Brain Awareness Week je celosvětová kampaň, která už 30 let zvyšuje povědomí veřejnosti o pokroku ve výzkumu mozku, v Česku se ve stejný čas koná Týden mozku organizovaný Akademií věd. Letošní ročník probíhá od 10. do 16. března a při jeho příležitosti jsme se zeptali českých vědců a vědkyň, jaký objev, metoda nebo úspěch, který přispívá k porozumění toho, jak funguje lidský nebo zvířecí mozek, je v poslední době zaujal.
Michaela Fencková, (Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Přírodovědecká fakulta)
Pro pochopení fungování mozku je klíčové zmapovat spojení mezi jeho funkčními jednotkami, neurony. To však není jednoduché. Lidský mozek obsahuje 100 miliard neuronů propojených 100 biliony synapsí, které tvoří hustou a obtížně zmapovatelnou síť. Doposud se vědcům podařilo zmapovat pouze 1 mm³ těchto spojení, což je jen zlomek celku.
Velkým průlomem bylo loňské dokončení mapy mozku octomilky. Přestože obsahuje „jen“ 140 tisíc neuronů a 50 milionů synapsí, je v mnoha ohledech lidskému mozku podobný. Jde o největší a nejsložitější mapu, která dosud vznikla, a velkou roli při jejím sestavení sehrála umělá inteligence. Částečně byla dostupná vědecké komunitě už od roku 2019, což umožnilo objevit například mechanismus, kterým se mušky orientují a mění směr letu. Nyní se díky ní vědci mohou dozvědět více o funkcích nervových drah a propojení různých oblastí mozku. Navíc nástroje vyvinuté v rámci tohoto projektu mohou být využity k mapování mnohem větších a složitějších mozků, včetně lidského.
Více o Michaele Fenckové a jejím výzkumu se dočtete v rozhovoru.
Pavla Jendelová (Ústav experimentální medicíny AV ČR)
Osobně si myslím, že k základnímu porozumění zejména zvířecího mozku přispívá zásadním způsobem optogenetika. Ta umožňuje vědcům přesně ovládat neuronální aktivitu pomocí světla, což poskytuje unikátní možnosti porozumět fungování mozkových obvodů a komplexních nervových sítí. Tato technika umožňuje nejen zkoumat aktivitu jednotlivých neuronů, ale také studovat, jak interagují s ostatními buňkami a jakým způsobem přispívají k různým funkcím mozku nebo nervové tkáně obecně.
Z oblasti mého výzkumu má význam genová terapie, která má (a v budoucnu jistě bude mít) i přesah do klinické medicíny. Genová terapie přispívá k porozumění mozku a nervové tkáně tím, že umožňuje cíleně upravovat genovou expresi v neuronech. Pomáhá odhalovat funkci jednotlivých genů, modulovat neuronální aktivitu (např. pomocí optogenetiky) a modelovat neurologická onemocnění, jako jsou Parkinsonova choroba, ALS či Huntingtonova choroba. Významně se uplatňuje i v léčbě genetických poruch centrální nervové soustavy (CNS), například pomocí AAV vektorů je možné vnášet funkční kopie chybějících nebo defektních genů do specifických buněk CNS nebo reaktivovat vývojové geny. Ty lze použít třeba na rekonstrukci neuronálních spojení po poranění míchy. U spinální muskulární atrofie se již úspěšně využívá terapie Zolgensma, která nahrazuje nefunkční gen SMN1. Genová terapie tedy nejen přibližuje možnosti léčby mozkových onemocnění, ale také prohlubuje naše chápání nervové soustavy na molekulární úrovni.
Václav Křemen (Mayo Clinic, USA a České vysoké učení technické v Praze, CIIRC)
Představte si mozkové implantáty, které předpovídají epileptické záchvaty a zabraňují jim nebo upravují léčbu Parkinsonovy choroby v reálném čase. Tato budoucnost je díky pokročilým implantátům propojeným s výkonnou výpočetní technikou blízko. Nejnovější pokroky propojují implantáty s místními a cloudovými systémy, což umožňuje podrobnou analýzu mozkových vln (EEG). Zařízení dokáží rozpoznat spánek nebo bdění a poskytnout přesnou elektrickou stimulaci. Propojení s chytrými telefony a cloudem překonává současné limity implantátů. To umožňuje přesné sledování záchvatů, monitorování chování a adaptivní stimulaci, což zlepšuje léčbu onemocnění.
Kromě léčby tyto systémy odhalují funkce mozku u lidí a zvířat. Například mapují sítě epilepsie, což napomáhá cílené terapii a lepší komunikaci mezi pacientem a lékařem. V konečném důsledku může tato technologie změnit život i u v současnosti neléčitelných neurologických onemocnění.
Luboš Brabenec (CEITEC Masarykovy univerzity)
Ve svém výzkumu se zaměřuji na neinvazivní mozkovou stimulaci, která umožňuje ovlivňovat fungování mozku bez chirurgického zákroku. Přístroje, které lze snadno nasadit na hlavu a které dokážou zlepšit třeba pozornost nebo paměť, můžou znít jako sci-fi, ale například transkraniální magnetická stimulace (TMS) existuje už 40 let a úspěšně se využívá v klinické praxi k léčbě deprese.
Vývoj v této oblasti jde však stále rychle kupředu a objevují se nové a nové stimulační metody. Nejvíce mě pak v poslední době zaujala stimulace mozku ultrazvukem (tFUS), která dokáže s vysokou přesností ovlivnit i hluboké mozkové struktury. Pomocí jiných neinvazivních metod jsme byli dosud schopni ovlivnit jen povrch mozkové kůry. Myslím si tedy, že tato nová technologie by mohla v budoucnu významně přispět k účinnější léčbě neurologických a psychiatrických onemocnění a otevřít nové možnosti v neurovědním výzkumu. Doufám, že stimulace mozku pomocí ultrazvuku bude brzy dostupná i v České republice.
- Autor článku: ano
- Zdroj: VědaVýzkum.cz
