"Kuo Homo sapiens smegenys yra unikalios? Atidžiau pažvelgus į pagrindines organo dalis, matyti, kad mūsų smegenys nėra tiesiog skirtingos nuo kitokio gyvūno. Jos bendrauja tiksliau ir gali saugoti daugiau informacijos.
Tai, kas tinka E. coli, turi būti teisinga ir drambliui", – kartą sakė molekulinės biologijos pradininkas Jacques'as Monod. Tai reiškia, kad bakterijos ir drambliai yra biologiškai panašūs daugeliu atžvilgių. Tačiau kalbant apie smegenis, viskas komplikuojasi. Mokslui sunku tirti žmogaus smegenis. Todėl neurologai dažniausiai remiasi vaizdo gavimo ar gyvūnų magnetinio rezonanso metodais.
Didžioji dalis to, ką žinome apie žmogaus smegenis, yra pagrįsta eksperimentais su žiurkėmis ar pelėmis. Tai ypač aktualu, nes lyginamieji smegenų tyrinėtojai atranda vis daugiau savybių, kurios jau buvo būdingos artimiausiems bendriems pelių, žmonių ir dramblių protėviams. Biologai tai taip pat vadina „evoliuciškai išsaugotomis“ savybėmis. Tačiau ar pelių ir žiurkių duomenis galima taip lengvai ekstrapoliuoti žmonėms? Ir jei taip, kuo mes esame išskirtiniai?
Neurologas Peteris Jonas iš Austrijos Mokslo ir technologijų instituto (ISTA) Klosterneuburge netoli Vienos atsakė būtent į šį klausimą. Jis norėjo sužinoti, ar žmogaus smegenų unikalumą galima tiksliai paaiškinti dideliu nervinių ląstelių skaičiumi – žmogaus smegenyse yra 16 milijardų (1 000 000 000 yra 1 milijardas) nervinių ląstelių, o pelių – tik 71 milijonas – ar žmogaus nervų ląstelės ir sinapsės turi specifinių savybių, dėl kurių jos yra specifinės ir unikalios.
Jo išvados neseniai buvo paskelbtos žurnale „Cell“. Darmštate gimęs Peteris Jonas karjeros pradžioje patobulino elektrofiziologijos metodus. Baigęs daktaro laipsnį, gydytojas dirbo Nobelio medicinos premiją gavusio Berto Sakmanno laboratorijoje už vadinamosios patch-clamp technikos sukūrimą [1]. Metodas, leidžiantis mokslininkams skaityti atskirų ląstelių ar net jų komponentų, tokių kaip sinapsės, elektros sroves. Jie gali jį naudoti, norėdami stebėti, kaip jonai patenka į ląstelę ir iš jos. Ar, pavyzdžiui, kaimyninė ląstelė B taip pat gauna stimulą, kai ląstelė A sužadinama.
Jonas taip pat anksti sužinojo apie hipokampą – regioną, atsakingą už prisiminimų perkėlimą iš trumpalaikės į ilgalaikę atmintį. Kitaip tariant, kaip prisiminimai ir vietos yra saugomi ir gaunami hipokampe.
Hipokampas šiandien laikomas vienu labiausiai ištirtų smegenų sričių. Joks kitas regionas nebuvo taip ištirtas kaip hipokampas. Juk tai aktualu ir esant senėjimo procesams, tokiems, kaip demencija.
Tačiau Petras Jonas studijų pradžioje neturėjo žmogaus audinių ar galimybės patikrinti savo hipotezes. Kurdamas naują Austrijos neurologijos kompetencijos grupę, jis atrado galimybę: Vienos medicinos universitete gydant epilepsiją, kai kuriems pacientams turi būti pašalintas vienos smegenų pusės hipokampas. Tada Peteris Jonas bendradarbiavo su Vienos medicinos universiteto Neurochirurgijos skyriumi. Kai, epilepsija sergančiam, pacientui turėjo būti atlikta operacija, Petras Jonas gavo pranešimą prieš dieną. Jam ir jo tyrimų grupei tai reiškė viską mesti ir dirbti iki nakties. „Stengiamės surinkti kuo daugiau duomenų ir tirti audinį dešimt ar dvylika valandų, kol nebegalime nieko kito“, – sako Jonas. Rezultatas buvo platus fiziologinis ir anatominis hipokampo apibūdinimas. Joną nustebino lyginamieji tyrimai: "Dirbant su žiurkėmis ir pelėmis kartais apima jausmas, kad apie hipokampą jau viskas žinoma. Tačiau kai tik pradėjau dirbti su žmogaus mėginiais, supratau, kiek mažai mes iš tikrųjų žinome."
Žmogaus hipokampo neuronai yra mažiau tarpusavyje susiję, nei pelės, tačiau jie bendrauja tarpusavyje tiksliau. Be to, žmogaus neuronai gali saugoti daugiau informacijos, nei pelės.
Taigi, jei bandytumėte ekstrapoliuoti iš pelės hipokampo į žmogaus hipokampą, nuvertintumėte kai kurias savybes, o pervertintumėte kitas.
Dietmar Schmitz, Charité Neuroscience tyrimų centro direktorius, taip pat dirba hipokampe ir buvo sužavėtas, kai pirmą kartą pamatė Jono rezultatus. „Tiesą sakant, su žmogaus hipokampu dirbama labai mažai, todėl šis tyrimas yra ypač svarbus, nuostabus ir įspūdingas“, – sakė Schmitzas. Viena vertus, naudojama technika yra labai sudėtinga, kita vertus, analizuojamą hipokampo subregioną – vadinamąją CA3 sritį – labai sudėtinga tirti, nes ląstelės lengvai miršta skaidant. Tačiau Schmitzas atkreipia dėmesį į panašų Chriso McBaino 2023 m. tyrimą. Tyrime autoriai padarė išvadą, kad tarp žmonių ir pelių vyrauja evoliuciškai išsaugotos savybės, tačiau Pietų Afrikos smegenų tyrinėtojo Paulo Mangerio akimis, negalima tiesiog ekstrapoliuoti iš pelės smegenų. "Kiekviena rūšis yra savaip unikali. Tai lemia tai, kaip rūšis sąveikauja su natūralia aplinka." Manger dirba Witwatersrand universitete Johanesburge ir yra žinomas dėl savo lyginamųjų smegenų tyrimų, apimančių nuo pelių iki delfinų iki Afrikos dramblių. Delfinas turi kitokią ekologinę specializaciją nei dramblys. Tokie skirtumai atsispindi ir smegenų anatomijoje. Nepaisant to, yra stulbinančių panašumų: „Gyvūnų grupėje yra ryšys tarp neuronų skaičiaus ir smegenų svorio“, - sako Manger. Jam Jono studija taip pat turi didelę vertę gyvūnų tyrimams.
Jonas jau planuoja tolesnius tyrimus su žmogaus smegenų audiniu. Jis nori dar daugiau sužinoti apie žmogaus smegenis. Jį motyvuoja iššūkis atlikti eksperimentus, kurie kitiems atrodo neįmanomi. „Su kai kuriais projektais iš pradžių manai, kad tai neįmanoma, bet vis tiek pavyksta. Tačiau kartais tenka palaukti, kol pasitaikys tinkama galimybė eksperimentui“. Kalbėdamas apie tyrimus su gyvūnais, Jonas sako: "Pelės arba žiurkės ir toliau bus auksinis smegenų tyrimų standartas. Mūsų tyrimai buvo įmanomi tik todėl, kad mūsų matavimo metodai gyvūnų modeliuose buvo gerai žinomi, o ankstesnių tyrimų dėka egzistavo aiškios darbo hipotezės." Ateityje jis tikisi, kad neurologiniai tyrimai galės padėti psichikos ligomis sergantiems žmonėms. „Tačiau mes čia dar tik pačioje pradžioje“, – pabrėžia Jonas. [2]
1. Patch-clamp technika yra elektrofiziologinis metodas, leidžiantis tyrėjams įrašyti ir išmatuoti jonų srautą per biologines membranas per jonų kanalus visos ląstelės arba vieno kanalo lygiu. Ši technika naudojama, tiriant sužadinamų ląstelių ir jonų kanalų elektrines savybes, suteikiant įžvalgų apie ląstelių funkciją ir reguliavimą molekuliniu lygmeniu. Stiklinė mikropipetė, kurioje yra elektrolito tirpalo, naudojama sandariam, didelio atsparumo sandarikliui (gigaominiam sandarikliui) su ląstelės membranai sudaryti.
2. Von Maus zu Mensch? Frankfurter Allgemeine Zeitung; Frankfurt. 05 Mar 2025: N2. Von Felix Schmidtner
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą