Prawdziwe cuda, czyli po co nam mózg

M.in. badania wykazały, że szczur nie ma mózgu (fot. Shutterstock/Triff)

Laboratoryjny szczur chodził sobie po klatce, jadł, spał, radził sobie ze stawianymi przed min zadaniami eksperymentalnymi i reprodukcyjnymi, aż na starość zrobiono mu tomografię głowy. I okazało się, że… właściwie nie ma mózgu. Jak to możliwe?

Milczący DNA dużo powie, jeśli mu zadać odpowiednie pytania. Choćby o raka

Genom. Miliardy par zasad DNA, a genów w tym tylko kilka procent. Reszta to z pozoru nieużywane bla, bla, bla, zapisane z czterech liter: A, G, C,...

zobacz więcej

Jan Kobuszewski zachwycał nas w skeczu „Rozum” Kabaretu Dudek, czyż nie? „Szare, leży i nie rusza się. Podchodzę bliżej, patrzę – rozum. […] Rozum należał do pewnego skromnego urzędnika, który niedawno wysoko awansował. […] No, jak ma trzech zastępców, to po diabła mu rozum?!”

Śmialiśmy się wtedy raczej z poziomu intelektu u PRL-owskich notabli, ale pytanie, po co nam rozum – czy właściwie mózg, okazuje się naukowo zasadne. Tylko na pierwszy rzut oka odpowiedź jest oczywista.

Dziś nad cudem funkcjonowania mózgu, którego nie widać, zastanawiają się uczeni z Northeastern University w Bostonie (USA), pod kierunkiem psychologa Craiga Ferrisa. To w ich zwierzętarni żyje i dobrze się ma bezmózgi szczur. Co właściwie wiadomo o plastyczności centralnego narządu układu nerwowego, skoro nauka daje się tak zaskoczyć?

Mózg jest najbardziej skomplikowanym z naszych organów. I niewątpliwie jedynym zasadniczo niezastąpionym, choć, jak ogłoszono 17 listopada 2017 r., prof. Sergio Canavero dokonał transplantacji ludzkiej głowy (przeszczepu dokonano na zwłokach i w Chinach, poza oczami komisji etycznych USA czy Europy). To w mózgu (choć tradycje różnych cywilizacji znajdowały siedlisko naszej „duszy” w sercu, nerkach czy wątrobie) mamy przekonanie istnieć jako osobny, niepowtarzalny ludzki byt. To właśnie w mózgu są przechowywane są nasze myśli, uczucia, wspomnienia, co zdają się potwierdzać znane medycynie przypadki pourazowej czy wynikłej z patologii mózgu utraty pamięci, zdolności rozpoznawania rysów twarzy znanych sobie osób, empatii, doznawania wzruszeń czy śnienia.

Mózg jest domeną świata zwierząt, gdzie organy te, choć rozmaitego kalibru, są dość powszechne. Co więcej, w swym rozwoju i zasadniczym planie budowy wszystkie mózgi są bardzo podobne. Mózg, w formie nerwowego zwoju zdolnego koordynować ruch zwierzęcia z percepcją środowiska, mają już pierścienice i niesporczaki oraz wszystkie zwierzęta wyżej od nich na drabinie stworzenia. Oznacza to, że dżdżownica jest „najprostszym” zwierzęciem, które da się wytresować. U stawonogów (zwłaszcza owadów) i mięczaków (zwłaszcza głowonogów), tak jak u kręgowców, mózg ma bardzo skomplikowaną strukturę.

Kolumb i ludożercy

Współczesna archeologia i antropologia powodują tzw. zonk u wielu, którzy jeszcze kilka lat temu w szkole uczyli się, że konkwistadorzy pisali w...

zobacz więcej

Mózg – każdy, nie tylko ludzki – to organ zbudowany z wielu wyróżnialnych anatomicznie części, które pełnią rozmaite funkcje. Mózgi są umieszczone w głowie zwierzęcia, jak najbliżej centralnego dla danej grupy taksonomicznej organu zmysłu (na ogół chodzi o wzrok, węch lub słuch). Podstawową z nich jest zatem kontrola narządów zmysłów i integracja ich doznań z konieczną na nie odpowiedzią organizmu. Czyli np. widzę przeszkodę i muszę ją ominąć.

Każdy mózg, jako część układu nerwowego, zbudowany jest z komórek nerwowych – neuronów. To najbardziej wyspecjalizowane i bardzo trudne do regeneracji komórki naszego ciała. W mózgu człowieka – w samej korze mózgowej – doliczono się od kilkunastu do 30 mld neuronów. W mózgu występują także komórki nienerwowe, tzw. glej. To dzięki nim mózg jest odżywiony, bezpieczny i funkcjonuje.

Każdy neuron ma swe ciało, z jądrem komórkowym, oraz liczne, stosunkowo krótkie wypustki, zwane dendrytami. Najdłuższe wypustki (na ogół występuje jedna) noszą miano aksonów. Każdy z neuronów dzięki swym wypustkom połączony jest anatomicznie i funkcjonalnie z kilkoma tysiącami swoich kolegów. I zasadniczo bez przerwy z nimi rozmawia.

Dzieje się to w mikroprzestrzeniach między zakończeniami pojedynczych neuronów, w tzw. synapsach. To oznacza, że tych połączeń w mózgu „Jana Kowalskiego, postaci z brzegu pierwszej”, aby z kolei zacytować piosenkę Jana Kobuszewskiego z Dudka, może być mniej więcej tyle, co ciał niebieskich we Wszechświecie. Taki stopień usieciowania słusznie i logicznie sugeruje, że: 1) mózg jest integralną częścią wielkiego systemu – układu nerwowego oraz że 2) mózg jest w tym systemie centralnym organem integracji i kontroli. Nie tylko dotyczącej zmysłów, ale organizmu jako takiego.

Otyłość uzależnia

Nauka odkrywa kolejne tajemnice niezdrowego przybierania na wadze. Clue tkwi w mózgu – w centrum nagrody i w działaniu zegara biologicznego. Oraz...

zobacz więcej

Mózg w pewnym zakresie działa jednak równie prosto, jak każdy z budujących go neuronów lub proste połączenie kilku z nich. Ma np. swój metabolizm. Pracuje niczym mięśnie, na cukrze – glukozie i jest znacznie bardziej od nich żarłoczny. Ma też swoją aktywność elektryczną (kto nie miał jeszcze robionego elektroencefalografu EEG, ten zawsze może sobie jeszcze raz obejrzeć pierwszą część „Matrixa”, by się o tym przekonać).

I choć jest centralny, to takie ośmiornice mają np. poza mózgiem w głowie mózg u nasady każdego z ramion, by koordynował jego ruchy. To niewątpliwie ułatwia głowonogom odkręcanie słoików i wyciąganie z nich przysmaków, której to sztuki potrafią się nauczyć dopiero naczelne, czyli małpy i ludzie.

Cóż zatem przydarzyło się szczurowi oznaczonemu R222 w Bostonie? Przecież powinien nie żyć, nie chodzić, nie być zdolnym do odżywiania, kopulacji, zasadniczo – niczego… Okazuje się, że od urodzenia cierpiał on na wodogłowie, czego nikt nie zauważył. Miał tkankę nerwową w głowie, ale niedorozwiniętą objętościowo i poprzesuwaną na różne anatomicznie przedziwne miejsca przez płyn gromadzący się w czaszce. Mózg zatem, tak jak był tylko w stanie, wypełnił dostępne dla siebie miejsce, ale nie było go wiele.

Pytanie – jak najbardziej naukowe i nie wyłącznie neurobiologiczne, bo dotyczące także konstruowania sztucznych inteligencji – brzmi: jak mały może być mózg, by nadal robić swoje? Może da się bez tych miliardów komórek? Może te, które są, stworzą wystarczająco wiele synaps, które będą działać prawidłowo?

Jak wynika z analiz, którym poddano staruszka R222 – naprawdę niewiele trzeba. Neuroplastyczność, czyli zdolność mózgu do rearanżacji swoich struktur, upakowania i miniaturyzacji oraz zastępowania nieistniejących szlaków nerwowych przez te, które się zachowały, jest potężniejsza, niż naukowcy – z absolutnie niezminiaturyzowanymi mózgami – byli sobie w stanie dotąd wyobrażać. W tym ekstremalnym przypadku większość ocalałych z powodu wodogłowia neuronów zaangażowało się w percepcję zmysłową. I choć mózg miał kształt naleśnika rozprasowanego wewnątrz czaszki, pracował i stary szczur nadal widział, słyszał i miał powonienie.

Zamierzchła historia groźnego wirusa

Z płuc zatopionych 108 lat temu w słoju z formaliną udało się „wydobyć” wirusa odry. Dzięki niemu poznajemy zamierzchłą historię i ewolucję tej...

zobacz więcej

R222 miał posłużyć do badań nad starzeniem, a stał się przyczynkiem do sporego studium nad neuroplastycznością i nie do uwierzenia zdolnościami adaptacyjnymi tego długowiecznego w dodatku zwierzęcia. Po ludzku R222 osiągnął bowiem siedemdziesiątkę, a nadal dawał sobie radę. Wykazywał może w testach trochę więcej symptomów zaniepokojenia i miał zahamowania, by eksplorować nowe środowisko, ale wiele starych szczurów tak ma. Był zatem absolutnie nieodróżnialny od reszty zwierząt na pierwszy rzut oka nie uzbrojonego w tomograf.

Najciekawsze okazało się umiejscowienie podwzgórza – części mózgu kluczowej dla aktywności endokrynnej (neurohormonalnej) czy związanej z pamięcią i tzw. wyższymi czynnościami nerwowymi, czyli pamięcią, uczeniem się i kojarzeniem. Owo podwzgórze nie dało się zaobserwować w tomografie nawet jako jakaś miniatura. Dopiero badania biochemiczne wykazały, że jest – tylko wciśnięte w tył tego mózgowego „naleśnika” i tam mocno rozproszone.

Badaczom pozostało sformułować konkluzję, że jesteśmy bardzo przywiązani do niezbędności konkretnej, anatomicznie prawidłowej struktury mózgu, zwłaszcza kory mózgowej, jej pofałdowania etc. Jeśli się jednak urodzić z problemami w tym zakresie, nawet poważnymi, i mieć szansę na adaptację do sytuacji w swoim tempie – tu naukowcy podkreślają, że stadko, czyli szczury żyjące z R222 w kolejnych klatkach zwierzętarni w toku jego życia ewidentnie nie okazały się wobec niego agresywne, mimo niewątpliwie przez zwierzęta wyczuwalnej odmienności zachowań, i pozwoliły mu żyć – to mózg sobie może poradzić. Nawet wtedy, gdy niemal pozbawiony jest kory mózgowej.

Cudowna bakteria

Co byśmy chcieli pod choinkę? Ja bym sobie życzyła wielu rzeczy, ale najbardziej, żeby nauka zaczęła realnie, skutecznie i szybko odpowiadać na...

zobacz więcej

Od kilku lat wielu z nas zna historię „chłopca bez mózgu”, Noah Walla. Jego mama była w trzecim miesiącu ciąży, gdy wraz z mężem dowiedziała się, że ich nienarodzony synek ma rozszczep kręgosłupa, wodogłowie i tylko 2 proc. tkanki mózgowej. Lekarze doradzali aborcję. Rodzice jednak nie zgodzili się, i dziś siedmioletni Noah śpiewa, mówi i uczy się czytać.

Urodził się sparaliżowany od pasa w dół, przeszedł wiele operacji, głównie niwelujących rozszczep kręgosłupa i skutki wodogłowia, porusza się na wózku, ale… jego mózg się rozwija, rośnie i coraz lepiej daje sobie radę. A lekarze i naukowcy… nie mogą wyjść ze zdumienia i nie są w stanie tego wyjaśnić. R222 pokazuje, że nie musi to być cud. To „po prostu” neuroplastyczność.

Mózg jest tajemniczy, po prostu nadal niepoznany, a zdolności adaptacyjne układu nerwowego są niesamowite, niewiarygodne, niewyobrażalne. Cokolwiek pomyślimy dzięki aktywności własnego mózgu o mózgu jako takim, nie jest w stanie w pełni opisać tego organu i nie daje o nim pełnego pojęcia.

źródło:
Zobacz więcej