Ciało modzelowate składa się z wiązek zmielinizowanych aksonów i odpowiada za przesył informacji pomiędzy półkulami mózgu. Na każde 4000 osób na świecie przypada jedna, od urodzenia pozbawiona tej struktury. Większość z nich doświadcza całej gamy zaburzeń dotyczących percepcji, rozumowania i mowy. W jaki sposób niektóre mózgi mogą kompensować brak komunikacji między swoimi półkulami? Właśnie to pytanie postawili sobie badacze z Uniwersytetu w Genewie (UNIGE). Jego wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Cerebral Cortex.
Rozwój ciała modzelowatego przebiega między dziesiątym a dwunastym tygodniem ciąży. Agenezja tej struktury to wrodzona wada rozwojowa. W tym wypadku zamiast wiązek neuronów łączących półkule pojawia się około dziesięciocentymetrowa przestrzeń wypełniona płynem mózgowo-rdzeniowym. Oznacza to, że mózgom pozbawionym ciała modzelowatego brakuje fizycznego podłoża pozornie niezbędnego do wymiany informacji pomiędzy półkulami.
“Rolą ciała modzelowatego w zdrowym mózgu jest zapewnienie prawidłowej integracji informacji przetwarzanych przez komplementarne obszary kory mózgu obu półkul. To zaskakujące, że około 25% ludzi pozbawionych tych aksonów nie ma żadnych widocznych objawów deficytów poznawczych. Kolejne 50% ma przeciętny iloraz inteligencji oraz trudności z uczeniem się. Jedynie pozostałe 25% cierpi z powodu poważnych zaburzeń poznawczych” – rozpoczyna opowieść Vanessa Siffredi, autorka badania.
Literatura naukowa pokazuje, że w przypadku braku ciała modzelowatego niektóre włókna, znane jako wiązki Probsta, omijają nieobecny obszar mózgu i wzrastają wewnątrz każdej półkuli. Być może ich rolą jest zastąpienie brakującej struktury. Naukowcy z UNIGE we współpracy z partnerami z Australii podjęli się weryfikacji tego przypuszczenia. W tym celu wykorzystali technologię funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Do udziału w badaniu zaprosili 50 dzieci w wieku od 8 do 17 lat. Grupa badawcza stanowiła 20 osób – wszystkie pochodziły z Australii i cierpiały na agenezję ciała modzelowatego, lecz nie wykazywały jej objawów poznawczych. Pozostali uczestnicy – grupa kontrolna – posiadali standardowo rozwijające się mózgi. Strukturalne i funkcjonalne połączenia wewnątrz ich mózgów zostały zmierzone za pomocą fMRI.
Następnie naukowcy porównali połączenia strukturalne i funkcjonalne zaobserwowane w mózgach uczestników obu grup. Połączenia strukturalne to aksony – materialne przekaźniki impulsów nerwowych. Wyniki analizy wskazały, że w mózgach dzieci z grupy badawczej te połączenia są silniejsze oraz jest ich więcej niż w mózgach dzieci z grupy kontrolnej. Natomiast połączenia funkcjonalne to korelacje w aktywności dwóch (lub więcej) fizycznie niepołączonych ośrodków mózgu. Przyjmuje się, że gdy obszary mózgu aktywują się w tym samym czasie na tej samej częstotliwości, zachodzi między nimi “komunikacja”. Wyniki porównania połączeń funkcjonalnych ujawniły, że pomiędzy grupami nie ma statystycznie istotnej różnicy. Oznacza to, że ośrodki mózgu znajdujące się w przeciwnych półkulach mogły komunikować się, pomimo braku strukturalnego połączenia między nimi. Konkludując, naukowcy zaobserwowali wzmocnienie strukturalnych połączeń wewnątrzpółkulowych w mózgach dzieci pozbawionych ciała modzelowatego. Przypuszczalnie to wzmocnienie kompensuje brak tej struktury i umożliwia prawidłową łączność funkcjonalną.
„Co ciekawe, komunikacja między dwiema półkulami jest zachowana. Uważamy, że mechanizmy plastyczności, takie jak wzmocnienie wiązań strukturalnych w obrębie każdej półkuli, kompensują brak włókien neuronowych między półkulami. Tworzone są nowe połączenia, a sygnały mogą być przekierowywane aby komunikacja między dwiema półkulami była zachowana” – podsumowuje badaczka z UNIGE.
Neurobiolodzy z Genewy zaobserwowali również korelację między wzrostem połączeń wewnątrz półkuli a zdolnościami poznawczymi. Ta informacja jest bardzo interesująca dla pracy klinicznej. Obecnie agenezja może zostać wykryta w czasie ciąży za pomocą badania ultrasonograficznego. W takich sytuacjach lekarz nierzadko proponuje przerwanie ciąży. Być może w niedalekiej przyszłości można będzie wykorzystać technologię neuroobrazowania do przewidzenia na ile w danym przypadku prawdopodobne jest wystąpienie poważnych zaburzeń poznawczych.
