Više od veka neuronaučnici proučavaju ljudski mozak na sličan način na koji su prvi kartografi mapirali nepoznate predele, sastavljajući ogromni pejzaž od mnogo pojedinačnih informacija.
Čak i danas, patolozi koji postavljaju dijagnoze stanja mozga, kao što je Alchajmerova bolest, obično analiziraju svega nekoliko uzoraka tkiva iz organa u kojem ima oko 86 milijardi nervnih ćelija.
Veliki deo mozga je i dalje neistražen.
Upravo zato naučnici u Centru za istraživanje mozga Suda Gopalakrišnan (SGBC) pri Indijskom institutu za tehnologiju u Čeneju smatraju da su napravili važan korak ka popunjavanju jedne od najvećih praznina u neuronauci.
Sačinili su ono što opisuju kao najdetaljniju trodimenzionalnu mapu ljudskog moždanog stabla na svetu, u rezoluciji u kojoj je jasno vidljiva svaka pojedinačna ćelija.
To je digitalna mapa koja naučnicima omogućava da „putuju" od snimka celog mozga magnetnom rezonancom (MRI) do nivoa pojedinačnih nervnih ćelija.
Atlas, nazvan Anchor, što je skraćenica za Atlas of Neurochemical Characterisation of the Human Brainstem with 3D Reconstruction (Atlas neurohemijske karakterizacije moždanog stabla čoveka uz trodimenzionalnu rekonstrukciju), objedinjuje više od 500 preseka moždanog tkiva fetusa, dece i odraslih.
Izrađen je na osnovu snimaka visoke rezolucije dobijenih mikroskopom, umesto primenom skupljih molekularnih metoda.
Pruža detaljnu trodimenzionalnu mapu moždanog stabla i identifikuje više od 200 grupa moždanih ćelija i nervnih puteva.
Upotrebom osam hemijskih markera za razlikovanje različitih tipova ćelija, dobija se jedan od najpreciznijih prikaza ovog vitalnog, ali još uvek nedovoljno istraženog dela mozga.
Moždano stablo zauzima samo mali deo mozga, ali je od presudnog značaja za život.
Ono povezuje mozak sa kičmenom moždinom i kontroliše disanje, rad srca, san, budnost i pokrete.
Oštećenje sićušnih grupa ćelija u moždanom stablu može da ima katastrofalne posledice, ali već dugo ne može detaljno da se mapira zbog njegove izuzetno zbijene i složene građe.
Ovaj atlas nije značajan samo zato što nudi još jednu anatomsku mapu, već i što povezuje dva sveta koji su do sada uglavnom bili razdvojeni: medicinsko snimanje, koje prikazuje mozak u celini, i citopatologiju, koja proučava svaku pojedinačnu ćeliju.
„Svedoci smo vizionarskog programa koji Indiju svrstava među vodeće zemlje u ovoj oblasti", kaže Šuba Tole, indijska neuronaučnica na Tata institutu za osnovna istraživanja u Mumbaju.
Ovaj projekat opisuje kao „dosad nezabeleženu integraciju" tehnike, neuronauke i medicine.
Lekari obično prvo obavljaju pregled celog mozga tokom obdukcije ili ispitivanjem moždanog tkiva koje je uklonjeno neurohirurškim zahvatom.
Mozak odraslog čoveka je težak oko 1,2 do 1,5 kilograma, a njegove brazde i vijuge i glavne anatomske strukture mogu da pruže važne uvide pre mikroskopske analize.
„Kao neuropatološkinja, prvo pregledam čitav mozak golim okom, a zatim ispitujem male uzorke pod mikroskopom", kaže Rebeka Folkert, saradnica Medicinskog fakulteta Univerziteta Harvarda i Univerziteta u Njujorku u Sjedinjenim Američkim Državama (SAD), koja je sarađivala sa timom SGBC-a.
„Kod Alchajmerove bolesti analiziramo svega 15 do 20 preseka, što predstavlja tek delić procenta čitavog organa."
- Tri zabavna načina da usporite starenje mozga
- Ko su 'super starci' i šta možemo da saznamo iz njihovog mozga
- Nije bitno koliki vam je mozak, nego kako je povezan
Ova praksa se primenjuje još od pionirskog rada španskog neuronaučnika Santijaga Ramona i Kahala, pre više od veka.
Savremena magnetna rezonanca (MRI) prikazuje ceo mozak, ali bez detalja na nivou ćelija, dok mikroskopi omogućavaju uvid u pojedinačne ćelije, ali samo u izolovanim presecima tkiva.
„Ono što je indijski centar stvorio zapravo je ono o čemu sam sanjala na početku moje karijere - da snimci mozga odgovaraju njegovoj mikroskopskoj anatomiji", kaže za BBC Folkert, koja je tokom više od tri decenije pregledala hiljade ljudskih mozgova.
Atlas pokušava da popuni upravo tu prazninu.
Korisnici mogu da zumiraju prikaz moždanog stabla u celini koji se vidi na MRI snimku do pojedinačnih neurona, pri čemu se zadržava njihov precizan raspored u mozgu.
Istraživači su atlas postavili na internet, gde je svima besplatno dostupan, u nadi da će postati referentni alat za neuronaučnike, neurologe i neurohirurge širom sveta.
Njegova primena bi mogla da bude mnogo šira od same anatomije.
Upoređivanjem mapa zdravog moždanog stabla sa obolelim tkivom, naučnici bi mogli bolje da razumeju poremećaje poput Parkinsonove i Alchajmerove bolesti, moždanog udara i sindroma iznenadne smrti odojčeta (SIDS).
Preciznije mape bi takođe mogle da pomognu neurohirurzima da sigurnuje izvode zahvate na jednoj od najosetljivijih regija ljudskog mozga.
Atlas ne predstavlja dijagnostički alat.
Njegova najveća vrednost je u tome što može da pomogne da se pronađu odgovori na mnoga pitanja.
Parta Mitra, neuronaučnik u uglednoj laboratoriji Cold Spring Harbor Laboratory u Njujorku, koji je sarađivao sa timom SGBC-om, smatra da bi detaljni atlasi mozga poput ovog mogli da promene način proučavanja neuroloških bolesti tako što bi otkrili kako se mozgovi pogođeni stanjima poput Alchajmerove bolesti ili autizma razlikuju od zdravih.
Takvi atlasi bi takođe mogli da pomognu da se objasni kako infekcije, među kojima je korona virus, izazivaju dugotrajna neurološka oštećenja, kaže za BBC Mitra.
Folkert objašnjava na primeru moždanog udara.
Kaže da je atlas otkrio nove karakteristike koje bi mogle da pomognu lekarima da sačuvaju moždano tkivo koje je oštećeno ali može da se obnovi, što bi moglo da poboljša ishod lečenja pacijenata.
Drugi naučnici smatraju da bi atlas mogao da pomogne i neurohirurzima da bezbednije obavljaju operativne zahvate.
Pogledajte kako izgleda život mozga u jednom danu
Ovaj atlas je izuzetan i zato što je vrlo jednostavan za upotrebu.
Izrađen je na osnovu snimaka visoke rezolucije tankih preseka moždanog tkiva preminulih i omogućava detaljno mapiranje na nivou pojedinačnih ćelija.
Mitra kaže da je upravo to omogućilo mapiranje ljudskog moždanog stabla do do sada nezabeleženih pojedinosti.
Ovo dostignuće odražava šire promene u neuronauci čiji napredak danas, osim biologije, sve više zavisi od tehnike i računarskih tehnologija.
Oko 20 naučnika provelo je 18 meseci u centru SGBC-u ručno analizirajući više od 200 preseka mozga i objedinjujući MRI snimke, mikroskopske histološke snimke i trodimenzionalnu rekonstrukciju u jedinstveni digitalni atlas.
Danas u ovom centru radi više od 200 istraživača, inženjera i tehničara koji sarađuju sa kolegama iz celog sveta.
Rezultat njihovog rada pomaže da se popuni velika praznina u neuronauci.
Naučnici su izuzetnom preciznošću mapirali mozak nekoliko životinjskih vrsta, ali je ljudski mozak i dalje relativno slabo istražen, jer nedostaju detaljne studije moždanog tkiva ljudi, kaže za BBC Mohanasankar Sivaprakasam, direktor SGBC-a.
To, međutim, ne znači da naučnici do sada nisu imali atlase mozga.
„Različiti atlasi služe različitim namenama", kaže Mitra.
Atlasi zasnovani na MRI snimcima prikazuju opštu građu mozga, ali ne i pojedinačne ćelije.
Histološki atlasi mapiraju anatomiju na nivou ćelija koristeći mikroskopske snimke preseka tkiva.
Noviji molekularni pristupi su otišli korak dalje i omogućavaju preciznu identifikaciju svake pojedinačne ćelije.
Međutim, naučnici i dalje izuzetno malo znaju o tome kako je približno 20.000 proteina u ljudskom mozgu raspoređeno po različitim moždanim regionima i tipovima ćelija, što će verovatno biti utvrđeno sledećom generacijom mapiranja mozga.
„Svaki mozak predstavlja riznicu novih saznanja", kaže Folkert.
SGBC sada planira da snimi više od 100 ljudskih mozgova u celini, obuhvatajući različite životne faze i neurološka oboljenja, među kojima su Alchajmerova bolest i drugi oblici demencije, i da napravi referentnu bazu podataka koja bi mogla da otkrije kako bolesti menjaju mozak.
Novi atlas neće rešiti sve tajne ljudskog mozga.
Ali pružajući naučnicima daleko detaljniju mapu, mogao bi da im pomogne da postavljaju mnogo bolja pitanja i da na kraju pronađu odgovore.
Šta se dešava u vašem mozgu kada imate migrenu
BBC na srpskom je od sada i na Jutjubu, pratite nas OVDE.
Pratite nas na Fejsbuku, Tviteru, Instagramu, Jutjubu i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk
- Može li tehnologija da pomogne da se 'pokrene' mozak
- 'Pratio sam operaciju mozga da vidim da li je moguće izlečiti Alchajmerovu bolest'
- Parkinsonova bolest: Novo istraživanje moglo bi da otkrije rane uzroke
- Možemo li da promenimo kako nam stari mozak? Ovi naučnici tvrde da je moguće
- „Naš mozak ima više nervnih ćelija nego što je zvezda u galaksiji“
- Možemo li da reprogramiramo naš mozak
Pogledajte još:
Preuzmi aplikaciju i prati vijesti
PRATITE NAS NA
