Lidský mozek začne rychle růst pátý měsíc po početí. Zabrzdí se ve třech letech

Svět je zase o něco blíž poznání lidského mozku a jeho vývoje v závislosti na věku člověka. Vědci díky velkému vzorku dat identifikovali řadu vývojových milníků včetně překvapivě rychlého nárůstu, který začíná sedmnáct týdnů po početí, kdy mozek dosáhne přibližně deseti procent své plné velikosti. Tento růstový spurt pak končí ve třech letech věku, kdy mozek má už zhruba osmdesát procent svého budoucího objemu.

Zjistili také, že objem šedé hmoty, tedy částí mozku tvořených neurony, je největší ve věku kolem šesti let a pak pomalu klesá. Oproti tomu bílá hmota, tedy tkáň, která zprostředkovává zprávy mezi různými oblastmi šedé hmoty, dosahuje u většiny jedinců největšího objemu kolem devětadvaceti let a po padesátém roce věku opět klesá.

125 tisíc skenů mozku

Vůbec první studie o tom, jak se lidský mozek během života mění, by jednoho dne mohla lékařům pomoci sledovat a diagnostikovat neurologické stavy, jako je například Alzheimerova choroba. Projekt studie nastartovalo setkání doktorů Richarda Bethlehema z University of Cambridge a Jakoba Seidlitze z University of Pennsylvania na konferenci věnované výzkumu mozku. „Začalo to jako polosoukromá iniciativa v podstatě jen mezi mnou a Jakobem na konferenci před několika lety. Tehdy jsme si řekli, jak by bylo skvělé, kdybychom mohli spojit všechny tyto existující studie, jež se zabývají výzkumem mozku dohromady, abychom vytvořili odrazový můstek s určitou referenční hodnotou pro všechny budoucí práce na toto téma,“ popsal pro BBC Science Focus Bethlehem vznik iniciativy.

Dlouhodobým cílem projektu je zmapovat typické změny, ke kterým v mozku dochází v průběhu stárnutí.

„V podstatě jsme začali oslovovat nejdříve známé kolegy z oboru a pak jsme docela drze volali a mailovali těm, kteří publikovali obdobné datové výzkumy, abychom se zeptali, zda se chtějí vznikající studie zúčastnit.“ Tým tak shromáždil data z téměř 125 000 skenů mozku MRI (magnetická rezonance), které pořídila více než stovka samostatných studií po celém vyspělém světě.

Dva miliony hodin času

Nešlo ovšem jen o to, mít největší světovou banku skenů mozku, ale tyto skeny také zpracovat do použitelné grafiky extrahovaných dat, jako je objem šedé a bílé hmoty nebo tloušťka mozkové kůry v čase. Výsledné grafy, které si lze prohlédnout na otevřeném webu www.brainchart.io, znamenají také dva miliony hodin výpočetního času. Přestože grafy nejsou v současné době připraveny ke klinickému použití, dlouhodobým cílem projektu je zmapovat typické změny, ke kterým v mozku dochází v průběhu stárnutí.

Tyto informace by pak mohly být použity v podstatě stejným způsobem, jako se pro sledování vývoje dětí používají růstové grafy, které mapují výšku a váhu. Když neurolog Jakob Seidlitz vzal nedávno svého patnáctiměsíčního syna k pediatrovi na kontrolu, odcházel nespokojený. S jeho synem nebylo nic v nepořádku. Zdálo se, že se chlapeček vyvíjí typickým tempem, tedy podle tabulek výšky a hmotnosti, které lékař použil. To, co však Seidlitz cítil, že chybí, byla ekvivalentní metrika pro měření toho, jak roste mozek jeho syna. „Je šokující, jak málo biologických informací mají lékaři o tomto velice důležitém orgánu,“ posteskl si Seidlitz.

„Když se zamyslíme nad situací, která v současnosti v tomto oboru neurologie existuje, tak odborný lékař pošle pacienta na vyšetření MRI ve chvíli, kdy má podezření, že s mozkem není něco v pořádku. Pak se podívá na výsledný sken radiolog nebo neurolog a s využitím všech svých odborných znalostí a zkušeností řekne ano, jasně vidíme, že na tomto skenu není něco úplně v pořádku. Ale to není kvantitativní vyjádření stavu mozku pacienta,“ přibližuje potíže neurologů Bethlehem. „Nemohou konkrétně říct, v čem vypadá mozek netypicky vzhledem k vašemu věku nebo pohlaví. Doufejme, že to, co tento nástroj může v budoucnu poskytnout, je konkrétní popis.“ Nakonec by skeny mohly prý i poskytnout zásadní informace o tom, jak se mozek liší v neurologických stavech, jako je Alzheimerova choroba, která způsobuje úbytek mozkové tkáně.

Chybí data třetího světa

Výzkum si nepochvalují jen sami autoři, ale i jejich kolegové z oboru. „Obsáhlý soubor dat, který autoři studie shromáždili, je mimořádně působivý a skutečně nastavuje nový standard pro tuto oblast,“ komentuje studii například Angela Lairdová, neuroložka z Florida International University v Miami. Má to prý ale i některá úskalí. „Pokud budou mít grafy nakonec k dispozici pediatři, bude zapotřebí pečlivá instruktáž, aby se zajistilo, že výsledky studie nebudou nesprávně interpretovány,“ varuje Hannah Tullyová, dětská neuroložka z University of Washington v Seattlu, a upozorňuje, že například velký mozek není nutně dobře fungující mozek.

I sami autoři studie si jsou vědomi, že jejich databáze není zcela vyčerpávající. Snažili se sice shromáždit skeny mozku ze všech oblastí světa, ale k dispozici dostali hlavně ty ze Severní Ameriky a Evropy, především bílé populace, městských a bohatých lidí univerzitního vzdělání. Miliardy lidí na celém světě nemají totiž přístup k přístrojům pro magnetickou rezonanci. To pochopitelně omezuje celkové zobecnění zatím obdržených výsledků.

Navzdory velikosti souboru dat tedy neurologové Seidlitz, Bethlehem i jejich kolegové uznávají, že studie trpí problémem nedostatku rozmanitosti populace, u níž byly skeny získány. Ale autoři se nepřestali snažit. Spustili webovou stránku, na které hodlají aktualizovat své grafy v reálném čase podle toho, jak budou dostávat další skeny mozku.