Jak se dá nahlédnout dovnitř mozku

V porozumění funkcí mozku jsme dosáhli obdivuhodného pokroku, ale jak vlastně takové studium neuronů v jeho nitru vypadá? Neurovědec a TED Fellow Carl Schoonover nám pomocí fascinujících obrázků předvede nástroje, které nám dovolují dovnitř mozku nahlížet.

Tohle je tisíc let stará kresba mozku.

Je to schéma zrakového systému.

Některé věci na nás působí povědomě.

Dvě oči na spodní straně,
zrakový nerv vinoucí se zezadu.

Je tu také opravdu velký nos,

který jako by nebyl připojený k něčemu konkrétnímu.

A pokud tuto kresbu srovnáte

se současným znázorněním zrakového systému,

uvidíte, že se za těch uplynulých tisíc let

stalo podstatně komplikovanějším.

Je to proto, že dnes dokážeme
nahlédnout dovnitř mozku,

a nemusíme se jen dívat na jeho zevní tvary.

Představte si, že chcete pochopit,
jak funguje počítač,

přičemž všechno, co můžete vidět,
je klávesnice, myš a monitor.

Asi byste příliš úspěšní nebyli.

Potřebovali byste ho umět otevřít, rozebrat,

podívat se na vnitřní zapojení.

A až do doby něco málo před sto lety,

nedokázal tohle nikdo provést s mozkem.

Nikdo neměl ani tušení o propojeních v mozku.

A to proto, že i když vyjmete mozek z lebky,

rozřežete jej na tenké plátky

a vložíte pod velmi výkonný mikroskop,

není tam nic k vidění.

Je to šedé, bez tvaru.

Chybí jakákoli struktura. Nic vám to neřekne.

Tohle všechno se ale změnilo na konci 19. století.

Najednou došlo k objevu nových chemických látek
pro obarvování mozkové tkáně,

které nám posléze dovolily poprvé
zahlédnout struktury v mozku.

Rozebrali jsme počítač.

Moderní neurovědu skutečně nastartovala

až metoda zvaná Golgiho barvení.

Funguje velmi specifickým způsobem.

Místo aby obarvila všechny buňky uvnitř tkáně,

zvýrazní pouze 1 procento z nich.

Pročistí les a odhalí stromy.

Pokud bychom obarvili všechno, nebylo by nic vidět.

Tímto způsobem nám ukáže, co v mozku je.

Španělský neuroanatom Santiago Ramon y Cajal,

který je všeobecně pokládán
za otce moderní neurovědy,

použil Golgiho barvení, díky čemuž získal údaje,
které vypadají nějak takhle.

Díky nim jsme získali novodobou představu
o nervové buňce -- neuronu.

A pokud přemýšlíte o mozku jako o počítači,

představte si ho jako tranzistor.

Cajal si velmi rychle uvědomil,

že neurony nefungují osamoceně,

ale že vytvářejí spojení s jinými,

s nimiž tvoří obvody, podobně jako v počítači.

Dnes, o století později, když chtějí výzkumníci
zviditelnit neurony,

místo aby je ztmavovali, osvětlují je zevnitř.

Existuje několik způsobů, jak to provést.

Ale jeden z nejoblíbenějších

používá zelenou fluorescenční bílkovinu.

Zelená fluorescenční bílkovina,

která kupodivu pochází z bioluminiscenční medúzy,

je velice užitečná.

Protože když dokážete získat gen pro vytvoření
zelené fluorescenční bílkoviny

a umístíte jej do buňky,

buňka bude zářit zeleně --

případně v odstínu jedné z mnoha variant
zelené fluorescenční bílkoviny,

díky čemuž získáte buňku, která září
mnoha různými barvami.

Když se vrátíme zpět k mozku,

tenhle je z geneticky modifikované myši nazvané
„Brainbow" (mozková duha).

Samozřejmě jen přeneseně,

kvůli tomu, že všechny tyhle neurony
září různými barvami.

Občas neurovědci nepotřebují identifikovat

celé buňky, ale spíše konkrétní molekulové

složky neuronů, molekuly.

To se dá provést několika způsoby,

ale nejoblíbenější je ten,

který používá protilátky.

Jistě znáte protilátky

jakožto součást imunitního systému.

Ukazuje se, že jsou imunitnímu systému
tak užitečné proto,

že dokážou rozeznat konkrétní molekuly,

jako například kód bílkoviny viru,

který napadá tělo.

Výzkumníci toho využili,

aby rozpoznali konkrétní molekuly uvnitř mozku

i podstruktury buňky

a jednotlivě je identifikovali.

Mnohé z obrázků, které jsem vám ukazoval,
jsou nejen velmi krásné,

ale také nesmírně užitečné.

Mají ohromnou vypovídací schopnost.

Například tohle je protilátka obarvující

přenašeče serotoninu v plátku myšího mozku.

A zcela jistě jste už slyšeli o serotoninu

v kontextu nemocí jako je deprese či úzkost.

Možná jste slyšeli o SSRI (Selektivní inhibitory
zpětného vychytávání serotoninu),

což jsou léky, kterými se léčí zmíněné choroby.

A abychom pochopili, jak serotonin funguje,

je nutné vědět, kde serotonin účinkuje.

A protilátky zářící jako tahle

používáme k tomu,
abychom takové otázky zodpověděli.

Rád bych, abyste si odnesli následující myšlenku:

Zelená fluorescenční bílkovina a protilátky

jsou odpradávna naprosto přírodní produkty.

Příroda je vyvinula,

aby umožnily medúze zářit zeleně,
ať už byl účel jakýkoliv

nebo aby například odhalily
kód bílkoviny útočícího viru.

A teprve mnohem později přišli na scénu vědci

a řekli: „Aha, tohle jsou nástroje,

jejichž funkce můžeme využít

v naší vlastní paletě výzkumných nástrojů."

A místo toho, aby chabým lidským rozumem

navrhovali nástroje kompletně od podlahy,

využili dostupná řešení přímo od přírody,

která je vyvíjela a trvale vylepšovala po miliony let,

neboť příroda je tím nejlepším inženýrem.

Děkuji.

(Potlesk)