fbpx

Čím více toho neurologové vědí o našem mozku, tím větší možnosti se před nimi otevírají. Nyní se jejich výzkum soustředí na hlavní tři vize. S pomocí nanobotů nahradit neuronová propojení, a léčit tak například Parkinsonovu nemoc, propojit lidský mozek se zvířecím, čímž bychom mohli třeba čichat jako pes, a nakonec bychom měli dokázat i sdílet myšlenky a zkušenosti, které získal někdo jiný

Zveřejněno: 27. 5. 2021

Zdá se, že neurověda nabírá na obrátkách a má před sebou velice zajímavou budoucnost. A lidstvo s ní. Je tomu tak hlavně díky pokroku v technologiích a obrovskému zvýšení kapacity počítačů, které generují nebývalý příval informací. „Máme mnohem více dat, než jsme kdy měli,“ konstatuje neurolog Christof Koch z Allenova institutu v Seattlu. Co všechno tedy neurologové díky technologiím s našimi mozky brzy dokážou?

Studium obrovského množství nervových spojení, která přesouvají informace z jedné části mozku do druhé, vedlo k vytvoření komplexního atlasu komunikačních systémů mozku, známého jako konektom. „Tento atlas poskytuje realističtější obrázek než rané práce, které zdůrazňovaly role určitých oblastí mozku před jejich spojením,“ přibližuje neurolog Michael D. Fox, který řídí Centrum pro terapii neuronové sítě v Brigham and Women’s Hospital v Bostonu.

Vědci již začínají používat mozkové mapy k léčbě poruch, jako je Parkinsonova choroba, obsedantně-kompulzivní porucha a deprese.

„S konektomem, schématem zapojení lidského mozku, jsme dostali prostředky a nástroje, abychom se na mozek mohli začít dívat jinak, a máme také nástroje pro zásah a modulaci těchto spojení,“ říká Fox. Vědci již začínají používat mozkové mapy k léčbě poruch, jako je Parkinsonova choroba, obsedantně-kompulzivní porucha a deprese. „Cíl je velkolepý, ale ne nereálný,“ myslí Michael D. Fox. „Dokážeme to. Můj odhad je, že tak za deset let.“ 

Sářina neuronová síť

K ilustraci toho, jak by mohla neurověda pokročit, přinesl magazín Science News tři fiktivní příběhy. V tom prvním žena jménem Sára trpěla poporodními depresemi. Jen tak nečinně vysedávala s nepřítomným pohledem v setmělé místnosti, bez zájmu o novorozené dítě. Manžel ji tedy odvezl do Institutu pro neuroprostetika (tj. implantovatelná zařízení určená k nahrazení určitého aspektu centrálního nervového systému), kde jí do cévy v paži zavedli mikroskopické nanoboty. Ty pomocí magnetů lékaři navedli k mozku.

Pak silným pulsem ultrazvuku pootevřeli hematoencefalickou bariéru (bariéra mezi krevním řečištěm a neuronovou sítí) a zde pak nanoboti vytvořili neuronovou síť náhradní v místech, kde Sářiny mozkové obvody selhaly. Systém se v kooperaci s počítačem naučil rozpoznávat počínající deprese a předcházet jim. Miliony nanobotů v jejím mozku tak Sáře vrátily život tím, že její mysli pomohly znovu pracovat. Začala normálně žít, starat se o dceru a vrátila se do práce. Po pěti letech jí v Institutu pro neuroprostetiku nanoboty opačným postupem opět odstranili.

Nobelova cena pro ptáka

Ve druhém příběhu vystupuje Sofie. Není nemocná, její problém je v tom, že jako manažerka švédského institutu Karolinska, který uděluje Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství, bude asistovat švédskému králi při jejím předání. K tomu má dojít zítra a Sofie nemůže spát, protože jeden z těch tří, kteří se o cenu rozdělí, je Harry, šestnáctiletý ořešník americký, tedy pták, který vypadá jako šedivá vrána. Ti druzí dva jsou vědci a jeho trenéři. Jak to přijme veřejnost, laická i odborná, že laureátem Nobelovy ceny je pták?

To, co dokázal mozek ořešníka Harryho, dál inspirovalo neurovědce k tomu, aby umožnili nevidomým orientovat se v prostoru, jako to dělají netopýři.

Nutno ovšem dodat, že ne pták ledajaký. Patří mezi krkavcovité, kteří jsou známí svojí inteligencí, a ořešník se navíc vyznačuje fenomenální pamětí. Vzpomenete si vždycky, kam jste si dali třeba klíče nebo zaparkovali auto před nákupním centrem? To ořešník si ukládá zásoby potravy na více než pět tisíc takových míst (některé prameny uvádějí dvojnásobek) a nemá problém je najít. To upoutalo pozornost neurologů, kteří se rozhodli využít ptačí paměť ve prospěch lidí. 

Jako mladý pták podstoupil Harry několik let intenzivního tréninku (podporovaným jeho oblíbenou pochoutkou, semeny borovice vejmutovky). Pomocí implantovaného mozkového čipu se naučil spojit své nervové signály se signály člověka, který měl potíže s pamětí. I jen několikahodinové propojení stačilo, aby se v tomto případě lidská paměť zlepšila a efekt přetrvával měsíce. To, co dokázal mozek ořešníka Harryho, dál inspirovalo neurovědce k tomu, aby umožnili nevidomým orientovat se v prostoru, jako to dělají netopýři, pomohli lékařům „vyčichat“ různé choroby na způsob psů nebo „cítit chuť rukama,“ jako to umí chobotnice.

Obchod s myšlenkami

Hlavní postava třetího příběhu je Javier. Byl právě vyhozen z kurýrní společnosti, pro niž vytvořil program Signal, který měl finančně motivovat její řidiče, aby jezdili bezpečněji a spolehlivěji, prostě byli nejlepší. Ti během jízdy nosili náhlavní soupravu, která monitorovala jejich mozkovou činnost. Data pak společnost vyhodnocovala a archivovala. Řidiči s bystře reagujícím a soustředěným mozkem získávali automaticky bonusy, což mohli i v autě sledovat na displeji, který zobrazoval výdělky průběžně. 

Řidiči, jejichž mozek vypadal pomalý nebo jevil známky agresivity, nevydělávali navíc nic a místo toho byli varováni. Pokud jejich problémy přetrvávaly, byli propuštěni. Nejdřív to fungovalo výborně, ale časem se počet nehod vrátil na původní úroveň. Ukázalo se, že problém představuje samotný mozek – učí se, nachází kreativní řešení. Mozky řidičů, kteří byli motivováni k udržení určitého typu mozkové činnosti, se rychle naučily tyto signály produkovat, přestože neodpovídaly lepšímu způsobu řízení. 

Javier ve společnosti skončil, ale ta jeho ideu dále rozpracovávala. Začala vyžadovat, aby zaměstnanci používali náhlavní soupravy, i když neřídili. Tyto soupravy pak sbíraly a předávaly do centra údaje, zatímco řidiči jedli, nakupovali nebo si hráli s dětmi. Co víc – monitorovaly data, jak a na jakou hudbu jejich nositelé reagovali, jakou odezvu měla ta která reklama či projev politika. Příslušné údaje pak původně kurýrní služba prodávala těm, kdo nabídli nejvyšší cenu.

Reálné základy budoucnosti

Všechny tři příběhy se sice odehrávají v budoucnosti, ale už dnes mají reálný základ. Nanoboti, které lékaři vpravili do Sářina mozku, mají kořeny v současném výzkumu. Například chemický inženýr a neurovědec Mikhail Shapiro a jeho kolegové z Caltechu pracují na nanorobotech, kteří se toulají po těle a působí jako lékaři.

Rychle přibývají další druhy senzorů. Inženýrka biomedicíny Cynthia Chestek a její tým na University of Michigan vyvíjí elektrody z uhlíkových vláken. „Představte si, že můžete mít v mozku tisíce elektrod bezpečně propojených s neurony,“ přibližuje vizi Cynthia Chestek. Její nepatrné elektrody napájené externím ultrazvukem již mohou zachytit nervovou a svalovou aktivitu u potkanů.

V roce 2019 převzali lidé kontrolu nad mozky šesti potkanů a myšlenkami vedli pohyby zvířat bludištěm.

To, že by pták mohl získat Nobelovu cenu, vyžaduje docela fantazii. Vědci však už dnes přímo propojili více mozků. „Jsme ve dnech ‚Kitty Hawk‘ technologií mozkových rozhraní,“ říká výpočetní neurolog Rajesh Rao z University of Washington v Seattlu, a naráží přitom na jméno místa, odkud bratři Wrightové poprvé vzlétli s letadlem těžším vzduchu. „Přímé spojení mezi mozky je další způsob, jak můžeme učinit skok v naší lidské evoluci.“ 

Rao už uskutečnil přímý „mozkový chat“, kde tři lidé posílali a přijímali zprávy pouze pomocí své mysli, když hráli hru podobnou Tetrisu. V roce 2019 převzali lidé kontrolu nad mozky šesti potkanů a myšlenkami vedli pohyby zvířat bludištěm. Propojení několika mozků má skvělé perspektivy. A nemusí to být ani propojení člověka se zvířetem. Několik chirurgů by takto mohlo například spojit své odborné znalosti pro obzvláště obtížnou operaci.

Co je ještě etické?

Javierův fiktivní program Signal byl vytvořen k externímu získávání informací z mozků řidičů. Dnešní technologie tak daleko zatím není. Na trhu jsou ale již laikům k dispozici mozkové monitorovací systémy vyrobené z elektrod, které měří vnější mozkové vlny metodou elektroencefalografie, a slibují, že získaná data pomohou ke zlepšení soustředění.

Některé kontroverzní experimenty sledovaly školáky, když poslouchali svého učitele. Ze skenů mozku pomocí funkční magnetické rezonance (fMRI) lze získat složité vizuální scény včetně klipů z filmů, které lidé sledovali. Profesor psychologie Jack Gallant a jeho kolegové z Kalifornské univerzity v Berkeley vytvořili podmanivé vizuální scény s využitím dat z mozků lidí, když leželi ve skeneru fMRI. Všechny podobné výzkumy i jejich autoři však musejí počítat s tím, že se zároveň bude rozvíjet debata o tom, co je ještě etické a kde budou ležet etické hranice neurovědy.

Související…

Rostliny si dokážou pamatovat a učit se. Uvědomují si ale samy sebe?
Ivan Verner

foto: Shutterstock, zdroj: Science

Tipy redakce

Provoz elektromobilů ekologický je. Ovšem jejich výroba kvůli bateriím nikoli

Provoz elektromobilů ekologický je. Ovšem jejich výroba kvůli bateriím nikoli

Na konci devatenáctého století představovaly elektromobily špičku tehdejší...

Palivo budoucnosti může vyrobit slunce. Na bázi fotosyntézy

Palivo budoucnosti může vyrobit slunce. Na bázi fotosyntézy

Alternativní zdroje energie jsou oblíbeným zaklínadlem současnosti. Problém je...