- Vědci vytvořili nejpodrobnější mapu lidské temporální kůry a odhalili neznámý typ neuronů
- Vzorek o objemu 1 mm³ obsahuje neuvěřitelných 1400 terabajtů dat
- Temporální kůra lidského mozku obsahuje méně neuronů, než je v myším mozku
Lidský mozek je neuvěřitelně komplexní orgán, zodpovědný za širokou škálu funkcí, od myšlení a učení až po pohyb a emocionální prožívání. Pro úplné pochopení jeho fungování je nezbytné znát jeho strukturu, a to až do nejjemnější úrovně, včetně detailů jednotlivých buněk a jejich propojení. Vědci se ponořili do hlubin lidského mozku a vytvořili nejpodrobnější mapu jeho struktury, kterou dosud známe. Konkrétně se jedná o rekonstrukci lidské temporální kůry. Tato oblast mozku je zodpovědná za zpracování sluchových a jazykových informací.
1 mm³ mozkové tkáně má paměť jako 1400 počítačů!
Získaná mapa této oblasti mozku odkrývá fascinující detaily, které dříve unikaly našemu poznání. Autoři studie jsou obzvláště nadšeni z objevu vzácného, ale silného souboru axonů (výběžků nervových buněk), které jsou propojeny padesátkou synapsí. Toto spojení představuje dosud nevídanou úroveň komplexity v mikrostruktuře mozku. Za zmínku také stojí, že získaný vzorek o objemu 1 mm³ obsahuje přes 1400 terabajtů dat. Pokud bychom vycházeli z toho, že průměrný počítač dnes disponuje terabajtovým úložištěm, má plocha mozku o velikosti špendlíkové hlavičky prostor pro uložení dat jako 1400 počítačů.
Kromě těchto fascinujících nálezů mapa lidského mozku odhaluje i další zvláštnosti v mozkové tkáni. Vědci narazili na axony, které se shlukují do spirálových vírů, čímž vytváří unikátní struktury. Zatím není jasné, zda se jedná o běžný jev v lidském mozku, nebo o patologický proces související s epilepsií, což však naznačuje, že by se mohlo jednat o projev neurologického onemocnění. Zřejmě tomu i tak bude, vzorek lidské mozkové kůry byl odebrán z přední části středního temporálního gyru ženy, které bylo v době operace 45 let.
Tento vzorek o objemu něco málo přes 1 mm³ byl odstraněn, aby se lékaři dostali k epileptickému ohnisku v hipokampu. Musíme také zmínit, že celková tloušťka odebraného vzorku byla pouze 170 μm. Odebraný vzorek byl následně obarven těžkými kovy a zalit do pryskyřice. Z takto malého vzorku bylo nasbíráno 5019 řezů o průměrné tloušťce 33,9 nm, což celkově dává tloušťku přibližně 170 μm.
Glie – gliové buňky jsou podpůrné buňky v nervovém systému. Na rozdíl od neuronů, které jsou hlavními nositeli elektrických signálů v mozku a míše, glie mají nespočet podpůrných funkcí, které jsou nezbytné pro správné fungování nervové tkáně.
Další výsledky přinesly překvapivé zjištění, že hustota neuronů v této oblasti je mnohem nižší, než se dříve předpokládalo. Analýza ukázala, že celková hustota neuronů v temporální kůře je přibližně 16 000 buněk na milimetr krychlový (mm³). Toto číslo je asi o třetinu nižší než dřívější odhady z optické mikroskopie, které uváděly hustotu až 48 000 neuronů/mm³.
Rozdíl naznačuje, že předchozí metody mohly hustotu neuronů přeceňovat. Nízká hustota neuronů v temporální kůře je v ostrém kontrastu s hustotou v asociační kůře myši, která je téměř 10krát vyšší. To naznačuje, že v buněčném složení lidské a myší mozkové tkáně existují značné rozdíly, které by mohly souviset s jejich odlišnou funkcí a kognitivními schopnostmi.
Až 150 milionů synapsí na kubický milimetr
Nová studie také odhalila unikátní poznatky o počtu a typech synapsí v lidské mozkové kůře. Vědci napočítali až 150 milionů synapsí v průměrném kubickém milimetru lidské mozkové kůry. Toto ohromující číslo zdůrazňuje komplexitu mozku a obrovský počet spojení, která umožňují jeho fungování.
Synapse, nazývané také nervové spoje, jsou mikroskopické struktury, které slouží k přenosu informací mezi neurony v mozku a nervovém systému.
Dva hlavní typy synapsí, excitační a inhibiční, hrají klíčovou roli v regulaci neuronové aktivity. Excitační synapse aktivují cílový neuron, čímž zvyšují pravděpodobnost, že tento neuron vyšle signál do dalších částí mozku. Můžeme si to představit jako tlačítko „zapnout“, které spustí kaskádu neuronové aktivity. Naopak inhibiční synapse brzdí aktivitu cílového neuronu. To znamená, že snižují pravděpodobnost, že se neuron aktivuje a přenese signál. Můžeme si to představit jako tlačítko „vypnout“, které tlumí neuronovou aktivitu.
Vzájemná rovnováha mezi excitačními a inhibičními synapsemi je rozhodující pro správné fungování mozku. Pokud převládá excitace, může to vést k nadměrné aktivaci neuronů, která může vyústit v epileptické záchvaty nebo jiné neurologické poruchy. Pokud naopak převládá inhibice, může to způsobit letargii, nadměrnou únavu a další kognitivní poruchy.
Obrovské množství dalších snímků mozku získaných při nejnovějším mapování si můžete prohlédnout v této galerii.
