Nasze mózgi chcą wiedzieć o sobie więcej. Cyfrowa biblioteka mózgów ułatwi badania
Ludzki mózg jest badany od zarania dziejów, a od przynajmniej 300 lat tkanka jest badana i przechowywana w postaci różnego typu preparatów. Mózg to jeden z najtrudniejszych organów, z jakimi zdarza się pracować – ponad kilogramowy kawałek dziwnej galaretki bardzo trudno się kroi i łatwo można go uszkodzić. Na opracowanie metody przechowywania trzeba było sporo czasu, ale jest już możliwe utwardzanie tkanki, precyzyjne krojenie jej i badanie fragmentów.
Do badań nad funkcjami części mózgu i nad chorobami atakującymi tylko pewne fragmenty często wystarczy wycinek tkanki. Naukowcy mogą zamówić potrzebny wycinek z banku (na przykład na Harvardzie lub w Kolumbii, gdzie przechowywane są mózgi do badań nad chorobą Alzheimera) i głęboko zamrożony zostanie im dostarczony. System jest praktyczny, ale nie spełni wymagań wszystkich badaczy.
Świętym Graalem neuroanatomów jest zrozumienie funkcjonowania mózgu jako całości, więc zamawianie fragmentów nie wchodzi tu w grę. Aby przeanalizować ścieżki połączeń nerwowych muszą oni mieć do czynienia z kompletnym narządem, który należał do jednej osoby. Dlatego właśnie Obserwatorium Mózgu przy Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego tworzy cyfrowe mapy mózgów. Modele będą znajdować się w cyfrowej bibliotece, z której będą mogli korzystać wszyscy zainteresowani. Pomysłodawcy inicjatywy mają nadzieję, że uda im się zebrać tysiące portretów neurologicznych różnych osób, które będą odzwierciedlać populację ludzi. Dzięki czemu lekarze będą mogli skuteczniej szukać sposobów leczenia pewnych schodzeń neurologicznych. Przykład Map Google pokazał ponadto, że wolny dostęp do takich informacji może mieć niespodziewane konsekwencje – przypadkowy amator może odkryć coś ciekawego.
Obrazy mózgów, jakie zbiera biblioteka, są dostatecznie szczegółowe, by widać na nich było pojedyncze neurony – komórki mające 2-3 mikrony grubości (połowa średnicy czerwonej krwinki). Dzięki temu można „zajrzeć” wgłąb struktury komórkowej mózgu z dużo większą dokładnością i na więcej sposobów, niż pozwala popularny rezonans magnetyczny.
Jak powstaje taki obraz? Niestety dawca skanowanego narządu najpierw musi się z nim rozstać. Proces jest bardzo czasochłonny i wymaga ogromnej dbałości o szczegóły. W siedzibie Obserwatorium mózg jest krojony mikrotomem na około 2,5 tysiąca plasterków o grubości 70 mikronów każdy. Proces ten nie jest bezobsługowy – co kilkaset cięć należy wymienić ostrze, a ponadto trzeba odpowiednio zaopiekować się każdym z plasterków. Przygotowanie w ten sposób jednego mózgu zajmuje ponad 50 godzin. W październiku 2009 roku można było oglądać cały proces na żywo przez Internet.
Plasterki mózgu należy odpowiednio zabarwić (stąd niebieskie neurony) i można przystąpić do fotografowania. Jeden piksel matrycy aparatu odpowiada obszarowi o rozmiarze 0,37×0,37 mikrona, więc neurony widać dość wyraźnie. Zdjęcia są następnie „zszywane” w jedną ogromną panoramę, co w przypadku tych największych plastrów (od ucha do ucha) zajmuje nawet dobę. Pierwszym mózgiem, jaki znalazł się w bibliotece, jest narząd znany jako H.M. – należał do Henry'ego Molaisona, prawdopodobnie najsławniejszego człowieka, który cierpiał na amnezję.
Efekty pracy są dostępne dla wszystkich, którzy o to poproszą. Aby zyskać dostęp do danych, należy wypełnić formularz, w tym podać cel badań oraz informacje o instytucji, na której są prowadzone. Jeden z plasterków mózgu Henry'ego można obejrzeć na stronie promującej bibliotekę. Nawigacja po nim wyda się znajoma wszystkim, którzy korzystali kiedyś z Map Google. W planach jest także tworzenie plastikowych modeli na bazie zdjęć.
Biblioteka otrzymała już deklaracje przekazania 360 mózgów, ale to wciąż za mało, by jej misja mogła być spełniona. Wraz z mózgami dawcy przekazują historie swojego życia, dzięki czemu można zobaczyć wpływ pewnych wydarzeń na anatomię narządu. Obecnie wszystkie działania prowadzone są w niczym nie wyróżniającym się budynku uniwersytetu, ale niebawem znajdzie się dla nich nowe lokum. Działalność Obserwatorium zostanie przeniesiona pod skrzydła organizacji non-profit Institute for Brain and Society, którą założył dr Jacopo Annese, obecny kurator biblioteki.