Co jeszcze skrywa przed nami mózg?
I pomyśleć, że wszystko to, co czyni nas ludźmi, mieści się w 1,4 kg żółtawej tkanki, która tworzy ludzki mózg. To właśnie tutaj powstają nasze myśli, tu odczuwamy dwa najsilniejsze uczucia, jakimi są miłość i nienawiść, tu rodzą się najbardziej kreatywne i najbardziej okrutne idee znane ludzkości. Ta struktura, która wizualnie przypomina duży orzech włoski, stanowi też najbardziej złożony narząd stworzony przez naturę. W mózgu znajduje się około 86 mld neuronów, czyli komórek nerwowych, które dla naszego przeżycia i rozwoju muszą powstać we właściwym momencie, ulec migracji w określone miejsce i stworzyć odpowiednie połączenia.
Zrozumienie, jak dokładnie rozwija się i funkcjonuje ludzki mózg, jest największym wyzwaniem współczesnej biologii. Większość tego, czego dowiedzieliśmy się na temat tego narządu od czasu narodzin neurobiologii ponad 100 lat temu, pochodzi z eksperymentów przeprowadzanych na zwierzętach – często na myszach albo szczurach. Naukowcy uzasadniają to podejście faktem, że myszy i ludzie mają podobną architekturę mózgu: mają wiele tego samego typu komórek nerwowych, a procesy umysłowe opierają się u nich na wykorzystywaniu zasadniczo tych samych części mózgu. Jednak ludzie i gryzonie różnią się pod jednym kluczowym względem. O ile mózg myszy ma gładką powierzchnię, o tyle mózg człowieka jest silnie pofałdowany. Laikowi ta różnica może wydawać się błaha. Neurobiolodzy są jednak przekonani, że właśnie to pofałdowanie odpowiada za całkowicie inne funkcjonowanie ludzkiego mózgu. Dzięki niemu w tej samej objętości może zmieścić się o wiele więcej neuronów. Jest to także rzucająca się w oczy cecha wszystkich „inteligentnych” zwierząt, takich jak małpy, koty, psy czy wieloryby. Specjaliści biologii ewolucyjnej dowiedli, że to pofałdowanie jest wynikową innej różnicy pomiędzy myszami i ludźmi: neurony w wielu częściach mózgu powstają ze szczególnej grupy komórek prekursorowych, które u myszy praktycznie nie występują.
Te różnice mogą tłumaczyć, dlaczego wiele częstych mutacji genetycznych, odpowiedzialnych za poważne zaburzenia neurologiczne u ludzi, wprowadzonych przez naukowców badających mechanizmy chorób u ludzi do mózgów myszy, wywołuje tylko niewielkie skutki. Jeśli te mutacje wpływają na rozwój lub utrzymanie prawidłowej architektury ludzkiego mózgu albo na funkcjonowanie komórek, które występują powszechnie tylko u człowieka, takie badania byłyby skazane na niepowodzenie. Ta wyjątkowa cecha ludzkiego mózgu może więc być jedną z przyczyn, dla których badania na gryzoniach nie przyniosły skutecznych metod leczenia takich chorób mózgu, jak schizofrenia, padaczka i autyzm.
Poznanie różnic między mózgami myszy i ludzi skłoniło badaczy do poszukiwania przydatniejszych metod przeprowadzania eksperymentalnych badań neurobiologicznych. Nie tak dawno odkryto nową ekscytującą metodę. Mówimy tu o hodowli największych części rozwijającego się mózgu w miniaturze, na szalkach laboratoryjnych. Te struktury mózgowe, nazywane organoidami, stanowią dla neurobiologów model ludzkiego mózgu, który powinien dostarczyć informacji niemożliwych do uzyskania na podstawie badań prowadzonych na myszach. Naukowcy mogą obserwować, co dzieje się, kiedy taki minimózg jest, na przykład, poddawany działaniu wirusa Zika, który może zaburzać rozwój tego narządu u płodu noszonego przez zarażoną kobietę, albo jeśli zostanie metodami inżynierii genetycznej poddany modyfikacjom, naśladującym wpływ choroby neurologicznej.
Zadziwiające jest to, jak wiele nawet tak niewielki mózg może powiedzieć nam o człowieku. I choć każde kolejne badania i eksperymenty stanowią krok w przód i otwierają przed naukowcami nowe możliwości, to z pewnością nigdy nie uda nam się do końca zgłębić tajemnic, jakie skrywa w sobie ten wyjątkowy narząd.