Blízká budoucnost anatomie: mozek v parafínu nakrájený na tenké plátky

aktualizováno 
Díky mravenčí práci nám nyní vědci a lékaři "uvidí do hlavy" lépe než kdykoliv předtím. Nový atlas mozku vzniklý z mozku zalitého do vosku se bude hodit všem odborníkům na lidskou mysl. Alespoň do doby, než dokážeme lidský mozek učinit průhledným.

Příprava podkladů pro nový atlas. Mozek se krájí přístrojem zvaným mikrotom na 20 mikrometrů silné plátky. | foto: Amunts, Zilles, Evans

Když před několika týdny tým vědců představil nový atlas lidského mozku, mohlo se na první pohled zdát, že jde o zprávu jen pro pár fajnšmekrů v laboratořích. Ve skutečnosti je to však přesně naopak. Jde o práci, která může mít poměrně brzy značný dopad v praxi.

Tým německých vědců s kolegy z Kanady sestavil nový revoluční atlas lidského mozku, který bude stejně důležitý i pro lékaře. "Pro neuroanatomy, neurology, neuorfyziology, tzv. biologicky orientované psychiatry a psychology, studenty medicíny, kognitivní i afektivní neurovědu," vypočítává neuropatolog František Koukolík z Fakultní Thomayerovy nemocnice. Ti všichni podle něj v atlasu získávají nový nástroj k poznání našeho mozku, jeho funkcí i poruch.

Parafínový blok se

Parafínový blok se "zdrojovým" mozkem atlasu na mikrotomu, tedy přístroji, který ho dokáže nařezat na tenké plátky.

Nový, samozřejmě už elektronický atlas nese jednoduchý název BigBrain, tedy Velký mozek. Vědci ukončení projektu oznámili v časopise Science a zároveň atlas učinili zdarma dostupný všem zájemcům. Je potřeba se jen zaregistrovat a nechat si schválit přístup na stránce projektu. Ale trvá to, zájem je veliký.

Samozřejmě, BigBrain nepřinese výsledky přes noc, ale zakládá možnost dalšího pokroku. "Poznání člověka začíná s jeho stavbou, neboli anatomií, mám pocit, že od dob Vesaliových (autor slavného anatomického atlasu ze 16. století, pozn. red.) je tohle jeden ze základních přínosů," říká k tomu František Koukolík.

Německá (a kanadská) pečlivost

Nový atlas mozku je mimo jiné i neuvěřitelný příklad technické dokonalosti a vědecké pečlivosti. Základem digitálního projektu, který si vyžádal údajně tisíc hodin práce, je mozek zemřelé pětašedesátileté ženy, která neměla žádné známé neurologické nebo psychologické problémy.

Třináct ze 4 074 řezů je připraveno k oskenování a zařazení do výsledného 3D...

Třináct se 4 074 řezů připravených k oskenování a zařazení do výsledného 3D atlasu mozku.

Vědci její mozek naložili do parafínu, nechali ztuhnout, a poté rozřezali na 7 404 velmi tenkých vrstev o tloušťce 20 mikrometrů. Objevila se přitom řada chyb, protože při takto drobných řezech čepel používaného přístroje, tzv. mikrotomu, často plátky poškodila či zmuchlala.

Aby vědci mohli tyto chyby korigovat, vytvořili předem trojrozměrný model zkoumaného mozku v magnetické rezonanci s rozlišením v řádu milimetrů. Na jeho základě dokázali určit, kam poškozené plátky patří a mohli jejich obsah a umístění případně co nejvěrněji rekonstruovat. Plátky pak obarvili, aby zviditelnili buňky, a pak celé vyfotografovali.

Z výsledku sestavili trojrozměrnou databázi, která umožňuje procházet mozek podobně jako s on-line mapami procházet ulice vašeho města. Celý model tvoří celkem údajně zhruba jeden terabajt dat.

Rozlišení nové mapy je unikátní. Proti známé magnetické rezonanci přináší padesátinásobné zlepšení, z rozlišení zhruba jednoho milimetru na 20 mikrometrů. Rozlišení je takové, že budou patrné nejen shluky mozkových buněk, ale i jednotlivé větší buňky.

Příště průhledný?

Každý si dokáže představit, že by se dal udělat i podrobnější model, ale takový plán byl zřejmě nereálný nejen kvůli omezení metod řezání a snímání mozku, ale také "nedostatečnému" výkonu současných počítačů. S větší mapou (třeba v desítkách terabajtů) už by byla práce podstatně složitější.

Ale odborníky v neurovědách nyní zajímají jiné věci než jen honba za rozlišením. Chtěli by nahlédnout do fungujícího mozku a přímo vidět, co se v něm děje. Současné zobrazovací metody mají k dokonalosti daleko, a tak vědci hledají nové postupy. Jednou z nich je i způsob, jak učinit mozek průhledný.

Vlevo je myší mozek v běžném stavu, vpravo ošetřený rozpouštědlem podle metody...

Myší mozek v běžném stavu a ošetřený rozpouštědlem podle metody (vpravo) nazvané CLARITY, která umožňuje nahlédnout do mozku bez zásahu skalpelem (či mikrotomem).

Lze toho dosáhnout některými rozpouštědly, která uvolní lipidy (tj. tuky) na buněčné membráně. Otázkou vždy bylo, jak to udělat, aby se tkáň nepoškodila. Několik týmů v poslední době předvedlo, jak na to (například zde nebo zde). Tato metoda zatím zatím má značná omezení. Nelze je například používat na tak velký orgán jako lidský mozek, ale jen na mozek myší. Ale pokud se budou dál zlepšovat tímto tempem, tak příště už parafínu možná nebude zapotřebí.

Autor:
 

Nejčtenější

Dětem škodí obrazovky a displeje. Ale jinak, než si rodiče obvykle myslí

Jak všudypřítomné displeje ovlivňují výchovu dětí? (ilustrační fotografie)

Světová zdravotnická organizace vydala nová doporučení ohledně aktivit vhodných pro malé děti. Nejvíce pozornosti si...

Třímachový zabiják letadlových lodí Suchoj T-4 byl velkým žroutem rublů

Suchoj T-4

Historie letectví se pozoruhodnými stroji jenom hemží. Jedním takovým byl i sovětský bombardér Suchoj T-4. Vznikl pouze...

Poslední vrtulník. Začíná předehra zcela zapomenuté letecké tragédie

Reklama NYA zvoucí k cestování v proudové době.

Byla to budova, kterou by někteří obyvatelé New Yorku nejraději hned po dokončení nechali zdemolovat. Místní bar s...

Aktualizujte si WhatsApp. Kvůli chybě vás mohli útočníci odposlouchávat

Aplikace WhatsApp (ilustrační obrázek)

Nový trik využívající chybu v komunikační aplikaci WhatsApp umožnil na základě zmeškaného hovoru nainstalovat do...

Statisíce posluchačů přišly o svá internetová rádia, náprava je pomalá

DAB rádio Pure Oasis Flow

Mnoha posluchačům internetových rádií zmizely předvolené stanice i jimi přidané streamy. Největší výrobce čipů pro...

Další z rubriky

Poslední šance přihlásit se. Ukažte co dokážete na Maker Faire 2019

3D tisk je základem mnoha DIY projektů, narazíte na něj na každém kroku.

Být šikovným kutilem a vynálezcem je skvělé. Nabízet úžasné produkty a služby pro tvůrce je výborné. Ukázat co umíte...

Brontosaurovi potvrdili jméno až v roce 2015. Práskal ocasem jako bičem

Stádo brontosaurů na pochodu. Tito obří sauropodi se zřejmě sdružovali do...

Brontosaurus, tedy v doslovném překladu „hřmotný ještěr“, patří k nejznámějším a nejpopulárnějším dinosaurům vůbec....

Ryby vidí tmu jinak. Český objev z hloubi moří se dostane do učebnic

Beztrnovka stříbřitá má na poměry hlubokomořských tvorů poměrně nenápadný...

Bioložka Zuzana Musilová z Přírodovědecké fakulty se s kolegy „potopila“ do oblasti, která je Čechům obvykle vzdálená:...

Najdete na iDNES.cz