Výskum sociálneho mozgu: ako vzťahy, postavenie a izolácia menia mozog

Výskum sociálneho mozgu skúma, ako sociálne kontakty, spätná väzba od rovesníkov, spoločenské postavenie, osamelosť a komunikácia ovplyvňujú činnosť, štruktúru a prepojenia mozgu. Zistenia ukazujú, že sociálne správanie nie je oddelené od biologických procesov: súvisí s dopamínovými okruhmi odmeny, amygdalou, prefrontálnym kortexom, ostrovčekom, stresovými systémami aj imunitnou signalizáciou.

Výsledky jednotlivých štúdií však nemožno zjednodušiť na tvrdenie, že konkrétne sociálne správanie priamo a vždy spôsobuje určitú zmenu mozgu. Vedci často opisujú súvislosti, pričom na určenie príčiny sú potrebné dlhodobé a rozsiahlejšie výskumy.

Čo je sociálny mozog

Sociálny mozog označuje súbor mozgových oblastí a nervových mechanizmov, ktoré umožňujú vnímať iných ľudí, rozpoznávať ich emócie, interpretovať ich správanie, reagovať na odmenu a odmietnutie, vytvárať vzťahy a prispôsobovať sa skupine. Do týchto procesov sa zapájajú najmä oblasti spracúvajúce emócie, odmeny, význam podnetov, učenie a rozhodovanie.

Sociálne fungovanie zároveň nevzniká pôsobením jednej izolovanej oblasti. Vedci tiež zistili, že povaha identifikovaných mozgových sietí sa líšila. Napríklad zistili, že konektivita v evolučne starších subkortikálnych okruhoch najsilnejšie súvisela s tendenciou prežívať negatívne emócie, zatiaľ čo konektivita amygdaly s novšími kortikálnymi aj staršími subkortikálnymi okruhmi jednoznačne prispela k sociálnemu blahobytu.

Sociálne siete a vývoj mozgu dospievajúcich

Podľa nedávneho výskumu neurovedcov z univerzity v Severnej Karolíne môže byť používanie sociálnych sietí spojené s mozgovými zmenami u tínedžerov. Výskum sa zameriaval na deti zo základných škôl vo veku od 12 do 15 rokov. To je obdobie, počas ktorého mozog prechádza rýchlymi zmenami.

Vplyv sociálnych médií je hlavne v prípade maloletých osôb pomerne náročný na skúmanie. Čoraz viac však dokazuje negatívne dôsledky vplyvu virtuálnych interakcií, ktoré začínajú už v detstve. Vedci si uvedomujú, že nová štúdia má nedostatky.

„Nemôžeme kauzálne tvrdiť, že sociálne médiá menia mozog,“ povedala docentka psychológie a neurovedy Eva Telzerová, ktorá je jednou z autoriek štúdie. Podľa nej však tínedžeri, ktorí často kontrolujú svoje sociálne médiá, vykazujú výrazné zmeny v spôsobe, akým reaguje ich mozog na podnety.

Výskumná skupina a frekvencia používania

Vo výskume bolo 169 detí rozdelených do troch skupín podľa toho, ako často navštevovali Snapchat, Instagram a Facebook. V jednej študijnej skupine boli deti, ktoré navštevujú sociálne siete pravidelne, teda viac ako 15-krát za deň. Druhú skupinu tvorili deti, ktoré používali sociálne médiá menej ako 14-krát za deň. V tretej skupine boli zaradené deti, ktoré nezvyknú navštevovať sociálne siete viac ako raz za deň.

Skúmanie reakcií v mozgu prebiehalo počas hrania hier, kde vedci sledovali napríklad reakcie na odmeňovanie a súťaživosť. Výskum ukázal zvýšenú aktiváciu troch oblastí mozgu.

Ktoré mozgové oblasti reagovali odlišne

Tými je oblasť, ktorá spracováva odmeny a reaguje na skúsenosti, oblasť, ktorá určuje význam vecí alebo upozorňuje na niečo, čo v prostredí vyniká, a prefrontálny kortex, čo je oblasť mozgu spojená s náladami, výkonnými funkciami, ale aj s učením.

Výsledky ukázali, že „tínedžeri, ktorí vyrastajú s častejším kontrolovaním sociálnych sietí, začínajú byť precitlivení na spätnú väzbu od svojich rovesníkov.“ Vedci zatiaľ nevedia posúdiť, či sú tieto zmeny škodlivé alebo prospešné.

Citlivosť v sociálnych interakciách totiž môže mať pozitívny vplyv na budovanie sociálnych kontaktov, avšak môže vyústiť aj do úzkosti alebo depresie. Zároveň treba mať na mysli, že každý používateľ je iný, a preto nie je možné výsledky úplne zovšeobecniť.

Sociálne siete, spánok a duševné zdravie

Vedci už zdokumentovali niekoľko účinkov sociálnych sietí na mentálne zdravie maloletých. Podľa niektorých štúdií deti so zdravotnými postihnutiami trávia na sociálnych sieťach viac času a dievčatá vo veku od 11 do 19 rokov sa vplyvom sociálnych sietí častejšie porovnávajú s ostatnými.

Ďalšie štúdie dokazujú, že používanie sociálnych sietí v noci môže narušiť spánok a zvýšiť riziko úzkosti a depresie. Tieto zistenia upozorňujú na význam skúmania nielen samotného času stráveného online, ale aj toho, kedy a akým spôsobom sociálne siete človek používa.

Samotný Facebook sa pred rokom dostal pod paľbu kritiky, keď bývalá zamestnankyňa spoločnosti Frances Haughenová pred americkým Kongresom platformu obvinila z uprednostňovania profitu pred mentálnym zdravím a bezpečnosťou na internete. Podľa jej slov Facebook na základe interných dát vedel, že obsah a algoritmus na sociálnej sieti môže mať negatívny vplyv na mentálne zdravie detí, no napriek tomu nekonal.

Algoritmy a škodlivý obsah

V septembri 2022 britský súd prvýkrát potvrdil, že 14-ročná Molly Russellová, ktorá v roku 2017 spáchala samovraždu, trpela depresiou, pričom na jej psychické zdravie mal negatívny vplyv práve obsah, ktorý videla na internete.

Podľa vyšetrovania iba šesť mesiacov pred smrťou Molly na Instagrame interagovala (označila, že sa jej páči alebo zdieľala) s viac ako 16-tisíc príspevkami. Viac ako 2-tisíc z nich súviselo so samovraždou, depresiami a sebapoškodzovaním.

Napriek výsledkom vyšetrovania Meta vinu popiera a príspevky o sebapoškodzovaní považuje za bezpečné. Na internete sa nachádza veľké množstvo pozitívneho, ale aj negatívneho obsahu, no sú to práve algoritmy, ktoré rozhodujú o tom, aké príspevky sa ľuďom na sociálnej sieti zobrazia.

Platformy však za tieto algoritmy často nemusia niesť zodpovednosť. Sociálne siete sa zaväzujú k väčšej bezpečnosti, právne sa však za negatívne vplyvy ich služieb zodpovedať nemusia. Vo Veľkej Británii práve prebieha diskusia o zákone, ktorý by to mohol zmeniť. Podľa neho by technologické firmy museli zabrániť deťom vidieť škodlivý obsah na internete.

Amygdala, mozgové siete a duševný blahobyt

Vedci z Oxfordskej univerzity vo Veľkej Británii odhalili doteraz neznáme detaily o tom, ako zmeny v mozgu prispievajú k zmenám v blahobyte. Docentka Miriam Klein-Flügge a jej kolegovia sa pozreli na údaje o prepojení mozgu a duševnom zdraví od takmer 500 ľudí.

Zamerali sa najmä na konektivitu amygdaly - oblasti mozgu, ktorá je dobre známa pre svoju dôležitosť pri spracovávaní emócií a odmien. Výskumníci použili funkčnú magnetickú rezonanciu na zváženie siedmich malých pododdielov amygdaly a ich pridružených sietí namiesto toho, aby kombinovali celú oblasť dohromady, ako to urobili predchádzajúce štúdie.

Tím vedcov tiež prijal presnejší prístup k údajom o duševnej pohode, pričom sa pozrel na veľkú skupinu zdravých ľudí a použil dotazníky, ktoré zachytávali informácie o blahobyte v sociálnej, emocionálnej, spánku a zlosti.

To generovalo presnejšie údaje ako mnohé vyšetrovania, ktoré stále používajú široké diagnózy, ako je depresia alebo úzkosť, ktoré zahŕňajú mnoho rôznych symptómov.

Od všeobecných diagnóz k presnejším sieťam

Článok publikovaný v odbornom časopise Nature Human Behaviour ukazuje, ako zlepšená úroveň podrobností o prepojení mozgu a blahobyte umožnila charakterizovať presné mozgové siete, ktoré súvisia s týmito odlišnými aspektami duševného zdravia.

Mozgové spojenia, na ktorých najviac záležalo napríklad pri rozpoznaní, či jednotlivec zápasí s problémami so spánkom, vyzerali úplne inak ako tie, ktoré niesli informácie o jeho sociálnom blahobyte.

Docentka Miriam Klein-Flügge z Katedry experimentálnej psychológie so sídlom vo Wellcome Center for Integrative Neuroimaging (WIN) uviedla: „Pochopenie toho, ako zmeny v mozgu súvisia so zmenami v blahobyte, je dôležitým krokom na ceste k cielenejšiemu mentálnemu zdravotnému ošetreniu.“

Ďalej dodala: „Pozreli sme sa na mozog v oveľa jemnejších pododdeleniach ako predchádzajúci výskum, ktorý sa viac podobá tomu, ako je mozog organizovaný, a naše zistenia naznačujú, že jedného dňa možno bude možné vyvinúť veľmi presné a neinvazívne spôsoby zacielenia na špecifické oblasti mozgu, vďaka čomu budú budúce liečby oveľa rafinovanejšie.“

Sociálne postavenie a dopamínové spojenia

Pred ôsmimi rokmi, v januári 2002, prestížny časopis Nature uverejnil článok s výsledkami výskumu, ktorý dokázal, že sociálne postavenie jednotlivca v skupine ovplyvňuje dopamínové spojenia v mozgu. Aspoň u sociálneho druhu primátov - makakov.

Vedci z Wake Forest University School of Medicine v Severnej Karolíne vybrali 20 opíc a každú z nich rok a pol chovali oddelene, bez kontaktu s príslušníkmi vlastného druhu. Makaky podstúpili rôzne testy overujúce fyziologické zmeny, ktoré dlhodobá odlúčenosť od súkmeňovcov u vysoko sociálnych živočíchov vyvoláva.

Vedci sledovali ich správanie, mieru agresivity, fyzickej aktivity, zmeny v hladinách hormónov testosterónu a kortizolu a pomocou pozitrónovej emisnej tomografie aj aktivitu mozgu. Potom makakov prerozdelili do štvorčlenných skupín a umožnili im spolunažívanie, ktoré je pre nich oveľa prirodzenejšie než samotársky život.

Po čase, keď sa v skupinách ustanovila vnútorná hierarchia, všetky testy zopakovali. Zaujímavé boli najmä výsledky z emisnej tomografie mozgu, ktoré u spoločensky úspešných dominantných makakov odhalili výrazne zvýšené množstvo určitého druhu dopamínových receptorov.

A pretože dopamín je neurotransmiter, ktorý si mozog tvorí pri príjemných činnostiach, zvýšený počet aktivovaných receptorov prispieva k blaženosti. Čiže prístroje ukázali, že pozície na horných priečkach spoločenského rebríčku prinášajú pocit príjemného uspokojenia. Aspoň u makakov.

Pozorovania u ľudí

To potvrdil aj výskum ďalších amerických vedcov, tentokrát z univerzít v New Yorku a Pittsburgu. Výsledky štúdie uverejnilo februárové vydanie odborného časopisu Biological Psychiatry.

Vedci našli 14 vhodných dobrovoľníkov u ktorých porovnali ich spoločenské postavenie s výsledkami pozitrónovej emisnej tomografie. Do krvi skúmaným osobám vstrekli špecifickú kontrastnú látku - [11C]racloprid BP s obsahom krátkožijúceho, pozitróny vyžarujúceho rádionuklidu 11C.

Tento ligand sa v mozgu, v oblasti bazálnych ganglií, viaže na skúmaný druh dopamínových receptorov (D2/3) a tie potom na PET snímkach zažiaria. Očakávaná súvislosť sa v tomografe zobrazila podobne ako u makakov - dominantní jednotlivci mali viacej dopamínových spojení, než tí podriadení.

Čiže čím je človek na vyššej spoločenskej priečke, tým viac receptorov D2/3 pre dopamín, neurotransmiter pôžitku a eufórie, aktivuje. Vďaka tomu vraj tí „rovnejší“ prežívajú pozitívne stránky života viac, než tí „len rovní“ a vnímajú ich intenzívnejšie v podobe pocitu odmeny a motivácie.

Šéfka výskumného tímu Diana Martinez výsledky štúdie zhŕňa úplne jednoducho: „Preukázali sme, že nízka úroveň dopamínových receptorov je spätá s nízkym spoločenským postavením a ich vysoká miera súvisí s vyšším sociálnym statusom.“

Rovnaká závislosť sa objavila aj v správach samotných dobrovoľníkov hodnotiacich mieru spoločenskej podpory, ktorá sa im zo strany ich priateľov, rodiny, či iných pre nich dôležitých ľudí dostáva.

Mediálna správa ale mlčí o opačnej situácii - ako reaguje mozog so zvýšeným počtom dopamínových receptorov v bazálnych gangliách, teda mozog spoločensky úspešného človeka, na prehry a iné menej šťastné životné situácie.

Dopamín, frustrácia a psychotropné látky

Spomínaný výskum na makakoch potvrdil ešte jednu nie veľmi prekvapujúcu súvislosť - spoločensky nižšie postavení jedinci oveľa častejšie ako príslušníci high society siahajú po psychotropných látkach. V prípade opíc testovali kokaín.

Vedci predpokladajú, že aj u zdravých ľudí miera nižšej dopamínovej aktivity mozgu vyvoláva nenaplnenú túžbu po pocite spokojnosti z úspechu a môže viesť k alkoholizmu a drogovej závislosti.

Frustrujúca príslušnosť k spoločenskému „plebsu“, ubíjajúci pocit nedostatočnej sebarealizácie a neúspešnosti nechávajú dopamínové receptory často o hlade. A práve niektoré psychoptropné látky podporujú produkciu dopamínu, alebo zvyšujú jeho účinok.

Osamelosť, sociálna izolácia a zdravie

Súvislosť medzi osamelosťou alebo sociálnou izoláciou a zlým zdravotným stavom je známa už dlhší čas. Množstvo rozsiahlych epidemiologických štúdií spája zvýšené riziko mŕtvice, demencie a kardiovaskulárnych problémov s rôznymi stupňami sociálnej izolácie.

Nebolo však úplne jasné, ako presne tieto veci súvisia. Niektoré štúdie vyslovili hypotézu, že je to práve nedostatok sociálnej interakcie, ktorý jednoducho vedie k zlým návykom a v konečnom dôsledku k zhoršeniu zdravia.

Možno jete viac a cvičíte alebo sa menej hýbete na základe toho, že sa nestretávate s inými ľuďmi? Je možné, že súvislosť je koreláciou, a nie príčinou.

Nová štúdia publikovaná v magazíne Nature Human Behavior teraz ponúka jeden z najjasnejších pohľadov na fyziologický účinok osamelosti. V rámci výskumu sa skúmali takzvané proteomické znaky u približne 42 000 ľudí.

Proteíny spojené so sociálnou izoláciou

Ide v podstate o rôzne kombinácie proteínov, ktoré sa nachádzajú u ľudí buď sociálne izolovaných, alebo osamelých, v porovnaní s údajmi získanými od ľudí, ktorí sa s týmito charakteristikami nestotožňujú.

„V ľudskom tele sa nachádza viac ako 100 000 proteínov a mnoho ich variantov,“ vysvetľuje Jianfeng Feng, spoluautor štúdie. „Umelá inteligencia a vysoko výkonná proteomika nám môžu pomôcť určiť niektoré kľúčové proteíny pri prevencii, diagnostike, liečbe a prognóze mnohých ľudských ochorení a revolučne zmeniť tradičný pohľad na ľudské zdravie.“

Výskum sa spočiatku zameral na necelých 200 proteínov, ktoré súviseli so sociálnou izoláciou a osamelosťou. Zistilo sa, že sociálna izolácia (meraná prostredníctvom objektívnych faktorov, vrátane objemu sociálnych kontaktov a životných situácií) má výrazne väčší vplyv na asociácie proteínov v porovnaní s osamelosťou (subjektívna charakteristika meraná otázkou účastníkom, ako sa cítia).

Pomocou procesu modelovania nazývaného ako Mendelovská randomizácia výskum identifikoval päť špecifických proteínov, ktoré sa zdali mať priamu príčinnú súvislosť s osamelosťou alebo sociálnou izoláciou. To znamená, že výskumníci sa domnievajú, že zvýšené hladiny týchto proteínov sú priamo spôsobené osamelosťou.

„Všetky proteíny s významným kauzálnym vzťahom k osamelosti korelovali s výskytom kardiovaskulárnych ochorení, cukrovky 2. typu, mŕtvice a úmrtnosti,“ píšu výskumníci v štúdii.

Proteín ADM a oblasti mozgu

Veci sa stali ešte zaujímavejšími, keď sa výskumníci začali zaoberať vzťahom medzi objemom mozgových oblastí a konkrétnymi proteínmi. Jeden proteín, nazvaný ako ADM, obzvlášť vynikal vysokými hladinami, o ktorých je známe, že zohrávajú úlohu v sympatickom nervovom systéme a v činnosti hypotalamu, hypofýzy a nadobličiek.

Tieto dva systémy ovplyvňujú systémový stres a zápalové reakcie. Vysoké hladiny ADM boli tiež spojené so zníženým objemom v kľúčových oblastiach mozgu, ktoré regulujú pocit pohody v tele.

„Najsilnejšia súvislosť sa zistila medzi ADM a ostrovčekom, ktorý je centrom interoceptívnych mechanizmov,“ vysvetľujú vedci v štúdii.

„Navrhuje sa, aby interocepcia fungovala ako dôležitá cesta pre interakcie medzi mozgom a telom, ktoré sú základom prepojenia medzi dlhým životom a zdravím. Ďalšie významné súvislosti boli pozorované medzi plazmatickými hladinami ADM a ľavým kaudátom, oblasťou zapojenou do emocionálnych, odmeňovacích a sociálnych procesov.“

Hypotéza sociálneho mozgu

Zistenia ponúkajú fascinujúci pohľad na zásadný význam sociálnych väzieb pre ľudské zdravie. A priamy vzťah medzi veľkosťou mozgu a osamelosťou dodáva presvedčivú váhu niektorým teóriám ľudskej evolúcie.

Napríklad hypotéza sociálneho mozgu, ktorú koncom 90. rokov 20. storočia navrhol evolučný antropológ Robin Dunbar, predpokladá, že veľké mozgy sa u primátov vyvinuli v dôsledku ich čoraz zložitejšieho sociálneho správania.

Spoluautorka novej štúdie Barbara Sahakianová z Cambridgeskej univerzity hovorí, že zistenia ponúkajú presvedčivý biologický základ pre známe súvislosti medzi sociálnou izoláciou a zdravotnými problémami. Naznačuje, že interakcie tvárou v tvár sú nevyhnutným prvkom pre zdravé fungovanie človeka.

„Tieto zistenia poukazujú na dôležitosť sociálnych kontaktov pre naše zdravie,“ hovorí Sahakianová. „Čoraz viac ľudí všetkých vekových kategórií uvádza, že sa cítia osamelí. Preto Svetová zdravotnícka organizácia označila sociálnu izoláciu a osamelosť za „globálny problém verejného zdravia“. Musíme nájsť spôsoby, ako riešiť tento rastúci problém a udržať ľudí v kontakte, aby si udržali zdravie.“

Imunitný systém, emócie a sociálne správanie

Dve významné štúdie z Harvardu a Massachusettského technologického inštitútu odhaľujú prekvapivé prepojenie medzi imunitným systémom a mozgom. Výskum poukazuje na to, ako môžu molekuly uvoľňované počas zápalu ovplyvňovať náladu, úzkosť a dokonca aj naše sociálne správanie.

Vedci sa mylne domnievali, že neexistuje prepojenie medzi naším mozgom a imunitným systémom. Teraz tvrdia presný opak, pretože podľa najnovších štúdií bunky nášho imunitného systému priamo ovplyvňujú konkrétne mozgové bunky.

Tento výskum by mohol priniesť nové spôsoby liečby autizmu a úzkosti tým, že sa zameria na imunitné reakcie namiesto samotného mozgu. Lekári si už dlho všímajú celkom záhadné príznaky, keď sa u niektorých ľudí po infekcii alebo autoimunitnom ochorení objavujú trvalé výkyvy nálad, emocionálna nestabilita alebo zmeny správania.

Hoci sa už roky predpokladá súvislosť medzi zápalom a duševným zdravím, biologické mechanizmy, ktoré za ňou stoja, doteraz neboli celkom známe.

Úloha cytokínov

Podľa najnovších štúdií, publikovaných vo vedeckom časopise Cell, sa odborníci zamerali na to, ako súvisí imunitný systém s mozgom a ako ovplyvňuje emócie a správanie.

Na myšiach sa snažili identifikovať špecifické molekulárne cesty, ktoré sa podieľajú na interakcii medzi mozgom a imunitným systémom. Výskum ukazuje, že imunitné molekuly zvané cytokíny môžu priamo ovplyvňovať činnosť mozgu.

Hoci je táto informácia známa už nejaký čas, vedcom nebolo presne jasné, ako a kde sa táto činnosť v mozgu vytvára. Nové zistenia mapujú signalizačnú sieť, v ktorej cytokíny interagujú so špecifickými mozgovými bunkami regulujúcimi náladu, úzkosti a sociálne správanie.

Ak sa tieto zistenia potvrdia v ďalších štúdiách na zvieratách a ľuďoch, mohli by viesť k novej terapii autizmu a úzkostných porúch. Tieto liečby by fungovali skôr nepriamo zmenou imunitných chemických látok na upokojenie imunitného systému než priamym pôsobením na mozog, ako to robia tradičné psychiatrické lieky.

Lieky musia prejsť ochrannou hematoencefalickou bariérou, aby priamo zmenili chemické zloženie mozgu, zatiaľ čo nové prístupy by mohli fungovať úpravou imunitných signálov mimo mozgu.

„Identifikovaním toho, kde a ako fungujú cytokínové receptory v mozgu, sme začali odhaľovať komplexný vzťah medzi nervovým a imunitným systémom pri vplyve tohto zložitého vzájomného pôsobenia na náladu a správanie,“ povedal Jun Huh, docent imunológie v Blavatnikovom inštitúte v Harvard Medical School a spoluautor týchto dvoch štúdií.

„Dúfame, že tieto poznatky by mohli nakoniec viesť k novej liečbe ochorení, ako sú autizmus a úzkostné poruchy.“

Amygdala a úzkostné správanie

Cytokíny regulujú úzkosti tým, že sa zameriavajú na špecifické neuróny v oblasti nazývanej amygdala, ktorá sa podieľa na spracovaní emócií, akými sú strach a stres.

Najmä dva druhy cykotínov, konkrétne IL-17A a IL-17C, zvýšili aktivitu v amygdale. Keď sa hladina týchto molekúl zvýšila, myši, na ktorých skúmali ich pôsobenie, vykazovali vyšší nárast správania podobného úzkosti, napríklad sa vyhýbali otvoreným priestorom.

Blokovanie receptora pre cytokín IL-17A prekvapivo vyvolalo zvýšenie hladín IL-17A a IL-17C, čím sa zosilnila aktivita amygdaly a zhoršilo sa úzkostné správanie testovaných myší. Naopak, protizápalový cytokín IL-10 mal opačný účinok, upokojil neuróny amygdaly a znížil pocity úzkosti.

Tieto zistenia naznačujú, že zápalom riadené a protizápalové signály priamo interagujú s mozgovými bunkami pri formovaní nálady a správania.

Imunitné signály a sociálne správanie

Určité cytokíny, konkrétne IL-17A, IL-17B, IL-17E a IL-17F, zlepšujú sociálne správanie myší s autistickými črtami. Za normálnych okolností vykazujú tieto myši znížený sociálny záujem, ale keď im boli podané uvedené cytokíny, začali sa viac venovať iným myšiam a vykazovali menej opakovaného správania.

IL-17E sa ukázal ako kľúčový hráč, ktorý sa viaže na špecifické mozgové receptory, a tak podporuje sociálnu interakciu. Ukázalo sa, že v prípade myší, ktoré vykazovali správanie podobné autizmu, zvyšoval cytokín IL-17A hladinu iného cykotínu IL-17E a tým nepriamo posilňoval sociálne správanie.

Tím vedcov tiež prekvapivo zistil, že IL-17E produkujú neuróny v samotnom mozgu. Keďže IL-17E tvoria samotné neuróny a dokážu priamo meniť ich aktivitu, výskumníci uviedli, že môžu fungovať ako neuromodulátory, podobne ako dve ďalšie chemické látky v mozgu, a to serotonín a dopamín.

Serotonín je známy ako neurotransmiter „dobrého pocitu“ a súvisí s relaxáciou, zatiaľ čo dopamín zohráva úlohu pri motivácii a potešení.

To by mohlo pomôcť vysvetliť výsledky skoršieho výskumu toho istého tímu, ktorý ukázal, že zápal vyvolaný horúčkou by mohol zmierniť viaceré príznaky pozorované u niektorých detí s autizmom.

Tím výskumníkov uviedol, že výsledky týchto dvoch štúdií spoločne zdôrazňujú zložitú a silnú vzájomnú interakciu medzi mozgom a imunitným systémom.

„Vo všeobecnosti naše výsledky poukazujú na dôležitú úlohu imunitnej signalizácie pri formovaní nálad a správania pôsobením na špecifické mozgové dráhy,“ uviedla spoluautorka výskumu Gloria Choiová, neurovedkyňa v Massachusettskom technologickom inštitúte.

Zistenia dvoch nových štúdií predstavujú významný krok vpred v chápaní vzájomného pôsobenia mozgu a imunitného systému. Bude však potrebný ešte ďalší výskum, najmä v otázke, či budú tieto mechanizmy fungovať aj u ľudí.

Navyše je potrebné prísť na to, ako prekonávajú cytokíny hematoencefalickú bariéru, ktorá zvyčajne chráni mozog pred škodlivými látkami v krvnom riečisku.

Jedna z teórií hovorí, že chronický zápal túto bariéru oslabuje, čím sa stáva priepustnejšou, avšak táto teória nie je ešte dokázaná.

Metódy výskumu sociálneho mozgu

Výskum sociálneho mozgu využíva kombináciu zobrazovacích, behaviorálnych, biochemických a výpočtových metód. Pozitrónová emisná tomografia umožňuje sledovať aktivitu mozgu a väzbu látok na konkrétne receptory, napríklad dopamínové receptory D2/3 v bazálnych gangliách.

Funkčná magnetická rezonancia sa používa na skúmanie prepojení medzi mozgovými oblasťami a na sledovanie aktivity počas sociálnych, emocionálnych alebo odmeňovacích úloh. Výskumníci použili funkčnú magnetickú rezonanciu na zváženie siedmich malých pododdielov amygdaly a ich pridružených sietí namiesto toho, aby kombinovali celú oblasť dohromady, ako to urobili predchádzajúce štúdie.

Magnetická rezonancia a spektroskopia umožňujú spracúvať najrôznejšie obrazy s vysokým rozlíšením od anatómie cez morfológiu tkanív, funkčnosť orgánov, sledovanie cesty kmeňových buniek alebo liečiv do patologického miesta, teda priamo do nádoru, nekrózy či ischemického poškodenia.

A to všetko šetrne - „in vivo“ metódou. „Magnetická rezonancia je jednou z najprogresívnejších diagnostických metód, iné prístroje nedokážu dnes tak jasne zobraziť zmeny na vnútorných mäkkých tkanivách.

Táto metóda odlíši zápal v tele od nádoru a dá nám informáciu o zmenách v štruktúre tkanív. V prípade výskumu nám umožňuje sledovať vývoj ochorenia a v prípade overovania liečby nielen výsledok - teda či liečba zabrala - ale aj cestu liečiva v tele a miesta (molekulárny imaging), kde a ako liečba zabrala,“ hovorí Svatava Kašparová.

Sociálne správanie, učenie a synaptická plasticita

V ľudskom mozgu sa nachádza približne 86 miliárd neurónov, teda nervových buniek, ktoré medzi sebou neustále komunikujú prostredníctvom elektrických impulzov. Tieto impulzy sa prenášajú cez synapsy, čo sú drobné spojenia medzi neurónmi.

Pri učení a ukladaní nových informácií sa niektoré synapsy posilňujú, iné naopak slabnú. Tento jav sa nazýva synaptická plasticita a je základom učenia a pamäti.

Vedci už dlho tušili, že práve v synapsách prebieha kľúčový jav, ktorý umožňuje ukladanie nových informácií. Doteraz ale nebolo jasné, ako mozog vyberá, ktoré spojenia má posilniť a ktoré nie - tento problém sa v odbornej literatúre nazýva problém priraďovania zásluh (ang. credit assignment problem).

Najnovší výskum neurovedcov z Kalifornskej univerzity v San Diegu poodhalil detaily ako môže mozog spracovávať informácie. Výskum mení doterajšie predstavy o tom, ako sa mozog učí.

Viac pravidiel učenia v jednom neuróne

Výskumníci pod vedením Takakiho Komiyamu použili technológiu dvojfotónového zobrazovania na sledovanie aktivít synapsií v mozgu myší počas učenia sa novej úlohy. Ich zistenia ich prekvapili.

Podľa doterajšieho konsenzu platilo, že mozog sa riadi takzvaným Hebbovým pravidlo, podľa ktorého ak dve bunky často komunikujú, ich spojenie sa posilní.

Nový výskum však ukazuje, že toto pravidlo platí len pre vybrané synapsy. Iné časti toho istého neurónu sa totiž riadia úplne inými pravidlami, a niektoré dokonca posilňujú alebo oslabujú svoje spojenia nezávisle od aktivity neurónu ako celku.

Jednoducho povedané, neurón sa správa ako multifunkčný operátor - v rôznych častiach svojho „tela“ spracúva informácie podľa rôznej logiky. Nie je teda obmedzený jedným pravidlom, ale dokáže naraz vykonávať viacero výpočtových úloh.

Význam pre sociálne učenie

Autori výskumu prirovnávajú tento jav k mravenisku. Každá synapsa má prístup len k „lokálnym“ informáciám, no napriek tomu všetky spolu umožňujú vznik komplexného správania.

Sociálne učenie zahŕňa spracovanie spätnej väzby, odmeňovania, sociálnych pravidiel a emočných signálov. Pochopenie toho, ako synapsy vyberajú a upravujú spojenia, môže pomôcť vysvetliť, ako si mozog osvojuje sociálne vzorce správania.

Okrem inšpirácie pre AI prinášajú tieto zistenia aj nové možnosti v oblasti duševného zdravia. Mnohé ochorenia mozgu od depresie až po Alzheimerovu chorobu sú spojené s narušením synaptických spojení.

Ak vedci lepšie pochopia, ako mozog prirodzene funguje pri učení, budú môcť nájsť nové spôsoby, ako tieto poruchy liečiť. Podľa Williama Wrighta z výskumného tímu ide len o začiatok: „Naša práca poskytuje nový základ pre pochopenie toho, ako mozog funguje v bežných podmienkach - čo je nevyhnutné pre to, aby sme zistili, čo presne sa vychýli pri rôznych poruchách.“

Výskum neurodegenerácie a sociálnych funkcií

„Pri Alzheimerovej chorobe dochádza v mozgu k odumieraniu neurónov. Mozog atrofuje, zmenšuje sa. V súčasnosti pacienti prichádzajú k lekárom v pokročilom štádiu ochorenia, keď už majú problém s bežnými činnosťami - nevedia priradiť správne slovo k predmetu, ktorý vidia, nevedia, prečo je ráno a čo treba ráno urobiť.

Cieľom vedcov je odhaliť počiatočné štádiá ochorenia a určiť, čo treba sledovať pri prípadných preventívnych vyšetreniach, aby sme zabránili rozvinutiu ochorenia,“ hovorí Svatava Kašparová, vedecká pracovníčka Oddelenia nukleárnej magnetickej rezonancie a hmotnostnej spektroskopie na Fakulte chemickej a potravinárskej technológie (FCHPT) STU.

Na oddelení sledujú predovšetkým nástup a rozvoj demencie (vaskulárnej či Alzheimerového typu), ktorú modelujú na experimentálnych zvieratách. Tím Svatavy Kašparovej má už na konte objav jedného z možných biomarkerov, ktoré by mohol prispieť k včasnej diagnostike choroby.

Kreatínkináza je enzým zodpovedný za príslušnú energetickú reakciu v bunkách s vysokými energetickými nárokmi, akými sú napr. svalové, srdcové bunky. Zodpovedá za prísun energie do buniek a za správne využívanie tejto energie bunkami.

Pozmenená rýchlosť kreatínkinázy sa považuje za indikátor oxidačného stresu. Dôraz na túto reakciu sa doteraz kládol najmä pri sledovaní správnej činnosti srdca či svalov. Význam reakcie pre mozog nebol v centre pozornosti.

Až pozorovania tímu STU ukázali, že nás môže upozorniť aj na prítomnosť oxidačného stresu v mozgu, a teda na možné riziko ochorenia mozgu. Správne fungovanie aktivity tohto enzýmu sa určuje biochemickými testami.

Tieto testy už u pacientov, ktorí podľahli Alzeimerovej chorobe, potvrdili, že je táto enzymatická reakcia v ich mozgu naozaj spomalená (až 80 %).

„Keďže táto reakcia je veľmi rýchla, odrazí sa jej nefunkčnosť hlavne v intelektových regiónoch mozgu - hippocampus. Preto sa v súčasnosti pri hľadaní liečebných postupov v ranných štádiách ochorenia upriamujeme na našom oddelení na ovplyvnenie tejto kľúčovej reakcie,“ hovorí Kašparová.

Výskum v oblasti diagnostiky a liečby Alzheimerovej či iných civilizačných ochorení, prebieha v súčasnosti na celom svete. V USA aktuálne testujú liek, ktorý rozpúšťa plaky - amyloidy v mozgu.

Práve vznik amioidných plakov a neorofibrilálnych klbiek v mozgu spôsobuje odumieranie nervových buniek neurónov a ich spojov v mozgu a je zodpovedné za rozvoj demencie Alzheimerového typu (najrozšírenejšia forma demencie - 50-60 % demencií).

Digitálny mozog a veľké výskumné projekty

Projekt „Ľudský mozg“ bol jedným z najväčších výskumných projektov, ktoré kedy Európska únia podporila, pričom za posledné desaťročie sa z finančných prostriedkov EÚ poskytlo viac ako 400 miliónov EUR.

Tento samit bude fórom na stimulovanie a kvalitnú interdisciplinárnu výmenu v širokej škále oblastí, od neurovedy po výpočtovú techniku, inžinierstvo, matematiku a medicínu. Poukáže na výsledky úsilia viac ako 500 vedcov z viac ako 150 univerzít, ktorí spolupracujú v rámci HBP.

Od svojho začiatku v roku 2013 priniesol HBP do neurovedy pôsobivý vedecký pokrok. Napríklad doteraz poskytol najpodrobnejší atlas ľudského mozgu, prispel k zmeraniu samotného vedomia, pokročilých vedomostí o neurónových mechanizmoch, ktoré sú základom vízie, ako aj pamäte, zlepšenej chirurgie epilepsie s digitálnymi mozgovými modelmi, vyvinul mozgový implantát na pomoc nevidiacim, ako aj vyvinutých neurónových technológií na zabezpečenie inteligentnejších strojov.

HBP bol priekopníkom v používaní veľkých dát a superpočítačov na simuláciu zložitých funkcií mozgu, pričom ich porovnával s najnovšími neurovedeckými teóriami. HBP dnes buduje prvé digitálne dvojča ľudského mozgu a významne prispel k nášmu pochopeniu fungovania mozgu.

Jedným z hlavných výstupov projektu ľudského mozgu je schopnosť prispôsobiť a personalizovať modely mozgu. Prognostická sila týchto modelov sa postupne zvyšuje a môže byť významným prínosom pri objavovaní prvých biomarkerov ochorení, ako je Alzheimerova choroba.

Infraštruktúra EBRAINS

Na základe tohto vedeckého pokroku vyvinul HBP aj výskumnú infraštruktúru EBRAINS. Vďaka tejto infraštruktúre má výskumná obec mozgu k dispozícii vysokovýkonnú výpočtovú techniku, čo umožňuje virtuálne experimenty, čím umožňuje zrýchlenie prelomových objavov.

Samit sa bude zaoberať aj budúcnosťou infraštruktúry EBRAINS a výskumu digitálneho mozgu a bude diskutovať o vedeckej vízii pre nasledujúce desaťročie výskumu digitálneho mozgu, ktorý prispeje k príprave vznikajúceho európskeho partnerstva pre zdravie mozgu.

Členské štáty požiadali najmä o väčšiu spoluprácu a koordináciu v oblasti výskumu zdravia mozgu prostredníctvom strategického partnerstva, ktoré by určite posilnilo postavenie Európy na globálnej scéne výskumu mozgu.

Výskum digitálneho mozgu a bude zohrávať dôležitú úlohu v kontexte takéhoto partnerstva.

Projekt ľudského mozgu (HBP) je dlhodobá a rozsiahla výskumná iniciatíva, ktorá je priekopníkom v oblasti výskumu digitálneho mozgu. Bola spustená v roku 2013 na obdobie 10 rokov.

Je jedným z najväčších výskumných projektov v Európe a jedným z hlavných európskych iniciatív v oblasti technológií budúcnosti a vznikajúcich technológií (FET). Zahŕňa viac ako 500 vedcov a inžinierov na viac ako 150 univerzitách, pedagogických nemocniciach a výskumných centrách v celej Európe.

HBP a jeho 123 partnerov spolufinancuje Európska komisia. Celkové financovanie vrátane partnerských príspevkov predstavuje 607 miliónov EUR, pričom 406 miliónov EUR pochádza z finančných prostriedkov EÚ.

Jeho cieľom je získať dôkladné pochopenie komplexnej štruktúry a funkcie ľudského mozgu s jedinečným interdisciplinárnym prístupom na rozhraní neurovedy a technológie.

Vedci v oblasti HBP používajú vysoko pokročilé metódy v oblasti výpočtovej techniky, neuroinformatiky a umelej inteligencie na vykonávanie špičkového výskumu mozgu.

Získané znalosti sa premietajú do nových aplikácií v medicíne a technologického pokroku. Výskumní pracovníci HBP sa zaoberajú aj sociálnymi a etickými dôsledkami výskumu mozgu a jeho aplikácií.

V záverečnej fáze, ktorá prebieha od apríla 2020 do septembra 2023, sa projekt „Ľudský mozog“ zameriava na tri hlavné oblasti vedeckého záujmu - siete mozgu, ich úlohu v oblasti vedomia a umelých neurónových sietí - ako aj na rozšírenie inovačnej infraštruktúry EBRAINS a jej nástrojov a služieb.

Otvorené otázky výskumu sociálneho mozgu

• Vedci zatiaľ nevedia posúdiť, či sú zmeny spojené s častým kontrolovaním sociálnych sietí škodlivé alebo prospešné.
• Nie je možné výsledky úplne zovšeobecniť, pretože každý používateľ je iný.
• Výskumníci musia ďalej skúmať, či mechanizmy pozorované na myšiach fungujú aj u ľudí.
• Pri výskume osamelosti treba odlišovať objektívnu sociálnu izoláciu od subjektívne prežívanej osamelosti.
• Na určenie príčinných vzťahov sú potrebné dlhodobé a rozsiahlejšie štúdie.
• Pri imunologických mechanizmoch zostáva otvorené, ako cytokíny prekonávajú hematoencefalickú bariéru.
• Aj pri vývoji cielenej liečby je potrebný ďalší výskum, najmä pri určovaní mozgových okruhov, ktoré sú najdôležitejšie pre konkrétne symptómy jednotlivca.

tags: #koukolik #vyskum #socialny #mozek