Tajemství mozku
7. 10. 2011
Lidský mozek patří k nejsložitějším strukturám nejen v pozemské přírodě, ale i ve vesmíru. Spolu s Michaelem nejprve prozkoumáme jeho stavbu a pak se spolu se skupinkou mladých nadšenců z Brmlabu v Praze-Holešovicích, kteří zkoumají a poznávají záhady našeho světa, pustíme do testování Michaelova a Filipova mozku. A najde se tam i jednoduchý návod k domácímu pokusu, jak můžete svůj mozek ošálit vy sami.
Tereza: Mozek. Nejsložitější orgán našeho těla.
Michael: Sídlo toho, kým jsme i čím jsme. Zdroj našich myšlenek a úschovna našich vzpomínek.
Filip: Zkrátka jsme tím, kým je náš mozek. Takže Michaele, okamžitě mi ho vrať! Bereš mi sám sebe.
Michael: Filipe, vydrž. Ještě jeden řez a jsem hotov.
Filip: Jé…
Michael: Pokud chcete něčemu správně porozumět, …
Filip: … tím správně myslí Michael „vědecky“, …
Michael: … pak musíte prozkoumat strukturu, tedy stavbu té věci.
Filip: A dnes chceme prozkoumat nejsložitější strukturu v nám známém vesmíru – tedy náš mozek.
Tereza: Přiznáváme, není to zcela originální nápad. Mozek zkoumali už mnozí zvídaví před námi.
Filip: A tak pro začátek můžeme směle proniknout až k základům mozku. Díky jeho podrobnému rozkládacímu modelu.
Tereza: Uprostřed našeho mozku je mozkový kmen. Je to vývojově nejstarší část mozku.
Filip: Řídí mnoho základních tělesných funkcí, jako je srdeční tep, krevní tlak, dýchání.
Tereza: Na tyto činnosti nemusíme vůbec myslet. Prostě běží samy, automaticky.
Tereza: V této známé budově Elektrických podniků z třicátých let minulého století v Praze Holešovicích dnes sídlí Kulturní centrum Vltavská. V suterénu tu najdete také Brmlab.
Filip: Je to sdružení mladých lidí z různých oborů, jejichž zájmy přerostly do posedlosti po poznání.
Michael: Tak já jsem připravený. Petro, je to na tobě. Vkládám se do tvých rukou.
Tereza: A právě mladí biologové a fyziologové z Brmlabu se stali prostředníky při poznávání našich mozků.
Tereza: Na mozkový kmen navazuje thalamus. Tato párová struktura má tvar malých ležících vajíček.
Filip: Je to hlavní přepojovací stanice všech podnětů, které přicházejí z našich smyslů – kromě čichu. Přijímá, třídí a předzpracovává smyslové informace a předává je do mozkové kůry.
Michael: A co to je?
Tereza: Elektrody elektroencefalografu – EEG – z povrchu Michaelovy hlavy se napojují na bezdrátový přenos dat do počítače.
Filip: Nad thalamem se nachází hippocampus. Esovitě tvarovaná součást koncového mozku je starou částí mozkové kůry.
Tereza: Hippocampus zajištuje orientaci v prostoru, tvorbu paměti a vybavování vzpomínek.
Filip: Při jeho poškození si už nic nového nezapamatujete.
Jaroslava Janovičová, Brmlab: Epilespií netrpíš?
Michael: Netrpím.
Jaroslava Janovičová, Brmlab: Nějaké záchvaty, bolesti hlavy?
Michael: Ne.
Jaroslava Janovičová, Brmlab: Dobře. Na ruku ti teď připnu takový kolík, nazývá se to pulzní oximetr. Snímá to poměr kyslílku v krvi. A uvidíme i tvoji srdeční činnost, jo?
Michael: Dobře.
Jaroslava Janovičová, Brmlab: Kluci, můžeme.
Petr Navrátil, Brmlab: Nastavíme si citlivost.
Tereza: Michael je připraven. Ale o jaký pokus vlastně půjde?
Filip: Malý mozek – mozeček – se nachází pod zadní částí obou polokoulí, tedy hemisfér koncového mozku. Jeho závity jsou však menší a pravidelně uspořádány.
Tereza: Mozeček koordinuje pohyby těla a stará se o zachování vzpřímeného postoje a rovnováhy.
Petr Navrátil, Brmlab: Nahrávání běží.
Tomáš Suchan, Brmlab: 15,1. Přesněji ti to nedám.
Petr Navrátil, Brmlab: Barva červená, intenzita nejvyšší.
Tomáš Suchan, Brmlab: Michaele, můžu? Neotvírej oči, jo?
Petr Navrátil, Brmlab: Dobrý, můžeme. A už nabíhá.
Tereza: Náš první pokus se týká činnosti zrakového centra a jeho reakce na vnější podněty. V tomto případě to jsou intenzivní světelné záblesky.
Filip: Kde sídlí centrum našeho zraku? Je to jedno z mnoha center, která se nacházejí na povrchu obou mozkových hemisfér.
Tereza: Snad nejdůležitější částí mozku je jeho čelní lalok. Tam sídlí naše osobnost, vědomí toho, kdo jsme.
Filip: Spánkový lalok – centrum paměti a učení, jazykové schopnosti.
Tereza: Čelní lalok na temeni hlavy – centrum hybnosti – motoriky.
Filip: Týlní lalok – zpracování informací od smyslů.
Tereza: V týlním laloku je i naše zrakové centrum.
Filip: Před Michaelovýma očima bliká červené světlo patnáctkrát za sekundu.
Petr Navrátil, Brmlab: Tady kolem 15 Hz se nám začnou slaďovat frekvence na těch patnácti, na tu stimulační frekvenci. To samé se děje na polovině frekvence, na sedmi a půl…
Tereza: Pomocí světelných záblesků stimulujeme Michaelův mozek. Co v něm vlastně stimulujeme?
Filip: Náš mozek tvoří asi bilión neuronů – nervových buněk a podpůrných buněk – glií. Neurony jsou navzájem propojeny synapsemi.
Tereza: Mezi nervovými spoji mozku probíhá neustále bezpočet nervových vzruchů, nepatrných elektrických signálů.
Filip: Mozek jako celek se projevuje čtyřmi druhy mozkových vln. Každé mají odlišnou frekvenci. Od pozornosti po hluboký spánek.
Filip: Lidský mozek představuje dvě procenta naší celkové hmotnosti. Přesto je mu určeno celých patnáct procent krve, kterou do našeho těla vhání srdce.
Tereza: Když fyziologové z Brmlabu ovlivní Michaelův mozek světelnými záblesky, mozek se na ně začne ladit.
Filip: Nejprve to bylo na jedinou frekvencí 15 Hertzů. Ale teď mozek svou frekvencí následuje klesající rychlost světelného blikání.
Petr Navrátil, Brmlab: Tady je vidět nějaká desynchronizace, jak nám Michael hýbe nohama.
Tereza: Když spíte, myslíte, že mozek spí taky? Velký omyl. I během spánku probíhá v mozku spousta aktivit.
Filip: Třídí se a ukládají informace, přijaté během denního bdění. A jedním z jejich projevů jsou naše sny.
Tereza: Michaela teď na pokusném lehátku vystřídal Filip. V tomto experimentu se pokusíme ovlivnit Filipův sen.
Filip: Projevuje se chorobná závislost spáčů, mezi něž patřím i já, na struktuře jejich mozku? Naštěstí tady máme paní doktorku Němcovou a mozek je její oblast.
MUDr. Veronika Němcová, CSc., Anatomický ústav 1. Lekařské fakulty UK: Nás nejvíce zajímala velikost hlubokých mozkových struktur, jako jsou bazální ganglia, například tady – gaudeatum putamen nebo amygdala. Zde vidíme hippocampus. Měřili jsme je na snímcích magnetické rezonance a zjistili jsme, že například u Alzheimerovy nebo Parkinsonovy choroby jsou menší. A amygdala se zmenšuje také u narkolepsie, což je chorobná spavost.
Tereza: Zatímco u Michaela experimentátoři sledovali především funkci mozku, u Filipa se sleduje také srdeční puls, tlak, zásobení krve kyslíkem a dýchání.
Filip: Jaký tedy bude obrázek činnosti mého mozku?
Petr Navrátil, Brmlab: Tady jsou vlastně čistá, nefiltrovaná data. Jeden a druhý kanál. Tady běží mozkové vlny, vlastně jejich amplituda od delty až po gamu. Například modrá je alfa. Tady je spektrogram, máme tu frekvenic od nula Hertzů až po 45 Hz – tady nahoře. Čím je ta barva světlejší, tím vyšší je aktivita v daném frekvenčním pásmu.
Tereza: Filip se ponořil do spánku. Jeho mozek má převážnou frekvenci kolem 8 Hertzů. To odpovídá mozkovým alfa-vlnám.
Filip: Z celkového množství kyslíku, který spotřebuje naše tělo, připadá jen na mozek celá pětina. A z celkového množství energie, kterou spotřebujeme, je čtvrtina určena jen pro mozek.
Petr Navrátil, Brmlab: Vlož ruce do krabice.
Michael: OK.
Petr Navrátil, Brmlab: Trochu nahni hlavu, abys mohl sledovat ruku v tom zrcadle.
Michael: Ano.
Petr Navrátil, Brmlab: A sleduj obraz.
Filip: A tento experiment jsme vybrali proto, že si jej bez potíží můžete vyzkoušet sami doma. Stačí jen lepenková krabice a do ní jednostranné zrcadlo, které ji rozdělí na dvě poloviny.
Tereza: Nejprve pohybujete synchronně oběma rukama a po chvíli jednou z nich přestanete. Tu ruku v klidu ale musíte sledovat přes zrcadlo.
Filip: Což ve skutečnosti je obraz ruky stále se hýbající. V ruce, která zůstane v klidu, budete aspoň na okamžik pociťovat, jako by se hýbala.
Michael: Takhle?
Petr Navrátil, Brmlab: Takhle.
Michael: Dobře.
Petr Navrátil, Brmlab: A zase budeš hýbat těma rukama synchronně.
Michael: A zase se mám dívat …
Petr Navrátil, Brmlab: Zase sledovat odraz. Tentokrát ta iluze by neměla být omezena na kousek ruky, ale na ruku celou. Ten tvar ruky by měl být přirozený. Kdyby ruka vypadala jako zloměná, mozek to nevezme.
Michael: Tak skutečně můj mozek si myslí, že mám obě ruce v krabici. Ale ve skutečnosti je to trochu jinak. Je to z poloviny jinak. Ale je to takový zvláštní pocit. Jako že hýbám oběma rukama v krabici, i když tam mám jenom jednu.
Tereza: Sami jsme ani netušili, jak báječným objektem experimentů může být náš vlastní mozek!
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough