Kas naujo smegenų tyrimuose?

Prof. Osvaldas Rukšėnas.

Visuotinai sutariama, kad nervų sistema yra sudėtingiausia mums žinoma sistema. Viena vertus, tai žadina didžiulį susidomėjimą, nes tai, kas sudėtinga, visada įdomu. Kita vertus – tai gali kelti ir beviltiškumo jausmą. Žinant, kad vien žmogaus galvos smegenyse yra apie šimtą milijardų neuronų, kyla klausimas – kaip tokią gausybę ištirti? Nepaisant visų abejonių, nervų sistemos tyrimai vyksta, tyrimų technologijos sparčiai tobulėja.
Galima manyti, kad nervų sistemos pažinimas yra begalinis procesas, nes net fundamentalūs dalykai kinta. Pavyzdžiui, gerai žinome, kad žinduolių galvos smegenis sudaro du pusrutuliai, pilni vagelių ir vingių. Bet yra pavyzdžių, kai žmonės sėkmingai gyvena su vienu pusrutuliu, o tai natūraliai kelia klausimus: kam reikalingi du pusrutuliai, kaip jie tarpusavyje bendradarbiauja? Normos atveju pusrutuliai tarpusavyje keičiasi informacija per didžiąją (arba kalozalinę) smegenų jungtį, bet yra žmonių, kuriems dėl sklaidos defektų ši jungtis nesusiformuoja. Nepaisant to, dalis tokių žmonių gyvena normalų kognityvine prasme gyvenimą.
Kad smegenys sudarytos iš neuronų, žinome jau daugiau nei 100 metų, bet nuomonės labai išsiskiria, kai bandoma nustatyti, kiek tų neuronų smegenyse yra. Duomenys labai skiriasi. Skaičius kinta nuo 109 iki 1019. Kitas su neuronais susijęs klausimas – jų žūtis senstant. Vadovėlinė tiesa, kad suaugusio organizmo smegenyse nauji neuronai nesusidaro, o tik žūsta, galiojo labai ilgai. Tik prieš keleris metus sužinojome, kad neurogenezė – naujų neuronų susidarymas – vyksta ir suaugusiųjų smegenyse. Pasirodo, kad neurogenezės nepavykdavo pademonstruoti dėl santykinai paprastų metodinių problemų.
Neuronai savo funkcijas atlieka, bendraudami vieni su kitais ir perduodami komandas raumenims ar liaukoms. Visa tai vyksta dėl jungčių tarp neuronų, vadinamų sinapsėmis. Sinapsių egzistavimas buvo įrodytas XX a. viduryje, kai elektroniniai mikroskopai pradėti naudoti biologiniuose tyrimuose. Iš pradžių buvo tikima, kad sinapsės nekinta. Jos susiformuoja tarp neuronų visam laikui. Dabar žinome, kad priklausomai nuo aplinkos sąlygų, organizmo patirties, amžiaus, kinta ir sinapsių skaičius, ir jų sandara bei efektyvumas.
Nervų, kaip ir bet kurios kitos sistemos tyrimų sėkmė esmingai priklauso nuo naudojamų metodikų ir technologijų. Viena iš problemų yra ta, kad tiksliausi ir patikimiausi duomenys gaunami registruojant smegenų aktyvumą tiesiogiai, imtinai iki atskirų neuronų. Tačiau tai invazinės procedūros, susijusios su grėsme tiriamų žmonių sveikatai. Todėl didžioji dalis tyrimų buvo atliekama su gyvūnais. Tai sukelia kitą problemą – kiek žinios, gautos tiriant gyvūnų smegenis, pritaikomos žmogaus smegenų veiklos aiškinimui. Situacija labai pagerėjo, sukūrus neinvazinius smegenų tyrimo metodus. Tokius kaip elektroencefalografija (EEG), pozitronų emisijos tomografija (PET), kompiuterinė tomografija (CT), magnetinio rezonanso vaizdinimas (MRI), magnetoencefalografija (MEG) ir kt. Naudojant šiuos metodus galima nepažeidžiant žmogaus smegenų ir jam esant budrumo būsenoje tirti smegenyse vykstančius procesus. Dar daugiau, naudojant difuzinio tenzoriaus vaizdinimo (DTI) metodiką galima nustatyti, ar yra struktūriniai ir funkciniai ryšiai tarp tam tikrų smegenų dalių, kokios apimties tie ryšiai, iš kurios dalies į kurią perduodama informacija. Tokios galimybės atveria visiškai naujus tyrimų horizontus, kuriasi naujos mokslo sritys: neuroekonomika, neurogastronomija, moralės neuromokslai ir t.t.
Kaip žinia, dauguma daugialąsčių organizmų yra dviejų lyčių – moteriškos arba vyriškos, bet smegenų tyrimuose ilgą laiką į tai nebuvo kreipiamas dėmesys. Tik išaiškėjus, kad lytiniai hormonai veikia ne tik lytinę sistemą, bet ir nervų sistemą, apie tai pradėta rimčiau diskutuoti ir per pastaruosius kelis dešimtmečius sukaupta nemažai informacijos apie nervų sistemos sandaros ir funkcionavimo skirtumus skirtingų lyčių individuose.
Senai žinoma apie tai, kad mūsų organizmuose yra milžiniški skaičiai mikroorganizmų, vadinamoji mikrobiota. Kiekybiškai jų daugiausia storosiose žarnose, tad natūraliai šių mikroorganizmų funkcijos buvo siejamos tik su dalyvavimu virškinimo procese. Pastarųjų metų tyrimų rezultatai rodo, kad tai supaprastintas supratimas. Dabar jau žinome, kad žarnyne esantys mikroorganizmai išskiria biologiškai aktyvias medžiagas, kurios keliauja į smegenis ir ten veikia neuronų aktyvumą. Dar daugiau, yra ir nervinis kanalas: per nervą klajoklį (lot. n. vagus), kuriuo informacija apie tam tikrų medžiagų koncentraciją ir jos kitimą žarnyne greituoju būdu perduodama į centrinę nervų sistemą. Kaupiantis duomenims apie mikrobiotos sąveiką su organizmu, vis drąsiau kalbama ir apie jos vaidmenį, vystantis įvairioms nervų sistemos ligoms.
Daugiau apie tai sužinosite festivalio „Erdvėlaivis Žemė“ metu prof. O. Rukšėno paskaitoje „Kas naujo smegenų tyrimuose“ rugsėjo 18 d. 17 val. LMA Vrublevskių bibliotekoje (Žygimantų g. 1, Vilnius).