Když před několika týdny tým vědců představil nový atlas lidského mozku, mohlo se na první pohled zdát, že jde o zprávu jen pro pár fajnšmekrů v laboratořích. Ve skutečnosti je to však přesně naopak. Jde o práci, která může mít poměrně brzy značný dopad v praxi.
Tým německých vědců s kolegy z Kanady sestavil nový revoluční atlas lidského mozku, který bude stejně důležitý i pro lékaře. "Pro neuroanatomy, neurology, neuorfyziology, tzv. biologicky orientované psychiatry a psychology, studenty medicíny, kognitivní i afektivní neurovědu," vypočítává neuropatolog František Koukolík z Fakultní Thomayerovy nemocnice. Ti všichni podle něj v atlasu získávají nový nástroj k poznání našeho mozku, jeho funkcí i poruch.
Parafínový blok se "zdrojovým" mozkem atlasu na mikrotomu, tedy přístroji, který ho dokáže nařezat na tenké plátky.
Nový, samozřejmě už elektronický atlas nese jednoduchý název BigBrain, tedy Velký mozek. Vědci ukončení projektu oznámili v časopise Science a zároveň atlas učinili zdarma dostupný všem zájemcům. Je potřeba se jen zaregistrovat a nechat si schválit přístup na stránce projektu. Ale trvá to, zájem je veliký.
Samozřejmě, BigBrain nepřinese výsledky přes noc, ale zakládá možnost dalšího pokroku. "Poznání člověka začíná s jeho stavbou, neboli anatomií, mám pocit, že od dob Vesaliových (autor slavného anatomického atlasu ze 16. století, pozn. red.) je tohle jeden ze základních přínosů," říká k tomu František Koukolík.
Německá (a kanadská) pečlivost
Nový atlas mozku je mimo jiné i neuvěřitelný příklad technické dokonalosti a vědecké pečlivosti. Základem digitálního projektu, který si vyžádal údajně tisíc hodin práce, je mozek zemřelé pětašedesátileté ženy, která neměla žádné známé neurologické nebo psychologické problémy.
Třináct se 4 074 řezů připravených k oskenování a zařazení do výsledného 3D atlasu mozku.
Vědci její mozek naložili do parafínu, nechali ztuhnout, a poté rozřezali na 7 404 velmi tenkých vrstev o tloušťce 20 mikrometrů. Objevila se přitom řada chyb, protože při takto drobných řezech čepel používaného přístroje, tzv. mikrotomu, často plátky poškodila či zmuchlala.
Aby vědci mohli tyto chyby korigovat, vytvořili předem trojrozměrný model zkoumaného mozku v magnetické rezonanci s rozlišením v řádu milimetrů. Na jeho základě dokázali určit, kam poškozené plátky patří a mohli jejich obsah a umístění případně co nejvěrněji rekonstruovat. Plátky pak obarvili, aby zviditelnili buňky, a pak celé vyfotografovali.
Z výsledku sestavili trojrozměrnou databázi, která umožňuje procházet mozek podobně jako s on-line mapami procházet ulice vašeho města. Celý model tvoří celkem údajně zhruba jeden terabajt dat.
Rozlišení nové mapy je unikátní. Proti známé magnetické rezonanci přináší padesátinásobné zlepšení, z rozlišení zhruba jednoho milimetru na 20 mikrometrů. Rozlišení je takové, že budou patrné nejen shluky mozkových buněk, ale i jednotlivé větší buňky.
Příště průhledný?
Každý si dokáže představit, že by se dal udělat i podrobnější model, ale takový plán byl zřejmě nereálný nejen kvůli omezení metod řezání a snímání mozku, ale také "nedostatečnému" výkonu současných počítačů. S větší mapou (třeba v desítkách terabajtů) už by byla práce podstatně složitější.
Ale odborníky v neurovědách nyní zajímají jiné věci než jen honba za rozlišením. Chtěli by nahlédnout do fungujícího mozku a přímo vidět, co se v něm děje. Současné zobrazovací metody mají k dokonalosti daleko, a tak vědci hledají nové postupy. Jednou z nich je i způsob, jak učinit mozek průhledný.
Myší mozek v běžném stavu a ošetřený rozpouštědlem podle metody (vpravo) nazvané CLARITY, která umožňuje nahlédnout do mozku bez zásahu skalpelem (či mikrotomem).
Lze toho dosáhnout některými rozpouštědly, která uvolní lipidy (tj. tuky) na buněčné membráně. Otázkou vždy bylo, jak to udělat, aby se tkáň nepoškodila. Několik týmů v poslední době předvedlo, jak na to (například zde nebo zde). Tato metoda zatím zatím má značná omezení. Nelze je například používat na tak velký orgán jako lidský mozek, ale jen na mozek myší. Ale pokud se budou dál zlepšovat tímto tempem, tak příště už parafínu možná nebude zapotřebí.
