Bliżej zrozumienia funkcji mózgu dzięki metodom inwazyjnym
Wzgórze to niewielka struktura położona pośrodku mózgu. Odgrywa kluczową rolę w przekazywaniu informacji, na przykład łącząc siatkówkę z korą wzrokową. Chociaż wielu naukowców uważa, że wzgórze odpowiada za znacznie więcej, ale znalezienie dowodów na to od dawna stanowi wyzwanie. „Wzgórze jest raczej trudno dostępną częścią mózgu” — wyjaśnia koordynator projektu DirectThalamus(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Tobias Staudigl z Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Niemczech. „Nie jest to również jednolita struktura, a jej różne części łączą się z różnymi regionami kory mózgowej”. Sprawia to, że wzgórze w ludzkim mózgu jest niezwykle trudne do analizy i pomiaru metodami nieinwazyjnymi. W rezultacie region ten nadal otacza tajemnica.
Rola wzgórza w funkcjach poznawczych
Tutaj pojawia się projekt DirectThalamus. Staudigl i jego zespół przy wsparciu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zamierzają wykorzystać techniki EEG wewnątrzczaszkowego (ang. intracranial EEG, iEEG) oraz połączyć swoje odkrycia z innymi źródłami danych. Mieli nadzieję, że dzięki temu uda się znacznie lepiej zrozumieć rolę wzgórza w funkcjach poznawczych. iEEG u ludzi może być rejestrowane tylko w ramach zabiegu medycznego, w którym elektrody są umieszczane bezpośrednio na mózgu w celu zarejestrowania aktywności elektrycznej. Metoda ta jest głównie wykorzystywana do określenia źródła napadów u osób z padaczką. W projekcie DirectThalamus wykorzystuje się jednak elektrody, które zostały wszczepione do terapii głębokiej stymulacji mózgu. Staudigl wykorzystał tę technikę do bezpośredniego rejestrowania i stymulowania aktywności wzgórza u pacjentów. „Byliśmy w stanie scharakteryzować bardzo podstawową elektrofizjologię mózgu, co w innym przypadku nie byłoby możliwe” — mówi. „Na przykład przyjrzeliśmy się rytmom snu. Na pewnych etapach snu występują szczególne oscylacje, które uważa się za generowane we wzgórzu, ale wiele aspektów tych rytmów jest całkowicie nieznanych, w szczególności u ludzi”.
Oscylacje mózgu w centralnym wzgórzu
Staudigl i jego zespół byli w stanie scharakteryzować te oscylacje i znaleźli dowody na to, że niektóre rytmy wzgórza rzeczywiście wpływają na rytmy korowe. Innymi słowy, wzgórze wydaje się przejmować inicjatywę w sytuacjach, w których według założeń tradycyjnych modeli rządzi kora mózgowa. „Odkryliśmy również oscylację mózgu w centralnym wzgórzu, która nie została wcześniej opisana, co jest bardzo ekscytujące” — zauważa Staudigl. „Interesujące jest to, że rytm ten występuje podczas czuwania i snu REM (ang. rapid eye movement), ale nie podczas NREM (ang. non-rapid eye movement). Być może to rytm, który łączy te dwa stany świadomości”.
Leczenie padaczki i innych zaburzeń neurologicznych
Projekt ten ma ogromne znaczenie, ponieważ dostarcza przekonujących dowodów na to, że wzgórze nie tylko przekazuje informacje. Staudigl przyznaje jednak, że pozostaje wiele badań podstawowych do przeprowadzenia dotyczących tych kwestii. „Dane już są, teraz trzeba je wykorzystać i opisać” — dodaje. „Pozwoli to nam uzyskać bardziej kompleksowe spojrzenie na naukę o mózgu i pomoże nam odejść od obecnego nadmiernego skupienia się na korze”. Staudigl jest również zainteresowany badaniem potencjału terapeutycznego, jaki może przynieść lepsze zrozumienie działania mózgu. Identyfikacja określonych obszarów mózgu, którymi można manipulować, może pewnego dnia pomóc w udoskonaleniu leczenia padaczki i innych zaburzeń neurologicznych.
