Polscy naukowcy pracują nad dokładnym poznaniem funkcji mózgu

Naukowcy w Instytucie Nenckiego Polskiej Akademii Nauk prowadzą badania nad neuroplastycznością, czyli zdolnością mózgu do reorganizacji, która jest kluczowa m.in. dla procesów uczenia się, zapamiętywania czy regeneracji. Mogą one doprowadzić do przełomu w diagnostyce i wsparcia w leczeniu takich zaburzeń i chorób jak choroba Parkinsona, Alzheimera, depresja i schizofrenia.

Prof. dr hab. Agnieszka Dobrzyń, dyrektor Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN
Foto: newseria.pl

Do końca przyszłej dekady choroby te będą jednym z najczęstszych i największych zagrożeń zdrowotnych.

– W obszarze naszych zainteresowań są głównie choroby cywilizacyjne, włączając w to choroby związane z zaburzeniami funkcjonowania mózgu, depresję, schizofrenię czy chorobę Alzheimera – mówi prof. dr hab. Agnieszka Dobrzyń, dyrektor Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

– Jedną z ważniejszych pracowni w Instytucie Nenckiego, zajmujących się zaburzeniami funkcjonowania mózgu człowieka, jest Pracownia Obrazowania Mózgu. Jej głównym narzędziem badawczym jest skaner rezonansu magnetycznego, dzięki któremu przeprowadzamy badania obrazowe mózgu w różnych kontekstach. Te badania dotyczą zarówno stanu fizjologicznego, np. procesu uczenia się, jak i całego spektrum zaburzeń – dodaje prof. Agnieszka Dobrzyń.

Do chorób mózgu zalicza się zarówno te o podłożu neurologicznym, jak stwardnienie rozsiane, choroba Parkinsona, Alzheimera, stwardnienie zanikowe boczne, demencja i padaczka, jak i te o podłożu psychicznym (m.in. depresja, schizofrenia, bezsenność, zaburzenia lękowe). Według prognoz WHO do 2030 roku choroby mózgu będą już jednym z największych zagrożeń zdrowotnych. European Brain Council szacuje, że średnio co trzeci Europejczyk jest lub w przyszłości będzie dotknięty chorobą mózgu (w latach 2005-2010 podwoiła się liczba pacjentów leczonych z ich powodu).

Natomiast Fundacja NeuroPozytywni podaje, że już w tej chwili co trzecia osoba w Polsce cierpi na chorobę mózgu albo ma kogoś bliskiego z takim schorzeniem. Roczny koszt leczenia takich chorób w Europie sięga ok. 800 mld euro (według licznika na stronie EBC od stycznia tego roku przekroczył już 466 mld euro), co oznacza, że są wyższe niż koszty leczenia cukrzycy, chorób nowotworowych i sercowo-naczyniowych razem wziętych. Instytut Nenckiego prowadzi m.in. badania nad neuroplastycznością, czyli zdolnością mózgu do reorganizacji. To funkcja kluczowa dla procesów uczenia się, zapamiętywania i regeneracji. Badania mogą doprowadzić do przełomu w profilaktyce, diagnostyce i leczeniu chorób mózgu.

– Próbujemy odpowiedzieć na pytanie, jak funkcjonuje ludzki mózg w różnym spektrum zachowań. Wykorzystując funkcjonalny rezonans magnetyczny możemy zobrazować mechanizmy neuronalne w czasie, kiedy osoba badana wykonuje określone zadanie. Wyobraźmy sobie unikatową sytuację eksperymentalną – prosimy osobę badaną o przeczytanie fragmentu tekstu albo wykonywanie innego zadania. W tym czasie możemy nieinwazyjnie obserwować co dzieje się w żywym mózgu. Taka wiedza może być wykorzystana między innymi, aby zrozumieć działanie mózgu osób z różnego rodzaju zaburzeniami i żeby skutecznie je leczyć – wyjaśnia dr hab. Artur Marchewka, kierownik Pracowni Obrazowania Mózgu w Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

Głównym narzędziem badawczym, które pozwala obserwować aktywność mózgu podczas rożnych aktywności, jest metoda funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). To tzw. funkcjonalny rezonans magnetyczny, który wychwytuje zmiany poziomu utlenowania krwi i na tej podstawie tworzy mapę aktywacji obszarów mózgu.

– Wykorzystanie metod obrazowania mózgu umożliwia nam obserwowanie, jak zmienia się zarówno struktura jak i funkcja naszego mózgu. W naszych najnowszych badaniach zapraszamy osoby na kilkumiesięczny trening, w trakcie którego uczą się na przykład języka migowego. Patrzymy, co dzieje się w mózgu danej osoby w momencie, kiedy obserwuje znaki, których nie zna, a po kilkunastu tygodniach – kiedy już je rozpoznaje. Kolejnym przykładem są kursy Braille’a, czyli alfabetu, którym posługują się osoby niewidome. W trakcie kursu obrazujemy strukturę i funkcję mózgu, aby zrozumieć mechanizmy neuroplastyczności. Nasze najnowsze wyniki wskazują, że reorganizacja mózgu odbywa się już po kilku tygodniach uczenia się nowej umiejętności – prof. Artur Marchewka.

– Chcemy wspierać działalność badawczą Instytutu Nenckiego poprzez przekazywanie jeszcze nieskomercjalizowanych wersji sekwencji i oprogramowania, aby mogły zostać przetestowane, ale też chcemy wypracowywać wspólnie z Instytutem nowe technologie, sposoby analizy danych przy użyciu rezonansu magnetycznego, tak aby można było je w przyszłości skomercjalizować przy obopólnej korzyści – podkreśla dr Kamil Gorczewski, menadżer współpracy naukowej i klinicznej.

Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN istnieje od stu lat. To jedno z największych, nieuniwersyteckich centrów badań biologicznych. Poziom prac eksperymentalnych i publikacji, liczba pozyskanych grantów i silne związki z nauką światową plasują Instytut Nenckiego w europejskiej czołówce. Obecnie to jedyna w Polsce placówka naukowa, gdzie badania w dziedzinie neurobiologii prowadzi się na wszystkich poziomach, od molekularnego po systemowy.

– Gdy patrzymy na to, jak wiele projektów i publikacji naukowych powstaje w oparciu o nasze wyniki, jak dużo prac klinicznych, które mamy nadzieję, że szybko przełożą się na faktyczne korzyści dla pacjentów chorych na zaburzenia funkcjonowania układu nerwowego, to jest coś, co wysoko pozycjonuje Instytut Nenckiego na arenie zarówno Europy, jak i całego świata w kontekście obrazowania mózgu – mówi, prof. Agnieszka Dobrzyń.

W ubiegłym miesiącu Instytut Nenckiego otrzymał grant w wysokości 39 mln zł z programu Międzynarodowe Agendy Badawcze (MAB) Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Z tych środków zostanie utworzone w Instytucie Nenckiego centrum naukowe BrainCity, prowadzące badania nad złożonymi mechanizmami plastyczności ludzkiego mózgu. Pokierują nim wybitni polscy badacze o uznanym na świecie dorobku naukowym: prof. dr hab. Leszek Kaczmarek oraz dr hab. Ewelina Knapska, prof. IBD PAN, a międzynarodowym partnerem strategicznym BrainCity będzie Europejskie Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL).