A jövőben talán már az idegrostokat is látni fogjuk

Az agyi képalkotó eljárások rendkívül sokat fejlődtek az elmúlt években, így ma már olyan agyi folyamatokba is bepillantást nyerhetünk, amelyekbe korábban elképzelhetetlen lett volna. Az orvosi gyakorlat közeli jövőjét várhatóan az jelenti, hogy a vizsgálatokban egyidejűleg két fejlett képalkotó módszert is alkalmaznak. A legújabb kutatásokból az is világossá vált, hogy az összetett agytevékenységeket sosem csak egyetlen központ végzi. 

A cukoranyagcseréről készített PET-térkép Parkinson-kóros betegben (a gyógyszerkezelés előtti állapot)

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