Čo dokáže neurón? Veľa, ako ukázala nová americká štúdia na uspaných potkanoch. Jediná bunka ovplyvnila charakter mozgových vĺn a tým aj činnosť celého mozgu viac, ako vedci doteraz predpokladali.
Pulzovanie jedinej mozgovej bunky - neurónu - môže prepnúť mozgové vlny podobné rozbúrenej morskej hladine na mierumilovné vlnky vidieckeho jazierka. Alebo naopak.
Výskum tímu Yang Danovej z Kalifornskej univerzity priniesol nové informácie o tom, ako mozog kontroluje svoju rozsiahlu aktivitu. Súčasne ukázal, že vplyv, ktorý na činnosť mozgu majú jednotlivé aktivované neuróny, je zrejme vyšší, než sa doteraz myslelo.
Štúdia môže prispieť k objasneniu otázky, prečo sa mozog zrazu začne správať chaoticky. Vysvetlilo by to aj vznik niektorých spánkových porúch.
Neodpočívajú ani v spánku
Neuróny nemôžu fungovať osamotene. Na vzájomný kontakt im slúžia elektrické impulzy. Vďaka vzájomnej koordinácii riadia v tele všetky dôležité pochody počnúc pulzom srdca a rytmikou dýchania až k učeniu, správaniu sa v konkrétnych situáciách alebo strategickým rozhodnutiam.
Neodpočívajú nikdy, ani keď je človek v posteli. Aj takpovediac spánkový dialóg miliárd neurónov, ktorý produkuje mozgové vlny, možno prirovnať k hučaniu veľkého davu ľudí. Aktivita týchto vĺn, ktorá sa meria elektroencefalografom, prezrádza stav mozgu.
Napríklad pomalé a mohutné časovo zosúladené (synchronizované) vlny svedčia o etape, ktorá pripravuje mozog na hlboký spánok.
„Veľa neurónov robí tú istú vec v tom istom čase," komentuje túto spánkovú fázu Danová.
Počas kvalitatívne odlišnej, tzv. REM fázy (rýchle pohyby očí, čo je najhlbšia fáza spánku), mozog začína žiť vlastným životom. Odpája sa od tela, o čom svedčia ochabnuté svaly, v tejto fáze sa odohrávajú najdramatickejšie sny. Vtedy sa začínajú neuróny správať individualistickejšie, kmitajú rýchlejšie a rozličné mozgové časti sú menej synchronizované.
Najvyššiu aktivitu, no najnižšiu súčinnosť však prejavujú neuróny pri zobudení (čo pre mnohých chronických spáčov určite nebude novinkou, za ktorú by sa mali udeľovať Nobelove ceny).
Tri elektródy
Spojenie medzi neurónmi zabezpečuje množstvo synáps. Tie sa môžu časom zosilňovať alebo zoslabovať, čo je podľa všetkého základom učenia a pamäti (a tiež zabúdania).
Danová a jej kolegovia chceli pochopiť, ako ovplyvňuje celková aktivita mozgu spojenie medzi dvoma neurónmi. Na štúdium mozgových vĺn umelo uspaných myší použili tri elektródy.
Prvá slúžila na to, aby vzbudili v jednom neuróne rýchlu aktivitu, druhú použili na aktivovanie synáps. Tretia elektróda zbierala údaje o komplexnej aktivite neurónov v kortexe, tenkej vrstve neurónov, zodpovedných napríklad za pohyb a zrak.
Vedci predpokladali, že celková mozgová aktivita zostane počas experimentu rovnaká. Namiesto toho zistili, že „pošteklenie" jediného neurónu zmenilo stav celého mozgu.
„Spočiatku sa nám to zdalo čudné," povedala Danová. Potom si však vedci uvedomili, že tento jav si zasluhuje viac pozornosti.
Po podrobnejšom preštudovaní zistili, že aktivita jediného neurónu na vysokej frekvencii je schopná prepnúť mozog zo stavu non-REM do fázy REM - a naopak. Bol to neočakávaný výsledok.
„Každý neurón vytvára spojenie s ďalšími tisíckami neurónov, no väčšina z nich je slabá," vysvetlila Danová. Cieľová bunka neodpovedá predtým, ako ju v tom istom čase začnú „oslovovať" ďalšie pripojené bunky.
Keď mozog spí aj bdie
Je prekvapujúce, že jediný neurón v kortexe dokázal zmeniť aktivitu celého mozgu. Ako a kde na to mohol získať toľko síl? To je otvorená otázka, ktorá si vyžiada ďalší výskum.
Danová hovorí, že nie je isté, ako by mohol práve kortex kontrolovať rôzne stavy mozgu, no predpokladá, že zmenu môže vyvolať aktivovaná dráha vedúca do hypotalamu (najstaršej časti mozgu, ktorá je akýmsi centrálnym kontrolórom).
Isté nie je ani to, ako k posilneniu neurónu prispeli v experimente sami vedci mnohonásobným opakovaním jeho stimulácie. Aj to však možno overiť v ďalších experimentoch.
Podstatné je, že pri týchto pokusoch získali poznatky o obvodoch, ktoré kontrolujú rôzne stavy mozgu, a zistili významnú úlohu jediného neurónu.
Výskum je dôležitý aj na pochopenie mnohých porúch spánku. Jednou z nich je námesačníctvo, pri ktorom sa v mozgu kombinujú prvky spánku a bdelosti. Aspoň jednu epizódu tejto choroby zažije vyše 30 percent detí a sedem percent dospelých.
„Pri námesačníctve sa stráca hranica medzi pomalými spánkovými vlnami a zobudením," hovorí Danová. „Vaše svaly sa pohybujú, no vy si neuvedomujete, v akom prostredí sa nachádzate."
Danovej tím chce urobiť ďalšiu etapu výskumu nie na uspaných, ale na prirodzene spiacich myšiach. Jej prácu sponzoruje Medicínsky inštitút Howarda Hughesa, z ktorého komuniké autor pri písaní čerpal.
Domov 
Predmet: V mozgu je zrejme veľa vecí inak 
Št máj 14, 2009 2:55 pm
