Laboratorní myška sedí v záři lamp uprostřed metrového kruhového kotouče. Zvířeti je nepříjemné být takhle „na ráně“. Únik do zastíněné komůrky mu však nabízí jen jeden z dvacítky otvorů na obvodu kotouče. Zbývajících devatenáct otvorů myš nikam nepustí. Kudy vede cesta do bezpečí? Myška se rozhlíží po značkách na stěnách kruhové arény a pak se vydá hledat spásný otvor.
Zvíře má za sebou tři dny tréninku. I tak mu trvá dvě a půl minuty, než najde vchod do úkrytu. Další myška se od své předchůdkyně na první pohled ničím neliší. I ona tři dny trénovala. Učení jí však šlo mnohem lépe. Během půl minuty už si hoví ve stínu.
Chytrá myš z laboratoře
Maiken Nedergaardové a Stevena Goldmana na univerzitě v Rochesteru vděčí za své výkony lidským buňkám v mozku. Pokusy amerických neurobiologů otřásly našimi představami o tom, jak mozek ukládá informace do paměti. Myším posílila paměť porce lidských buněk, kterým vědci už víc než století přisuzují jen podpůrnou roli.
Nedoceněná vycpávka lidského mozku
Generace neurologů uznávaly významnou roli gliových buněk neboli glií při infekcích či poranění mozku. Příjem, zpracování a ukládání informací ale vědci přisuzovali neuronům, které si navzájem posílají elektrické vzruchy. Vzruchy přicházejí do neuronu přes výběžky zvané dendrity. Neuron je pak posílá dál výběžkem označovaným jako axon. K předávání vzruchu dochází ve zvláštním spoji, v tzv. synapsi.
Gliové buňky postrádají dendrity, axony i synapse, a tak neurologové o jejich významnější roli při zpracování a ukládání informací ani neuvažovali. Neznamená to, že by gliové buňky nebyly zajímavé. Zatímco neurony myši a člověka se příliš neliší, mezi lidskými a zvířecími gliemi jsou patrné nápadné rozdíly.
Myši s lidskými buňkami jsou chytřejsí
Lidské gliové buňky, označované jako astrocyty, mají asi dvěstěkrát větší objem než astrocyty zvířat. Jsou i složitěji utvářené. Navíc se v lidském mozku proplétají vrstvami neuronů. Nic podobného u zvířecích astrocytů nenajdeme.
Dokonce i evoluční zvětšení lidského mozku zajistily přednostně gliové buňky. Ve srovnání s našimi zvířecími předky máme třikrát větší mozek. Neuronů nám ale přibyla jen čtvrtina. Zbytek nárůstu padá na vrub „vycpávky“ z glií.
Posílené neurony
Nedergaardová a Goldman vypěstovali v laboratorních podmínkách lidské buňky, jež mají nakročeno k tvorbě astrocytů. Tyto buňky pak vstříkli do mozku novorozených myšat. K jejich velkému překvapení se lidské buňky v myším mozku uchytily a udržely si své výjimečné vlastnosti. Navíc se dokázaly propojit s okolními myšími buňkami. Procesy v astrocytech takového „směsného“ mozku se urychlily třikrát. U myší se neprojevily žádné problémy. Naopak. V nejrůznějších testech paměti si vedly mnohem zdatněji než obyčejné myši. Pozitivní efekt lidských astrocytů se překvapivě projevil i na neuronech. Myší synapse pracovaly v jejich přítomnosti na vyšší výkon.
Základem paměti je „zprůchodnění“ spojů mezi neurony zpracovávajícími společně určitou informaci. Opakující se nervový vzruch „prošlápne cestičku“ mezi podrážděnými neurony. Když mozek příště obdrží stejnou informaci, proběhnou vzruchy po „prošlápnuté cestě“mnohem snáze. Cesta mezi neurony v lidském mozku se „prošlapává“ rychleji než v mozku zvířat. Proto jsme chytřejší.
Zjevně to však není jen zásluhou samotných neuronů. Pokud myším neuronům vypomohou lidské astrocyty, probíhá prošlapávání cesty pro nervové vzruchy v myším mozku o poznání rychleji a snáze.
Objev amerického týmu publikovaný v předním vědeckém časopise Cell Stem Cell mění náhled na práci mozku a formování paměti. Nabízí nový náhled na příčiny onemocnění, při kterých ochabuje paměť, například Alzheimerovy choroby. Vědci doufají, že by pacientům mohla pomoci například podpora funkcí glií.
Jak daleko smíme zajít?
Německý neurolog Helmut Kettenmann z berlínského Centra Maxe Delbrücka pro molekulární medicínu jako jeden z mnoha poukazuje na fakt, že pokusy se zvyšováním výkonu mozku zvířat mají také etickou stránku.
„Lidské buňky zvyšují kapacitu myšího mozku. Jak daleko ale smíme v tomto ohledu zajít?“ ptá se Kettenmann. Při posilování paměti a možná i mnoha dalších schopností u myší nehrozí, že by se u těchto hlodavců objevily vlastnosti hraničící s duševními schopnostmi člověka. Velmi podobné experimenty ale můžeme provést i s živočichy, kteří mají velké mozky a patří ve zvířecí říši k těm nejchytřejším, například s delfíny.
Zcela reálně by hrozilo překročení hranice „lidskosti“ u šimpanzů.
Otázkou, zda a nakolik můžeme zvířecí mozky „dopovat“ lidskými neurony i gliemi, se v roce 2011 zabývali britští odborníci. Hlavy dohromady dali nejen biologové, ale i filozofové a teologové. Nakonec nabídli v mnohastránkovém dokumentu nazvaném „Živočichové s lidským materiálem“ jednoznačná doporučení.
Vnášení lidských buněk do těla lidoopů může na jedné straně přinést velmi cenné informace využitelné například při léčbě následků poranění nebo degenerativních onemocnění. Než ale přistoupíme k prvním testům takové léčby lidskými buňkami na lidoopech, měli bychom si důkladně rozmyslet, jak takový zásah lidoopa změní. Celkem jednoznačně se britští experti shodli na tom, že vnášet lidoopům do mozku větší počet lidských nervových buněk je nepřípustné. I malé riziko, že se pak u zvířete objeví rysy chování typického pro člověka, je nepřijatelné.
