Mapa mozkuV roce 1909 sestavil německý neurolog Krobinian Brodmann mapu mozku. Identifikoval tehdy 52 oblastí.  Oblasti mozku definované Korbinianem Brodmannem O sto let později znali neurologové 83 oblastí. Nový výzkum v rámci Human Connectome Project identifikoval celkem 180 oblastí, přidal tedy 97 nových. |
Už od pátého století před naším letopočtem se objevovaly hypotézy o tom, že právě mozek je zodpovědný za naše myšlenkové procesy a řízení celého těla. Přesto trvalo více než dva tisíce let, než se lékaři dokázali podívat do naší hlavy podrobněji a začali popisovat odlišné funkce jednotlivých částí lidského mozku. Zpočátku to byly pokusy na zvířatech a pitvy, později také doplňkové lékařské experimenty s pacienty, kteří utrpěli zranění hlavy a prošli například operací mozku.
V posledních letech se zkoumání mozku zpřesnilo díky magnetické rezonanci a dalším metodám, které umožňují studium mozku v reálném čase, a to dokonce za plného vědomí pacienta. Vědci tak mohou poprvé zkoumat i na zdravých jedincích, jak se různé úkoly projeví přímo aktivitou různých částí mozku.
Právě této technologie využili i autoři studie publikované v prestižním časopise Nature (k dispozici on-line, celý text k nahlédunití například při prokliku z BBC). „Porozumět neuvěřitelně komplexní lidské mozkové kůře vyžaduje mapu neboli rozčlenění jejích hlavních částí, tzv. korových oblastí,“ píše tým autorů z USA, Velké Británie a Nizozemska. „Za použití snímků multimodální magnetické rezonance pořízených v rámci projektu Human Connectome Project a poloautomatického neuroanatomického přístupu jsme identifikovali 180 oblastí v každé hemisféře, které jsou strukturálně a funkčně odlišitelné.
Mapování mozku fMRI |
„Je to výsledek gigantického úsilí doktorů Matthewa Glassera a Davida Van Essena, kteří nejenže manuálně popsali mozkové oblasti, ale také zkombinovali všechny zdroje informací, na kterých jsme pracovali, a využili tak neuvěřitelně podrobné a kvalitní snímky mozku, které jsou výsledkem nejmodernějších měřicích procesů,“ řekla pro BBC Emma Robinsonová, jedna ze spoluautorek studie.
S mapováním mozku pomohla i umělá inteligence
V první části výzkumu se v laboratořích vystřídalo 210 dobrovolníků. Vědci nejprve nabrali vstupní data. Použili magnetickou rezonanci, měření nervových zakončení, měření mozkové aktivity, měření množství myelinu (protein, který tvoří základ bílé hmoty mozku) a další metody. Všechna tato měření probíhala na zdravých jedincích při plném vědomí a v reálném čase. Lidé během měření prováděli různé úkoly a aktivovali tak různé části svých mozků.
Video Nature popisující mapování mozku:
Poté vědci využili speciální algoritmy, které „obtáhly“ případné hranice jednotlivých mozkových oblastí. Dva z autorů, specialisté na mozkové struktury, tyto hranice interpretovali na základě soudobého výzkumu.
Kromě toho výzkumníci využili také plně automatizovanou počítačovou neuronovou síť, která se na základě jednotlivých činností a odpovídajících měření učila, které funkční mozkové oblasti jsou všem lidem společné a co jsou naopak individuální reakce.
„Rozparcelování“ mozku na oblasti podle jejich zaměření
Tyto závěry, spojující automatickou počítačovou analýzu s ruční katalogizací, poté vědci vyzkoušeli na měření v druhé části výzkumu. Dvě stovky nových dobrovolníků prošly stejnými měřeními a vědci sledovali, zda hypotézy formulované v první části výzkumu obstojí. Tedy konkrétně: dokáže nová mapa předpovědět, jak bude mozek reagovat na dané úkoly?
Úspěšnost těchto predikcí byla velmi vysoká. Většinu oblastí se podařilo reprodukovat ve 100 % případů, pouze nepatrné množství mělo reprodukovatelnost menší než 80 %. Celkový průměr byl 98 % v první fázi průzkumu a 96,6 % ve druhé fázi.
Nejlepší mapa ukázala úplně nové oblasti
Nejpodrobnější mapa lidského mozku, jakou kdy vědci vyrobili, je nyní k dispozici v rámci projektu Human Connectome a databáze BALSA. Výzkumníci mohou rovněž zažádat o zaslání všech zdrojových dat (přes 64 TB) projektu Human Connectome a pokusit se replikovat výsledky, případně v datech najít další souvislosti.
Testování úspěšnosti detekce jednotlivých oblastí - žlutá barva v prvních dvou řádcích znamená úspěšnou detekci v rámci skupiny testovaných subjektů
Jaké budou dopady „nové mapy mozku“ v praxi? Okamžitý vliv na lékařskou profesi zřejmě mapa mít nebude: „Ty oblasti, které jsou důležité, už známe: hybnost, řeč, zrak. Nová mapa lépe a pomocí nových technologií definuje to, co již známe,“ říká profesor Vladimír Beneš, přednosta Neurochirurgické a neuroonkologické kliniky 1. LF UK a Ústřední vojenské nemocnice v Praze. „Ale snad nám nové mapy lépe dovolí pochopit globální funkce jako vědomí či paměť. A v budoucnu by mohly pomoci při plánování přístupu do hlubších oblastí mozku.“
Magnetická rezonance je podle Beneše nejlepší diagnostická metoda mozku. „Ovšem funkční vyšetření není zcela spolehlivé. Není přímé, jde o statistický výpočet z dat, nikoliv přímý obraz,“ dodává. Následovat by podle něj měly další výzkumy, které na tuto studii navážou anatomickým a mikroskopickým zkoumáním mozku.
Akutalizace: Doplnili jsme upřesňující informace a video.
