásnych, ale majú aj veľkú moc. Majú obrovskú vysvetľujúcu hodnotu. Toto, napríklad, je protilátka zafarbujúca serotonínové prenášače v kúsku myšieho mozgu.

O serotoníne ste samozrejme počuli v kontexte s chorobami ako je depresia a úzkosť. Počuli ste o SSRI (typ antidepresív), čo sú lieky, ktoré sa používajú na ich liečbu. A aby sme pochopili, ako serotonín funguje, je zásadné pochopiť, kde sa nachádza serotonínový mechanizmus. Protilátkové zafarbenia, ako toto, nám môžu pomôcť pochopiť podobné otázky.

Rád by som vás opustil s nasledujúcou myšlienkou: Zelené fluorescenčné proteíny a protilátky sú plne prírodné produkty, čo sa týka dostupnosti. Vytvorila ich príroda, aby medúza mohla, z hocijakého dôvodu, svietiť na zeleno alebo aby pomohli rozoznať kód proteínu napádajúceho vírusu. Až omnoho neskôr prišli vedci a povedali: "Hej, toto sú nástroje, pomôcky, ktoré môžeme použiť v našej vlastnej palete výskumných nástrojov." A namiesto toho, aby použili chabú ľudskú myseľ, aby navrhla takéto nástroje od nuly, mali po ruke už hotové riešenia dostupné priamo v prírode, vyvíjané a precízne vybrusované milióny rokov tým najlepším inžinierom na svete. Ďakujem. (Potlesk)