Nauka

Szare komórki w kolorze

Atlas mózgu

Najnowsza wersja atlasu prof. Nowińskiego otrzymała właśnie od Amerykańskiego Towarzystwa Radiologicznego nagrodę Magna cum Laude, uważaną za radiologicznego Oscara Najnowsza wersja atlasu prof. Nowińskiego otrzymała właśnie od Amerykańskiego Towarzystwa Radiologicznego nagrodę Magna cum Laude, uważaną za radiologicznego Oscara materiały prasowe
Choć ludzki mózg nie poddaje się łatwo szkiełku i oku, wiemy o nim coraz więcej. Jaki użytek robią z tego lekarze i co mogą zyskać pacjenci?
materiały prasowe

Mózg zawsze otaczała aura tajemniczości. Gdy kilka tysięcy lat temu, w początkach epoki kamiennej, zaczęto wycinać w czaszkach otwory, by wyzwolić duszę z mocy nieczystych duchów, było w tym tyle samo metafizyki co w wielu dzisiejszych eksperymentach próbujących zgłębić tajemnice umysłu i świadomości. – Nikt z nas nie ma poczucia, że wie o mózgowiu już wszystko – przyznaje prof. Bogdan Ciszek, anatom i neurochirurg, kierownik Zakładu Anatomii Prawidłowej i Klinicznej na Warszawskim Uniwersytecie Medycznym.

Może powinniśmy się pogodzić z tym, że skomplikowane zależności i niełatwe do uchwycenia oddziaływania między miliardami komórek nerwowych nigdy nie zostaną do końca poznane? Choć różne dyscypliny zajmujące się badaniami mózgu gromadzą na jego temat coraz więcej danych, to są to jednak wciąż tylko puzzle, które bardzo trudno połączyć w jedną całość.

Pitagoras i Hipokrates nazywali mózg najszlachetniejszym z ludzkich organów, ale niewiele mogli powiedzieć o jego budowie. Dla Platona był siedliskiem rozumu (może dlatego, że uczucia takie jak gniew, strach, odwaga miały już swoje źródło w sercu). Kartezjusz zakładał, że struktura mózgu – a znał ją pobieżnie z rysunków Leonarda da Vinci i sekcji wykonywanych w XVI w. przez Vesaliusa – nie ma nic wspólnego z jego funkcjonowaniem. Dziś jesteśmy dużo mądrzejsi. Anatomiczna mapa mózgowia jest dobrze znana: dwie silnie pofałdowane półkule o powierzchni półtora metra kwadratowego, sto miliardów neuronów, a między nimi gęsta sieć połączeń. Gałka blada, móżdżek, podwzgórze, hipokamp – to tylko przykłady rejonów, nazwanych w mniej lub bardziej wyszukany sposób, które zawiadują naszymi funkcjami życiowymi, ruchem, pamięcią, emocjami (wbrew temu, co przypuszczał Platon) i wreszcie świadomością.

Najbardziej skomplikowany obiekt we Wszechświecie, superkomputer, niedoścignione dzieło natury – nawet serce nie doczekało się tylu górnolotnych określeń. Na tym tle wyróżnia się lapidarna definicja autorstwa prof. Małgorzaty Kossut z Instytutu Biologii Doświadczalnej PAN w Warszawie, która na łamach Magazynu „Gazety Wyborczej” nazwała mózg „niespełna półtorakilogramową galaretką, z czego zaledwie 13 dekagramów to białko, a reszta to woda i trochę tłuszczu”.

I to właśnie ta galaretka jest źródłem naszych myśli i emocji. A poza tym – co chyba wyobrazić sobie najtrudniej – pełni rolę generatora prądu, gdyż wszystkie informacje przekazywane w obrębie centralnego układu nerwowego są impulsami elektrycznymi. Komórki nerwowe wymieniają między sobą rozkazy dzięki substancjom chemicznym zwanym neuroprzekaźnikami: zbliża się wróg – uruchom mięśnie nóg do ucieczki, nadchodzi pora posiłku – daj impuls do produkcji soków trawiennych, jest zimno – zmobilizuj mechanizm termoregulacji. Na tej samej zasadzie odbierane są bodźce ze świata zewnętrznego. W tzw. wzgórzu, ukrytym głęboko w tkance mózgowej, mieści się swoista stacja rozdzielcza, w której zapada decyzja, w jaki rejon mózgowia je skierować. Na przykład do płatów czołowych i do ciała migdałowatego, gdzie ulegną emocjonalnej obróbce, by mogły powstać uczucia. Płaty czołowe zawiadują wolą, planowaniem i uczuciowością. Płaty skroniowe są siedzibą pamięci i do nich docierają wrażenia słuchowe. Płaty potyliczne odbierają wrażenia wzrokowe.

Dla prof. Wiesława Nowińskiego, dyrektora Laboratorium Obrazowania Biomedycznego Agencji A*STAR w Singapurze, mózg ma poza biologicznym wymiarem jeszcze inną cechę: – Jest w sensie artystycznym przepięknym dziełem natury. Tego może nie widać na stole sekcyjnym ani w tradycyjnych podręcznikach i atlasach anatomicznych – jak wszystko idealnie do siebie w mózgu pasuje, jak elegancko wygląda. Dopiero gdy próbujemy ogarnąć tę złożoność budowy mózgowia, widać, jak dalece natura oraz ewolucja go skomplikowały i jak wielkie luki są w naszej wiedzy.

Atlas szarych komórek

Po to, by jak najlepiej poznać jego anatomię, zespół prof. Nowińskiego (który od 19 lat mieszka i pracuje w Azji – patrz: „Jak to robią w Singapurze”; opracowuje komputerowe atlasy mózgu, które zdobyły światową sławę. Stworzono ich już kilkanaście – anatomiczne, funkcjonalne, naczyniowe, obrazujące choroby neurologiczne. Zostały zainstalowane w pracowniach firm produkujących oprzyrządowanie dla neurochirurgii (np. Medtronic i BrainLAB), zakupione przez wiele światowych klinik neurochirurgicznych, w niedalekiej przyszłości mają też służyć studentom medycyny, a być może także pacjentom, którzy chcieliby zobaczyć na monitorze komputera, jak będzie przebiegać czekająca ich operacja mózgu. – Nasze atlasy są trójwymiarowe, przejrzyste i niezwykle dokładne – mówi z entuzjazmem prof. Nowiński. Nie ma w tym żadnej przesady, wystarczy rzucić okiem na prezentowane ilustracje. Szefowie wydziałów anatomii największych amerykańskich uczelni medycznych piszą w recenzjach: „To nowa jakość w medycynie. Jeszcze nigdy atlasy mózgu nie były tak przyjazne i tak wiarygodne”. (Próbkę możliwości tych atlasów można zobaczyć, najlepiej po zarejestrowaniu, na stronie www.cerefy.com).

Wizualizacja mózgu – narządu, który wydaje się niedostępny dla nieuzbrojonego oka – pozwoliła uczynić z neuroanatomii niezwykle szybko rozwijającą się dyscyplinę medyczną. Liczba zabiegów, które przeprowadzają neurochirurdzy, często ratujących życie (jak przy udarach lub guzach mózgu) albo przywracających utracone z powodu chorób funkcje, jest dziś nieporównywalna z tym, co proponowano kilkanaście lat temu.

Z dłuższej perspektywy widać, jak skromną wiedzę mogli mieć na temat mózgowia odkrywcy, którzy pasjonowali się nim w czasach, kiedy nie mieli do dyspozycji tomografu ani rezonansu magnetycznego. Gdy 150 lat temu paryski lekarz Paul Broca próbował identyfikować obszary mózgowia odpowiedzialne za rozumienie mowy, nie miał innej możliwości, jak tylko krojenie zwłok. Dziś dzięki funkcjonalnemu rezonansowi magnetycznemu (fMRI) i pozytronowej tomografii emisyjnej (PET) można zobaczyć żywy mózg w działaniu, czyli obejrzeć, jak reagują poszczególne jego części, gdy badany pacjent śpi, mówi, rozwiązuje zadania arytmetyczne lub słucha Mozarta.

Nowoczesne atlasy anatomiczne prof. Nowińskiego mają dodatkowo tę przewagę nad obrazami ze standardowych tomografów i rezonansu magnetycznego, że zostały uzyskane za pomocą aparatury o natężeniu pola magnetycznego wielokrotnie wyższym, co pozwoliło wyodrębnić dużo więcej szczegółów. Przy natężeniu pola 1,5 T (tesli) lekarze mogą dostrzec na zdjęciach mózgu ok. 200 naczyń, przy 7 T (a takie skanery wykorzystywał właśnie prof. Nowiński) – 1000! Widać więc najmniejsze tętniczki, nawet o średnicy 90 mikrometrów. Tymczasem w klasycznym tomografie lub rezonansie naczynia milimetrowe, które zaopatrują w mózgu mikroskopijne, ale ważne struktury, w ogóle nie są widoczne. – Takie szczegóły oczywiście są przydatne przy planowaniu operacji – mówi prof. Ciszek. – Ale czy poza samą ilustracją są przydatne w nauczaniu studentów anatomii, nie byłbym już tak pewny.

Właśnie, czy można sobie wyobrazić, że w przyszłości adepci medycyny będą poznawali budowę ludzkiego ciała wyłącznie z komputerowych atlasów? Prof. Nowiński jest entuzjastą takiego pomysłu: – Do tej pory istniały atlasy anatomiczne, radiologiczne, chirurgiczne, a my chcemy je scalić ze sobą, by można było zobaczyć na ekranie obraz tkanek człowieka, tak jak one wyglądają naprawdę, z całym bogactwem oplatających je nerwów i naczyń krwionośnych.

Prof. Ciszek: – Nie chciałbym, by tak się stało. Kształcenie lekarza powinno zaczynać się na sali prosektoryjnej, bo szacunek dla ciała, który wpisany jest w ideę naszego zawodu, to także szacunek dla każdego narządu, który warto dotknąć i zobaczyć z bliska. Zresztą nie bez znaczenia jest też aspekt praktyczny: – Student widząc podczas badania zwłok kilka preparatów, oswaja się z myślą, że istnieje zmienność. Atlas jest syntezą, zaś naturalny preparat pozwala weryfikować wiedzę zdobytą na wykładach, czego nie da się przeprowadzić za pomocą samych plansz i modeli.

Ważny jest każdy milimetr

Nikt nie ma jednak wątpliwości, że trójwymiarowe atlasy to nowe narzędzie dla neurochirurgów, neurologów i radiologów. Muszą oni nieraz szybko ocenić, jaki obszar mózgowia zagrożony jest niedokrwieniem lub wylewem, a jest to dużo łatwiejsze, jeśli generowane przez komputer obrazy nie są płaskimi zdjęciami. Są też użyteczne przy planowaniu operacji. W odróżnieniu od innych dyscyplin chirurgii, tu ważny jest każdy milimetr: jak głęboko w tkance mózgowej prowadzić cięcie skalpelem, w którą stronę, jakie ominąć struktury. Stawką są najważniejsze funkcje życiowe.

Precyzja jest ważną cnotą neurochirurga. – A obok precyzji – umiejętność poradzenia sobie w każdej sytuacji, której przed zabiegiem często nie można przewidzieć – uszczegółowia prof. Zenon Mariak, kierownik Kliniki Neurochirurgii Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku. Także on widzi w atlasach trójwymiarowych mózgu dużą dla siebie pomoc, zwłaszcza przed operacjami wymagającymi nietypowych dojść do głębszych warstw mózgu. – Klasyczne zdjęcia i rysunki mózgowia pokazują go w jednej płaszczyźnie, a my zmuszeni jesteśmy prowadzić cięcia w poprzek, po skosie. Zobaczyć operowane miejsce z innej perspektywy to dla chirurga duża wygoda, bo wskazuje mu najkrótszą, a jednocześnie najbezpieczniejszą drogę w miejsce ukryte głęboko w tkance mózgowej.

Oczywiście, to nie atlas ani system nawigacyjny powinien prowadzić nóż neurochirurga. Trudno sobie wyobrazić, by błądził po polu operacyjnym jak po lesie i dowiadywał się z atlasu, w które miejsce dotarł. Skanowanie mózgu podczas operacji nie powinno zabierać zbyt dużo czasu, nadmiar informacji może okazać się nie tylko niepotrzebny, ale wręcz groźny. Bo jaka korzyść z tego, jeśli analiza wszystkich możliwych do wykonania zdjęć mózgowia podczas zabiegu zajmie dwie godziny, skoro w klasycznych warunkach doświadczony lekarz pozbawiony tego oprzyrządowania już dawno skończyłby operację? Nowoczesne instrumenty poszerzające możliwości percepcji mogą być wsparciem, ale czy kiedykolwiek zastąpią człowieka?

Według neurochirurgów to, co jest już możliwe w operacjach serca, gdzie nacięcia klatki piersiowej, wymianę zastawek czy operacje wad wrodzonych wykonują roboty, nie tak łatwo uda się powielić w ich specjalności. Po prostu operacje mózgu nie są powtarzalne. Czy zatem mózg kiedykolwiek pozwoli się odrzeć z mistycznych zasłon? Przed sześciuset laty Petrarka twierdził (przypomina o tym prof. Andrzej Szczeklik w swojej wspaniałej książce „Katharsis – o uzdrowicielskiej mocy natury i sztuki”), iż gdyby wziąć tysiąc ludzi cierpiących na tę samą chorobę i połowę z nich oddać w ręce lekarzy, połowę zaś zostawić swojemu losowi, to ci drudzy mieliby większe szanse na wyzdrowienie. Ileż niezachwianej wiary w sprawność i wiedzę lekarza musi mieć pacjent, gdy powierza mu swój mózg – ten najcenniejszy z organów – licząc na to, że operacja przyniesie oczekiwany efekt.

Chciałbym, aby w przyszłości to chorzy mogli decydować o tym, jeśli oczywiście pozwala im na to stan zdrowia, jaki zasięg ma mieć operacja ich mózgu – wyznaje prof. Nowiński. – Po to są te atlasy, aby nawet laik dostrzegł, gdzie zlokalizowane są ośrodki poszczególnych funkcji życiowych i mógł powiedzieć, które z nich wolno chirurgowi usunąć, a które chce koniecznie zachować. To pacjent powinien decydować o swojej przyszłości i jakości życia.

Neurochirurdzy podejmują takie decyzje dość często i nieraz są w tym osamotnieni. Niekiedy ustalenia zapadają przed operacją i pacjent ma prawo wyboru. – Niewielu jest pacjentów, którzy w pełni świadomie podejmują takie decyzje – ocenia prof. Mariak. – Większość obdarza zaufaniem lekarza i to chyba najlepszy wybór. Wierzą, że postaramy się zoperować ich mózg jak najlepiej.

Ale idea, o której mówi prof. Nowiński, choć dziś użyteczna dla niewielkiej grupy ludzi, z upływem czasu będzie się pewnie rozpowszechniać. Przynajmniej mamy już narzędzia – skanery i atlasy – dzięki którym niedostępne dla oka struktury można oglądać z większym zrozumieniem. I z podziwem dla kunsztu natury.

Polityka 51.2009 (2736) z dnia 19.12.2009; Nauka; s. 110
Oryginalny tytuł tekstu: "Szare komórki w kolorze"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Rynek

Jak PGNiG dosala Zatokę Pucką

Dlaczego mieszkańcom nadmorskiego Kosakowa przeszkadza, że morze jest słone?

Ryszarda Socha
12.11.2019
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną