Każdy ludzki mózg dzięki neuronalnym połączeniom ma unikalną budowę i aktywność. Choć wzory tych połączeń zmieniają się w czasie – to pozwalają rozpoznać poszczególnych ludzi i diagnozować choroby.
Enrico Amico z Politechniki Federalnej w Lozannie (Szwajcaria) twierdzi, że mózg człowieka jest w pewnym sensie jak odcisk palca. „W mojej pracy badam sieci i połączenia działające w mózgu, szczególnie związki między różnymi jego rejonami. Chcę w ten sposób lepiej zrozumieć, jak to wszystko działa” – mówi autor publikacji, która ukazała się w piśmie „Science Advances”.
„Używamy głównie skanów MRI, które mierzą aktywność mózgu w pewnym okresie czasu” – wyjaśnia. Na podstawie tych skanów badacz ze swoim zespołem tworzy grafy, które w postaci kolorowych macierzy reprezentują aktywność mózgu danej osoby.
„Cała potrzebna nam informacja jest zawarta w tych grafach nazywanych funkcjonalnym konektomem mózgu” – mówi naukowiec.
To jakby mapa sieci neuronów w mózgu człowieka. Można z niej np. wyczytać, co dana osoba robiła w czasie badania – czy np. odpoczywała, czy zajmowała się jakimś zadaniem.
Kilka lat temu już zespół z Yale University zauważył, że każdy ma unikalny wzór tego rodzaju. Analizując dwa grafy tworzone w odstępie kilku dni badacze byli w stanie identyfikować ochotników z 95-procentową dokładnością. „To robi wrażenie, ponieważ do zidentyfikowania osób posłużył tylko funkcjonalny konektom, który w zasadzie jest przedstawionym w postaci punktacji zbiorem powiązań” – mówi dr Amico.
Badacz ze Szwajcarii postanowił pójść o krok dalej. „Do tej pory naukowcy określali mózgowe +odciski palców+ na podstawie dwóch skanów MRI, które zajmowały stosunkowo długi czas. Czy takie odciski palców można uzyskać na przykład w pięć sekund, czy trzeba czekać dłużej? Co, jeśli odciski palców różnych części mózgu pojawią się w różnym czasie? Nikt nie znał odpowiedzi, więc przetestowaliśmy różne skale czasowe, aby sprawdzić, co się stanie” – opowiada badacz.
Jego prace pozwoliły skrócić czas testów do jednej minuty i 40 sekund. „Zdaliśmy sobie sprawę, iż informację potrzebną do stworzenia odcisku palca mózgu można uzyskać w krótkim czasie” – mówi dr Amico. – „Nie ma potrzeby mierzenia aktywności mózgu na przykład przez 5 minut. Krótszy czas też wystarczy”.
Jego badania wskazały też, że części mózgu odpowiedzialne za przetwarzanie bodźców z narządów zmysłów, szczególnie odpowiadające za ruchy oczu i przetwarzanie informacji wzrokowych. Z czasem swoje unikalne wzory zaczyna też ujawniać przednia część kory mózgowej.
Odkrycia te mogą w niedalekiej przyszłości znaleźć ważne zastosowania w medycynie.
W kolejnych badaniach szwajcarski zespół chce porównywać mózgowe odciski palców osób zdrowych oraz cierpiących na chorobę Alzheimera.
„Nasze wstępne wyniki wskazują na to, że cechy, które czynią każdy mózg unikalnym, powoli zacierają się w ramach postępowania choroby. Coraz trudniej jest zidentyfikować takie osoby na podstawie ich konektomów. To tak, jakby osoba z chorobą Alzheimera traciła tożsamość swojego mózgu” – wyjaśnia specjalista.
W podobny sposób można więc prawdopodobnie diagnozować także inne zaburzenia neurologiczne, np. autyzm, udar czy nawet uzależnienie od narkotyków. „To kolejny mały krok w stronę zrozumienia, co czyni nas wyjątkowymi. Możliwości, jakie ten wgląd niesie są jednak nieograniczone” – twierdzi dr Amico. (PAP)
Marek Matacz
