Mozak je verovatno najsloženiji entitet u prirodi. Verovatno zbog te složenosti čovek još uvek nije u stanju da pravilno razume način njegovog funkcionisanja. U tom smislu ulažu se veliki napori da se prodre u tajnu mozga pre svega poboljšanjem tehnologije. Ovde govorimo o DTI magnetnoj rezonanci i njenim iznenađujućim otkrićima. Jedno od njih je i to da inteligencija i mnogi duševni poremećaji mogu da budu posledica tokova i promena isključivo u beloj masi mozga.
Siva masa mozga, mesto je gde se odigravaju najvažniji psihički tokovi i gde je smešteno naše pamćenje. Ovaj gornji sloj mozga u vidu sive kore sastoji se od gusto raspoređenih nervnih ćelija bitnih za donosenje odluka – neurona. Ispod je bela masa koja kod čoveka ispunjava gotovo polovinu mozga – znatno više nego kod drugih životinja. Bela masa izrađena je od miliona komunikacionih vodova, izduženih delova neurona, takozvanih aksona, koji su presvučeni masnom supstancom mijelinom. Kao kablovi koji povezuju telefone u raznim delovima neke zemlje ovi beli vodovi spajaju neurone jednog dela mozga s neuronima drugog, to jest, sivu masu. Koristeći računarsku mrežu kao sličnost, sivu masu činili bi sami računari, dok bi bela bila mreža kablova koji ih povezuje.
Verovatno su zato naučnici beloj masi poklanjali znatno manje pažnje nego sivoj. Smatralo se da je mijelin običan izolator, a da su nervna vlakna koja obmotava samo prenosioci signala. Sve teorije o učenju, pamćenju i psihičkim poremećajima usredsredili su na molekulske tokove unutar neurona i na vec čuvene sinapse – sićušne dodirne tačke (tačnije, procepe) između neurona. Međutim, sve je očiglednije da je uloga bele mase potcenjena. Novija izučavanja pokazala su da je količina bele mase kod ljudi promenljiva u zavisnosti od duševnih (mentalnih) iskustava ili usled nekog oboljenja. Takođe, menja se i unutar mozga istog čoveka, ako takva osoba uči ili vežba neku veštinu, na primer, sviranje klavira. I mada je neosporno da su neuroni sive mase ključni za duševne ili fizičke postupke (aktivnosti), izgleda da je delovanje bele mase od velike važnosti za to kako ljudi unapređuju svoje umne i društvene sposobnosti i da daje odgovor na pitanje zašto neke osobe, naročito starije, teže uče.
Mijelin koji beloj masi daje daje boju oduvek je bio tajna. Tokom više od jednog veka stručnjaci su mikroskopima posmatrali neurone i razgranata nervna vlakna dendrite (pripadaju sivoj masi) i dugačke aksone koji se protežu od jedne do druge nervne ćelije. Otkrili su da je svaki akson presvučen belom, kristalnom, pihtijastom masom. Zaključili su da ova masna supstanca, mijelin, služi kao izolator aksona radi sprečavanja curenje signala.
Ipak, bilo je čudno što mnogi od aksona, naročito oni kraći nemaju ovu zaštitu. Osim toga, čak i duži aksoni imali su delove, suženja bez mijelinskog omotača. Ova ogoljena mesta aksona dobili su ime Ranvijeovi čvorovi (ili suženja) po francuskom anatomu Luju Ranvijeu koji ih je prvi opisao.
Savremena istraživanja su pokazala da nervni impulsi putuju sto puta brže duž aksona presvučenim mijelinom. Između svakog čvora na aksonu ova bela supstanca obmotana je i do 150 puta. Mijelin se proizvodi u dve vrste glijalnih ćelija (prateće, potporne ćelije nervnog tkiva). Ćelije nalik hobotnici, oligodentrociti, prave mijelin za moždano tkivo i kičmenu moždinu. Električni signali pošto ne mogu da procure, brzo se kreću od čvora do čvora. Za nerve izvan centralnog nervnog sistema mijelin se proizvodi u takozvanim Švanovim ćelijama koje imaju oblik kobasice. Otkriveno je da za najveću brzinu provođenja signala postoji preduslov da debljina mijelinskog omotača mora da bude u tačnom odnosu sa prečnikom aksona. Nije poznato kako oligodentrociti znaju da li je kod aksona različitih prečnika potrebno 10 ili 100 namotaja mijelina da bi se dobila odgovarajuća, najbolja debljina.
Ipak, nedavno su nemački naučnici s Maks Plankovog instituta zapazili da Švanove ćelije mogu da otkriju prisustvo belančevine neuregulina koja prekriva aksone, i ukoliko je njeno prisustvo povećano ili smanjeno obmotavaju više ili manje slojeva mijelina oko aksona. Osim toga, uočeno je da mnogi ljudi koji pate od šizofrenije i još nekih bolesti imaju oštećenje na genu koji upravlja stvaranjem ove belančevine.
Čovek se rađa sa malo ili nimalo mijelina. Ova masa se stvara dok mozak sazreva, pa može da se kaže da je količina mijelina srazmerna stepenu razvoja mozga. A mozak se razvija korišćenjem. Na nekim mestima u mozgu mijelin je postavljen u potpunosti tek oko 25. ili 30. godine života. Kako rastemo „mijelinacija“ napreduje od zadnje strane mozga prema čeonoj. Čeoni delovi mozga su mesta gde se odigrava poslednje oslojavanje mijelinom. Ovi delovi su odgovorni za slozenije razmisljanje, planiranje i rasuđivanje – sposobnosti koje stičemo tokom života, iskustvom. Maučnici naslućuju da je nedovoljno oslojavanje mijelinom jedan od razloga što neka deca teže uče i sporije napreduju od vršnjaka ili zašto tinejdžeri nisu u stanju da donose odgovorne odluke kao odrasli ljudi. Ovakva istraživanja nagovestila su da je mijelin važan za inteligenciju.
Može se pretpostaviti da mozak ne završava obmotavanje aksona u ranoj mladosti jer se oni još razvijaju, dobijaju nove grane i ukidaju nepotrebne – u zavisnosti od iskustva. Jer, kad se akson jednom presvuče mijelinom, promene na njemu znatno su manje moguće. U stvari, sledeća pitanja su čekala na odgovore: da li je stvaranje mijelina predodređeno (programirano) ili i nase životno iskustvo igra ulogu? Da li mijelin stvarno proširuje nase umne sposobnosti?
Frederik Ulen, pijanista i profesor na Stokhlomskom insitutu za mozak, zajedno s kolegama je pokušao 2005. god. da to otkrije. Za ispitivanje mozgova profesionalnih pijanista upotrebljena je nova tehnika skeniranja mozga DTI (Diffusion tensor imaging). DTI koristi istu vrstu magnetne rezonance koja već postoji u bolnicama ali s drugačijim magnetnim poljem i algoritmima. Tako se dobijaju mnogobrojni preseci a iz njih trodimenzionalne slike mozga. Novost je da su preseci vektorski prikazi rasprostranjenosti vode u tkivu (matematički, pomocu tenzora). U sivoj masi DTI signali su slabi jer je voda simetrično raspoređena. Međutim duz aksona njen raspored je asimetričan, pa ova nepravilnost osvetljava belu masu, otkrivajuci glavne puteve kojima teku podaci izmedju raznih delova mozga. Što su vlakna gušće upakovana i oslojenija mijelinom, jači je DTI signal.
Ulen je otkrio da su kod profesinalnih pijanista odredjene oblasti bele mase razvijenija nego kod ljudi koji se ne bave muzikom. Što je muzičar duže vežbao DTI signali su bili jači. Znači da su aksoni bili više prevučeni mijelinom ili su gušće pakovnani. Naravno da je moguće i da su se proširili, zahtevajući više mijelina. A to ne može tačno da se utvrdi bez autopsije. Ipak, ovo otkriće je važno, jer pokazuje da kada učimo neku složenu veštinu, odigravaju se značajne promene u beloj masi – delu mozga koje ne sadrži nervne ćelije i sinapse već samo aksone i glije.
Proucavanje životinja, kod kojih je moguće fizički ispitati mozak, pokazao je da se sadržaj mijelina menjao u zavisnosti od složenosti njihovog mentalnog iskustva i okruženja. Ovi rezultati slažu se i s DTI ispitivanjima izvedenim na Dečijoj klinici u Sinsinatiju. Više bele mase neposredno je dovedeno u vezu sa većim koeficijentom inteligencije dece. Postoje podaci da deca koja pate od izražene mentalne zaostalosti imaju manjak bele mase i do 20%.
Takva otkrića snažno podupiru pretpostavku da iskustvo utiče na stvaranje mijelina, a da novostvoreni mijelin podržava učenje i usavršavanje veština. Ali da bi se u potpunosti uverili u to, naučnici bi trebalo da nađu nove, još verodostojnije podatke i objasne na koji način povećanje mijelina poboljšava spoznaju. Nedostaju, takođe, i još neposredniji dokazi da njegov manjak slabi duhovne sposobnosti.
Na koji način bela masa može da utiče na duhovne sposobnosti mozža bi bolje moglo da se shvati ako se rad mozga uporedi sa Internetom. Izgledalo bi da je i mozgu najvažnije što brže preneti podatke. Ali to bi znacilo da bi svaki akson morao da je podjednako prevucen mijelinom, a to nije slucaj. Očigledno je da za mozak brže nije uvek i bolje. Podaci moraju da putuju između raznih centara, a svaki centar ima određenu ulogu i podatke šalje drugim centrima na dalju obradu. Složeno učenje, kao što je učenje sviranja klavira ili rešavanje matematičkih problema, zahteva da podaci putuju levo-desno između mnogih oblasti, da prelaze različita rastojanja, ali da uvek stižu u pravo vreme. Da bi takva tačnost mogla da se postigne, neophodno je usporavanje signala na kraćim rastojanjima. Jer, ako bi svi aksoni prenosili podatke najvećom i jednakom brzinom, signali iz udaljenijih delova mozga stizali bi sa zakašnjenjem. Ovde su možda od osobite vaznosti Ranvijeovi čvorovi. Proučavajući izvanredan sluh kod sova, neurobiolozi su pokazali da tokom mijelinacije oligodendrociti ubacuju više ovih čvorova kako bi se usporilo putovanje signala.
Jasno je da je pravilna brzina prenosa podataka izuzetno važna za nesmetan rad mozga i zašto loš prenos može da dovede do mentalnih poremećaja. Posle decenija istraživanja usmerenih na sivu masu kao uzročnika duševnih oboljenja, naučnici su sada obratili veću pažnju i na belu masu mozga. Lekari su se uvek pitali zašto se šizofrenija uobičajeno razvija tokom mladosti. Sada se to dovodi u vezu s mijelinacijom prednjeg dela mozga. Tamo su neuroni vec uglavnom izgrađeni, ali mijelin nije, što ga čini sumnjivim. Osim toga, poslednjih godina, gotovo dvadeset naučnih studija ukazalo je na manjkavost bele mase u više oblasti kod mozga šizofreničara. A kad su majušne sprave koje istovremeno mogu da nadgledaju hiljade gena nedavno postale dostupne istraživačima, ispostavilo se da su mnogi mutirani geni povezani sa šizofrenijom uključeni u stvaranje mijelina. Poremećaj bele mase uočen je i kod mnogih drugih bolesti: oštećenja govora, autizma, multiple skleroze, Alchajmerove bolesti. Kod multipleskleroze aksoni i neuroni mogu da izumiru kad se usled oboljenja izgubi mijelin.
Ulenovi ogledi sa pijanistima doneli su i jedno dodatno otkriće – bela masa je bolje razvijena kod osoba koje su učile sviranje kad su bile mlađe. Kod ljudi koji su učili posle adolescencije, bela masa se povećala samo u prednjem delu mozga, oblasti u kojoj je mijelinacija još bila u toku. Ovo otkriće nagoveštava da izolacija nervnih vlakana mijelinom delimično određuje i starosne granice za učenje novih veština. Ako učite strani jezik posle puberteta bićete osuđeni da ga govorite sa akcentom; učite ga kao dete i govorićete kao da vam je maternji jezik. Sada se smatra da je i to jedan od razloga zašto se mlađe osobe brze oporavljaju od posledica povrede mozga od starijih. Naučnici su uočili naročitu belančevinu unutar mijelina koja je u stanju da zaustavi grananje akosona i stvaranje novih veza. kada se dejstvo te belančevine (nazvane Nogo) zaustavi, životinje s povredama kičmene moždine uspevale su da poprave svoje izgubljene veze i povrate osećaj i pokretljivost.
Ako se mijelinacija uglavnom završava u našim dvadesetim godinama, kako objasniti da mentalno vežbanje starijih osoba odlaže napad Alchajmerove bolesti? I kako se naša mudrost povećava s godinama? Istraživaci tek treba da izvedu opite i na starijim životinjama i pokušaju da daju odgovore. Neki ogledi pokazuju da se oblaganje mijelinom nastavlja i do pedesetih godina našeg života, ali u mnogo manjem obimu. Zato je za mnoge intelektualne i atletske sposobnosti ako želimo da postignemo veliki uspeh, neophodno je da počnemo da ih razvijamo dok smo jos mladi. I, naravno, da mnogo vežbamo. Pijanista svetskog glasa, šahovski sampion, nobelovac ili teniski as, postaje se samo napornom vežbom – od rane mladosti.
Svakako, i strariji ljudi jos mogu da uče, ali tu su u igri samo sinapse i neuroni. Naporan treninig izaziva električno pražnjenje neurona što može da dovede do mijelinacije. Kad jednog dana budemo sasvim razumeli kad i zasto se stvara bela masa, moći ćemo i da utičemo na nju – možda i kod odraslih osoba. Preduslov je da se otkrije takav signal koji oligodendrocitu kaže da jedan akson obloži mijelinom, ali ne i susedni. To otkriće, zakopano duboko u mozgu ispod sive kore, čeka neke buduće istraživače