Az agyi képalkotó eljárásokkal ma már igen részletes bepillantást nyerhetünk agyunk működésébe, és olyan távlatok is megnyíltak, amelyek korábban teljesen elképzelhetetlenek voltak. Rengeteg új információt sikerült megtudnunk a gondolkodásról, a döntéshozatalról, az ítéletalkotásról vagy az érzelmeink működéséről, és ma már biztosan tudjuk, hogy ezek a funkciók sosem köthetőek egyetlen, jól körülhatárolt agyi központhoz. Minden esetben több agyterület működik együtt, így a fő cél az, hogy ezeket a kölcsönhatásokat sikerüljön minél alaposabban megérteni.
Számos képességünket azonban még a legfejlettebb készülékekkel sem lehet pontosan mérhetővé tenni. Ilyen például az intelligencia, amelyet jelenleg még a legmodernebb funkcionális MRI-készülék sem képes meghatározni. Ez talán nem is baj, de a jövőben ezen a területen is komoly változásokra lehet számítani: mindez jogi és etikai kérdéseket is felvet, így már ma is élénk vita folyik a kutatók között arról, hogy meddig lehet elmenni agyunk titkainak leleplezésében. Jó példa erre a hazugságvizsgálat, ahol már napjainkban aktívan is vizsgálják az agyi képalkotó eljárások alkalmazhatóságát, és talán csak a készülékek műszaki fejlettségén múlik, hogy milyen eredményeket lehet majd elérni - hangzott el az Agykutatás Hetének tegnapi nyitó beszélgetésén.
Részletes vizsgálat a tér minden irányából
Az orvosok az idegrendszeri betegségek okának felderítésére és a megfelelő kezelés kiválasztására használják az agyi képalkotó módszereket. Természetesen ezek egyike sem teljesen tökéletes, a klinikai gyakorlatban ezért egyre gyakrabban fordul elő, hogy a többféle eljárással készített agyi felvételeket próbálják meg kombinálni. Ilyenkor általában kétféle módszert alkalmaznak, majd ezek együttes eredménye alapján következtetnek egy-egy idegrendszeri betegség okára. A pozitron emissziós tomográfia (PET) és a komputer-tomográfia (CT) együttes alkalmazása már ma is általános, de a jövőben ezt várhatóan a PET és a mágneses rezonancián alapuló agyvizsgálat (MR) együttes használata fogja felváltani.
Kattintson a képre a galériáért!
A mágneses agyi rezonanciavizsgálatok alkalmazása mintegy húsz-huszonöt éve kezdődött el: a vizsgálat során az agyat egy egynemű (homogén) mágneses térben vizsgálják. Az agyat először különféle impulzusokkal gerjesztik, és az idegsejtek ennek hatására elektromágneses jeleket kezdenek el leadni. Ezt a jelet fogják fel egy antennával, és egy átalakítást követően ennek segítségével teszik láthatóvá az emberi agyat. Az MR-készülékekkel alapvetően kétféle dolgot lehet vizsgálni: láthatóvá tehető az agy szerkezete (morfológiai vizsgálatok), továbbá megvizsgálhatóak az agyi funkciók és az agy kémiai összetétele is.
Az agyi anatómia több mint kétszáz féle mérési módszerrel elemezhető, a tér minden irányából. Mindez lehetővé teszi például az agy szürke- és fehérállományának olyan minőségű elkülönítését, amelyre korábban egyáltalán nem volt lehetőség. Ezáltal a legkisebb anatómiai vagy fejlődési rendellenességek is érzékelhetővé válnak: könnyen felismerhetőek például az agydaganatok, emellett számos idegrendszeri kórkép, például az elbutulás szerkezeti hátterére is fény derülhet. Ilyen vizsgálatokat már a méhen belül is lehet végezni, a későbbiekben pedig egyre részletesebben nyomon lehet követni az agy fejlődését - mondta dr. Rudas Gábor, a Semmelweis Egyetem MR-kutatóközpontjának igazgatója.
Az fMRI-vel a tér minden irányából vizsgálható az agy. A képen a sárga foltok mutatják, hogy hol van az éppen vizsgált funkció vagy képesség agyi aktiválódása
Az agy anatómiai felépítésén kívül kémiai analízis is végezhető, ráadásul élőben: ez azt jelenti, hogy egy meghatározott területen - például az agy egy köbcentiméternyi területén - pontosan nyomon lehet követni az agyi ingerület-átvitelt végző molekulák áramlását. Az anatómiai elváltozásokon kívül ezek az anyagok is egyértelműen utalhatnak a kóros agyműködésre: egyaránt azonosíthatóak az oxigénhiányos állapotok okozta betegségek, az agytumorok, a különféle anyagcsere-betegségek, de akár az elbutulás vagy az Alzheimer-kór jelenléte is - mondta Rudas.
A funkcionális MR-vizsgálatok ma már szintén igen részletes vizsgálatokat tesznek lehetővé. Az agy szerkezete akár fél milliméteres rétegvastagságban is megjeleníthető, bármelyik oldalról. Az fMRI-vizsgálatok közben különböző feladatokat adnak az alanynak, ezáltal az összes érzékszervi és mozgató folyamat agyi háttere pontosan nyomon követhető. Ezek közé tartozik a tapintás, a látás, a hallás, az ujj mozgatása, valamint a beszédképzés és a beszédértés is. Az emlékezeti és az érzelmi folyamatok egy része szintén jól vizsgálható ezzel a módszerrel. A különféle agyterületeket összekötő pályák - sok százezer idegrost - ma már szintén ábrázolhatóak. Tíz éve mindez még teljesen elképzelhetetlen volt, öt év múlva viszont talán már az is lehetséges lesz, hogy az egyes rostokat külön-külön is láthatóvá tegyék - mondta Rudas.
Nem haszontalanok a régebbi vizsgálómódszerek sem
Az MR-eljárások ma már ugyan igen fejlettek, ez azonban nem jelenti azt, hogy a korábbi, ezeknél egyszerűbb elven működő agyvizsgáló módszerek feleslegessé váltak volna. Az elektroenkefalográfia (EEG) az agy elektromos aktivitását méri a fejtetőre helyezett vagy az agyba ültetett elektródák segítségével. A módszer még ma is igen hasznos például az epilepszia idegrendszeri hátterének megállapításában, továbbá a gyógyításhoz szükséges kezelési mód kiválasztásában - mondta dr. Halász Péter ideggyógyász professzor.
Halász egy korábbi epilepsziás betegének esetismertetésével illusztrálta az EEG-vizsgálatok fontosságát. A páciensnek gyermekkora óta voltak rohamai, amelyeket a láb mozgatásával mesterségesen is elő lehetett idézni. A beteg az epilepsziában szenvedők egyharmadához hasonlóan nem reagált a gyógyszeres kezelésre sem, így ki kellett deríteni, hogy műthető-e. A gyermeknél az EEG alapján már korábban kérgi fejlődési rendellenességre gyanakodtak, az MR-vizsgálatokkal azonban nem találtak kóros eltérést.
Az agy felszínére ültetett elektródák segítségével aztán sikerült meghatározni azt az agyterületet, ahonnan a rohamok eredtek: a műtét során ezt a részt távolították el, a beteg pedig azóta is rohammentes maradt. Az eset jól mutatja, hogy még a fejlett MR-vizsgálatok sem minden esetben hatékonyak egy-egy betegség pontos okának feltárásában: a műtétet követő szövettani vizsgálat igazolta a korábban feltételezett kérgi fejlődési rendellenesség jelenlétét, az MR-felvételeken azonban semmi nem látszott ezekből - mondta Halász.
A műtéti módszerek természetesen az EEG-vel végzett eljárásoknál is fejlettebbé váltak az utóbbi években. Korábban például csak az elektródák agyba ültetése után tudták megnézni, hogy pontosan hova sikerült beilleszteni az eszközöket, ma viszont már a beültetés közben, élőben is nyomon lehet követni az elektródák behelyezését - mondta a professzor.
Mennyi energiát fogyaszt el egy agytumor?
Borbély Katalin, az Országos Onkológiai Intézet PET-CT ambulanciájának főorvosa kétféle agyi képalkotó eljárást, a pozitron emissziós tomográfiát (PET) és ennek egyszerűsített változatát, a SPECT-et mutatta be. A PET olyan képalkotó módszer, amelynek segítségével az élő szervezetben lejátszódó funkcionális, biokémai folyamatokat lehet megmérni és leképezni, a valós idejű és természetű változásokat követve. A módszer lényege, hogy igen gyorsan lebomló radioaktív anyagokkal megjelölt, ártalmatlan vegyületeket juttatnak a szervezetbe, amelyek pozitronkibocsátását és elhelyezkedését speciális kamerával követik nyomon. (A SPECT esetében nem a bomlásból származó pozitron kelti az eszköz által érzékelt fotonokat, hanem ezek ilyenkor közvetlenül az alkalmazott izotópok - például jódizotóp - úgynevezett gamma-sugárzásából származnak.)
A vérátáramlásról készített SPECT térkép elbutulásban szenvedő (demens) betegekben. Felső sor: a homlok- és a halántéklebenyt érintő demenciák; Alsó sor: Alzheimer-kóros betegek
A PET és a SPECT módszerekkel az agyi anyagcsere-folyamatok igen hatékonyan vizsgálhatók: az agyról készített felvételek alapján következtetni lehet az agy oxigén-felhasználásának vagy a cukoranyagcserének az intenzitására. Ugyanígy nyomon követhetőek az egyes agyterületek vérellátásának változásai is. Az úgynevezett funkciótérkép alapján jól meghatározhatóak azok a helyek, ahol az agyban a normálistól eltérően működik egy folyamat. A PET-et jelenleg a komputer tomográfiával (CT) kombinálják: a két gépet egybeépítik és "egymásba vetítik" a kapott adatokat. Még jobb eredményt lehet elérni, ha a PET-tel készített felvételt egy MR-felvételbe vetítik. Kombinált PET-MR készülékeket a klinikai gyakorlatban ma még nem alkalmaznak, de vélhetően ez a módszer lesz az, amely a jövőben egyre inkább el fog terjedni ezeknek a kérdéseknek a megválaszolására - mondta Borbély.
Beszédaktivációs SPECT vizsgálat: ennek során vizsgálható az agy rugalmassága, illetve mindazok a régiók, amelyek részt vesznek a folyamatos beszédben. A képen egy stroke-beteg agyi felvételei láthatóak: az aktiválási feladatot követően az agyféltekei dominanciát jelölő mintázat áttolódott az ellenoldalra, ami arra utal, hogy a beteg felépülése nehezített és a beszédhelyreállás nem lesz teljes értékű
A PET talán egyik legfontosabb és legelterjedtebb alkalmazási területe a daganatos betegségek felismerése, elkülönítése és a kezelés hatásának a mérése. Az agydaganatok tumorsejtjeinek energiafelhasználása megnő, így ha a sejtek cukorfelhasználásáról készítenek felvételt, a tumor megjelenítésén kívül annak viselkedése (jó vagy rosszindulatú) is láthatóvá válik. A magas cukorfelhasználást az élénk színek jelzik: ha az agyról készített funkciótérkép ilyen színeket mutat, akkor elsősorban rosszindulatú daganatról van szó, így azonnal a legerőteljesebb kezelésre lehet szükség. Ha a színek halványabbak, akkor lassabb a sejtek osztódása és a daganat növekedése: ilyenkor más lesz a terápia elve és a beteg kezelése.
Fontos, hogy a PET segítségével még a műtét és a szövettani vizsgálat előtt nagy valószínűséggel megállapítható egy daganatról, hogy mennyire rosszindulatú. A PET-felvétel a daganaton belül is megmutatja a leginkább rosszindulatú területet. Mindezekre ma a molekuláris PET-képalkotás a leghivatottabb - mondta Borbély.
Felül: az agyi jelfogó molekulák aktivitásáról készített SPECT térképek. Bal oldalon egy Parkinson-kóros, jobb oldalon pedig egy Huntington-kóros beteg dopamin receptorrendszere látható. Az alsó kép egy Huntington-kóros beteg agyáról készített PET cukoranyagcsere-térképet ábrázol
A PET-tel és a SPECT-tel nemcsak a véráramlás vagy a cukorfelhasználás, hanem a fehérjék előállításának sebessége vagy az agyban található jelfogó molekulák (receptorok) rendszerei is megbízhatóan mérhetők és vizsgálhatók (a fenti képen a dopamin, az agy egyik ingerületátvivő anyagának receptorai látszanak). A fehérjeszintézis vizsgálatára többek között a jóindulatú agydaganatok esetében lehet szükség: a tumor cukorfelhasználása ilyenkor alacsonyabb, a daganat kiterjedése ezért csak a fehérjetermelődés vizsgálatával együtt határozható meg elég pontosan. Erre a célra a jelenleg elérhető képalkotó eljárások közül a PET és a SPECT a legmegbízhatóbb, az MR-t is beleértve - mondta Borbély.
Agyi PET funkciótérképek, balról jobbra: véráramlás (stroke beteg); cukoranyagcsere (agydaganatos beteg); aminosav-áramlás (agydaganatos beteg); dopamin receptorrendszer (egészséges önkéntes)
A jelfogó molekulák működésének elemzése - az MR-vizsgálatokhoz hasonlóan - az agy biokémiai folyamatairól nyújt információkat. Az ingerületátvivő anyagok áramlása, a véráramlás, valamint a sejtek cukorfelhasználásának szintje ebben az esetben is lehetővé teszi például az elbutulás igen korai felismerését: előfordult, hogy a betegnek még semmilyen tünete nem jelentkezett, vizsgálatunk azonban már előre jelezte, hogy a kórkép nagy valószínűséggel ki fog alakulni - monda Borbély.
Agy és társadalomtudomány: neuroetika és neurojog
Egyértelmű, hogy az agyi képalkotó módszerek a jövőben még fejlettebbek lesznek, és elsősorban a funkcionális mágneses rezonanciavizsgálat esetében merülnek majd fel etikai kérdések is. Hol van az a határ, ahol a már fejlesztés alatt álló, mainál modernebb eszközök már a magánszférát sértő információkat hozhatnak rólunk nyilvánosságra? Ha a képalkotó eljárások orvosi alkalmazását nézzük, akkor viszont nyugodt szívvel örülhetünk a műszaki fejlődésnek. Az idegrostok szálait ugyan ma még nem látjuk, de pár éven belül akár az is lehetségessé válhat, hogy ne csak az agyból a gerincvelő felé futó rostköteg, hanem az ezt felépítő idegszálak is kivehetőek legyenek. Az idegrendszeri betegségekben szenvedő pácienseknek tehát mindenképp kedvezni fog, ha a felvételeken még részletesebben látszanak majd az agyi és idegi struktúrák.
A Millenáris Teátrumban az agykutatók által készített fotók mellett a pszichiátriai betegek képzőművészeti alkotásai is megtekinthetőek
A Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (KOKI) ezen a héten minden délután fél öttől várja azokat, akik szeretnének többet megtudni az agykutatás legújabb eredményeiről: csütörtökön az agy és a társadalomtudományok kapcsolatáról (neurofilozófia, neuroetika és neurojog) beszélnek majd a meghívott szakemberek, szombaton pedig a pszichiátriai ellátás aktuális kérdéseiről lesz szó.
A részletes program a KOKI honlapján olvasható.
* * *
Rovatunk mostantól a Facebookon és a Twitteren keresztül is elérhető, ahol extra tartalmakat is kínálunk