Prelomový výskum odhaľuje, ako aktivita mozgu počas spánku prezrádza skryté neurologické problémy

Tvoj mozog nikdy nespí. Ani vtedy, keď si myslíš, že oddychuješ. Počas spánku sa v ňom odohrávajú zložité procesy, ktoré môžu odhaliť začiatky vážnych ochorení skôr, ako sa prejavia prvé príznaky. Neurovedkyňa Karolína Armonaitė z Kaunovskej technologickej univerzity v Litve odhalila, ako využiť túto neustálu aktivitu na lepšie pochopenie fungovania mozgu.

„Presnejšie porozumenie tomu, čo sa deje v rôznych oblastiach mozgovej kôry počas spánku, pomáha diagnostikovať poruchy spánku a neurologické ochorenia presnejšie,“ vysvetľuje vedkyňa. Jej výskum ukazuje, že mozgová kôra nie je jednotná – rôzne oblasti sa správajú odlišne podľa toho, či si bdelý, spíš, alebo sa nachádzaš v prechodovom stave.

Informuje o tom web News-Medical.

Elektrické signály odhaľujú skryté choroby

Schizofrénia sa vyznačuje narušenou synchronizáciou medzi rôznymi oblasťami mozgu. Alzheimerova choroba začína veľmi jemnými funkčnými zmenami v jednej oblasti kôry, ešte predtým, ako sa objavia viditeľné príznaky. Práve preto je dôležité rozlišovať funkčné oblasti mozgovej kôry a sledovať ich elektrickú aktivitu.

Armonaitė sa zameriava na rozdelenie mozgovej kôry – metódu, ktorá umožňuje rozdeliť mozog do funkčných oblastí. „Môžeme identifikovať oblasti mozgovej kôry len na základe ich elektrickej aktivity, nielen pri absencii vonkajších podnetov, ale aj počas rôznych fáz spánku,“ opisuje svoje zistenia.

Hlbšie porozumenie fungovania mozgu aj počas odpočinku je kľúčové pre diagnostiku a prevenciu neurologických aj spánkových porúch. Vedkyňa analyzovala signály priamo z mozgu 55 pacientov pomocou vnútro-lebečnej elektroencefalografie. Tieto dáta sú mimoriadne vzácne, pretože sa zbierajú len počas neurochirurgických zákrokov, typicky pri liečbe epilepsie odolnej voči liekom.

Mapovanie mozgu: od histórie k budúcnosti

Výskum rozdelenia mozgovej kôry má svoje korene v začiatku 20. storočia. Nemecký neurovedec Korbinian Brodmann vtedy definoval 52 odlišných oblastí ľudskej mozgovej kôry, známych ako Brodmannove oblasti. Táto mapa mozgovej kôry sa dodnes používa v klinickej praxi aj vo vedeckom výskume.

Rozlišovanie medzi kôrou a ostatnými štruktúrami mozgu umožňuje prepojiť konkrétne oblasti s konkrétnymi funkciami. Zrak, reč, motorické schopnosti či ukladanie dlhodobých spomienok – každá z týchto funkcií má svoje miesto v mozgu. Keď vieme, ktoré oblasti zodpovedajú za určité behaviorálne alebo zmyslové aspekty, lepšie chápeme, ako rôzne neurologické poruchy ovplyvňujú tieto funkcie.

Parkinsonova choroba súvisí s degeneráciou „substantia nigra“ – štruktúry v hlbokej oblasti mozgu zodpovednej za kontrolu pohybu. Poškodenie tejto oblasti vedie k typickým príznakom choroby, ako sú trasenie alebo spomalenie pohybu. Presná identifikácia postihnutej oblasti mozgu umožňuje plánovanie cielených intervencií, ako je neurostimulácia, ktorá úspešne zmierňuje príznaky choroby.

Nové metódy pre presnejšiu diagnostiku

Armonaitė objavila výpočtové metódy, ktoré umožňujú spresniť rozdelenie mozgovej kôry podľa elektrickej aktivity rôznych oblastí. Začala analýzou najjasnejšie definovaných oblastí – senzorických, motorických a sluchových, ktorých funkcie sú najlepšie preskúmané.

„Často počúvame o neurodegeneratívnych poruchách a hľadaní ich biomarkerov pre včasnú diagnostiku. Ale otázka, ktorá ma zaujímala najviac, bola: ako funguje zdravý mozog? A môžeme detegovať markery jeho aktivity počas odpočinku?“ vysvetľuje vedkyňa. Aj pri absencii vonkajších podnetov mozog zostáva aktívny. Nie je to len chaotický šum, ale množstvo zakódovaných informácií v elektrických signáloch prenášaných medzi neurónmi.

Výskum môže viesť k vytvoreniu digitálnych modelov kôrových oblastí – ich digitálnych dvojníkov. Keď poznáme bunkovú štruktúru, interakcie a elektrické parametre, môžeme simulovať, ako by taká oblasť reagovala napríklad na elektrickú stimuláciu. „To by mohlo prispieť k vývoju personalizovaných neurologických terapií,“ dodáva Armonaitė.

Revolúcia v liečbe spánkových porúch

Praktické využitie výskumu ľudského mozgu počas odpočinku môže zmeniť diagnostiku spánkových porúch. Zatiaľ čo väčšina metód posudzuje spánok pomerne všeobecne, podrobné štúdium aktivity kôrových oblastí pomôže presnejšie identifikovať, ktoré oblasti mozgu fungujú odlišne a prečo.

Spánok môže vyzerať ako pasívny stav, ale je to veľmi dynamický proces zahŕňajúci konsolidáciu informácií, metabolické čistenie a reorganizáciu synapsií. Jemné zmeny v neurálnej aktivite počas spánku môžu tiež naznačovať začiatok neurodegeneratívnych procesov.

Ak vieme, ako sa má zdravá mozgová kôra správať v rôznych stavoch alebo funkčných úlohách, môžeme hľadať odchýlky od tohto normálneho vzorca. To pomáha odhaliť chorobu skôr, ako prejaví jasné príznaky. Okrem včasnej diagnostiky a prevencie to prispieva aj k hlbšiemu porozumeniu mechanizmu samotných chorôb.

Budúcnosť neurologickej diagnostiky leží v schopnosti čítať jemné zmeny v mozgovej aktivite ešte predtým, ako sa choroba plne prejaví. Výskum otvára nové možnosti nielen pre liečbu existujúcich pacientov, ale aj pre prevenciu u zdravých ľudí. 

Čítaj viac z kategórie: Zaujímavosti