ovujúci sa hmat.
Muž - pravák, označený iba iniciálami D. S., stratil dominantnú ruku na úrovni zápästia, keď mal 19 rokov a 7 mesiacov pri priemyselnej nehode - dostala sa mu do lisovacieho stroja. Istý čas po úraze v nej cítil fantómové hmatové vnemy a bolesť, postupne to však všetko prešlo. Pravidelne nosil mechanickú protézu, vďaka ktorej sa mohol vrátiť do zamestnania.
V decembri 2006 absolvoval úspešnú transplantáciu ruky od geneticky vhodného darcu. Štyri mesiace nato ho vedci testovali - keďže ich prípad vzhľadom na veľmi dlhý odstup medzi úrazom a transplantáciou osobitne zaujímal - spolu so štyrmi zdravými dobrovoľníkmi, mužmi a pravákmi v rovnakom veku, pre porovnanie.
Kľúčové otázky
Chceli zistiť najmä to, ako zareagovala centrálna nervová sústava muža na novú ruku. Presnejšie zodpovedajúca časť tzv. primárneho senzorického kortexu, úsek mozgovej kôry označovaný ako komplex S1.
Všeobecná skúsenosť z pokusov na zvieratách i klinickej praxe je taká, že s postupom času od straty končatiny sa prerušenie prívodných nervových dráh prejavuje čoraz výraznejšou funkčnou prestavbou predmetnej časti mozgovej kôry. Možno to zvrátiť? Ak áno, do akej miery?
Odpovede sú kľúčové pre poznanie reálnych možností nápravy poranení, pri ktorých sa prerušili prívodné nervové dráhy. Určité sľubné náznaky prinieslo skoršie zobrazovanie pomocou funkčnej magnetickej rezonancie (fMRI): aktivita v S1 po stimulácii transplantovanej ruky skutočne stúpla.
Historické potvrdenie
Testy spomenutej pätice mužov s využitím fMRI teraz vôbec prvý raz ukázali, že mozgová reprezentácia transplantovanej ruky (pozn. autora: v tejto súvislosti ide o funkčný obraz ruky, ktorý si vytvára mozog, keď ju ovláda)naozaj dokáže opätovne sfunkčniť oblasť S1, ktorá pred amputáciou zodpovedala stratenej ruke.
Na dotykovú stimuláciu dlane transplantovanej ruky totiž pacient v S1 reagoval nerozpoznateľne od reakcií, ktoré vedci pozorovali pri štyroch zdravých mužoch - priestorovo aj intenzitou.
Stimulácia prebiehala na dvoch miestach transplantovanej ruky, kde už vtedy muž objektívne cítil dotyk - jednak na svale dlane pod palcom v sfére mediánového nervu, jednak na boku základne palca v sfére radiálneho nervu.
Ďalšie dôležité poznatky
Vedci navyše nezistili nijaký trvalý prienik reprezentácií tváre do oblasti S1, ktorá zastupuje transplantovanú ruku. Také prieniky sa totiž bežne spomínajú v súvislosti s prípadmi amputovaných rúk.
Aj desaťročia po úplnom prerušení prívodových nervových dráh do S1 ich obnova zjavne vedie k opätovnému ustanoveniu reprezentácie ruky v pôvodnej oblasti S1.
Neočakávanejšie boli výrazné reakcie S1 v ľavej hemisfére mozgu po stimulácii zdravej ľavej ruky pacienta. Vysvetľujú to zmenou inak bežného potlačovania príslušných signálov medzi obomi mozgovými hemisférami (každá normálne ovláda ruku na protiľahlej strane tela), ktorá prispela k udržiavaniu istej latentnej reprezentácie pravej ruky v ľavej hemisfére mozgu počas obdobia, keď bola pravá ruka amputovaná.
Dotyková stimulácia dlane ľavej (ľavých osem zobrazení mozgu) a pravej ruky (pravých osem zobrazení) v prípade A kotrolných subjektov (osem horných zobrazení) a v prípade B pacienta D. S. (osem spodných zobrazení).
Foto: Current Biology
Superplastický mozog
Mozog je očividne naozaj veľmi plastický orgán. Keď niektorá jeho časť príde o možnosť vykonávať „pridelenú" úlohu, nezostane dlho nezamestnaná a dostane iné úlohy.
Avšak celé sa to pomerne rýchlo môže vrátiť do pôvodného stavu. Prípad je o to pozoruhodnejší, že muž mal v čase úrazu už plne dospelý mozog, teda podľa klasických predstáv dotvorený, aspoň anatomicky a fyziologicky.
To je dobrá správa pre liečbu podobných mozgových porúch dospelých ľudí a celkovú neurorehabilitáciu. Bádatelia ďalej sledujú obnovu reprezentácie iných častí amputovanej ruky v mozgu D. S. Zatiaľ majú poznatky iba o jej väčších častiach, ktoré súvisia s činnosťou hlavných nervov, operáciou znovupripojených k mozgu, nie o činnosti periférnych nervových spojení s jednotlivými prstami. Dúfajú, že také poznatky prinesie postupná budúca obnova týchto spojení, ktorá mužovi zlepší hmat.
Aktivácie spojené s dotykovou stimuláciou ruky u D. S. a kontrolných dobrovoľníkov. Reakcia D. S. je znázornená modrou farbou. Hore (A) sú reakcie v ľavej a pravej mozgovej hemisfére po stimulácii ľavej dlane. D. S. sa vtedy na rozdiel od dobrovoľníkov prekvapivo aktivovala ľavá hemisféra, teda tá, ktorá leží na tej istej strane tela ako stimulovaná ruka. Dole (B) sú reakcie na stimuláciu pravej ruky. Vedci zdôrazňujú vysoký stupeň prekrývania sa reakcií D. S. a dobrovoľníkov v "správnych" hemisférach, teda protiľahlých predmetnej ruke.
Foto: Current Biology
Päťčlenný vedecký tím viedol neurológ a psychológ Scott Frey z Oregonskej univerzity v Eugene. Členom bol aj chirurg Warren Breidenbach zo Strediska pre starostlivosť o ruku firmy Kleinert, Kutz, and Associates v kentuckom Louisville (všetko USA), ktorý viedol operáciu, pri ktorej D. S. transplantovali novú ruku.
Viedol tiež operačný tím, ktorý v roku 1999 uskutočnil vôbec prvú transplantáciu ruky. Dnes už sú takých transplantácií celosvetovo takmer tri desiatky, Breidenbach bol pri štyroch. Freyov tím uverejnil nové poznatky v časopise Current Biology.
„Táto transplantácia ruky nám prvý raz v histórii dovoľuje spýtať sa, či možno obrátiť reorganizačné zmeny po amputácii a obnoviť vstup vnemov do predmetnej časti mozgu. Odpoveď sa javí ako kladná a siaha ďaleko mimo sféry transplantácií ruky. Poskytuje nám určité všeobecné predstavy o reorganizačnom potenciáli mozgu," povedal Frey.
Zdroje: Current Biology zo 14. októbra 2008; Komuniké University of Oregon z 9. októbra 2008.
