Jak powstaje ludzki mózg. Od zapłodnienia do narodzin

Ta książka jest kroniką nauki, która doprowadziła nas do obecnego stanu wiedzy o rozwijającym się mózgu.

Matka bawi się paluszkami swojego nowo narodzonego dziecka. Wpatrując się w lśniące oczy maluszka, mówi: „Moja maleńka, jesteś po prostu niesamowita!”. Dziecko jest z jej ciała, a jednak jest zupełnie unikalne. Ma własne palce i błyszczące oczy, a także swój własny umysł. Jego mózg dobrze chroni czaszka, więc matka nie może go zobaczyć i podziwiać. A jest naprawdę cudowny – żywy, szumiący superkomputer z miliardami elektrycznie aktywnych, rozciągniętych komórek zwanych neuronami, które tworzą między sobą biliony plastycznych połączeń. Od razu po urodzeniu mózg jest przygotowany do gromadzenia i przechowywania istotnych informacji o świecie, i do wykorzystywania tych informacji przy podejmowaniu wszelkiego rodzaju decyzji, nawet jeśli dziecko nadal potrzebuje stałej opieki rodziców. Jego mózg ma moc integrowania instynktu i doświadczenia, bycia ciekawskim, zapuszczania się na nieznane tereny, eksperymentowania i wymyślania, dotykania nowych tekstur i przeżywania nowych emocji. Jego mózg posiada też najwyższą moc, by stać się fundamentalną częścią wschodzącego poczucia własnego ja dziecka.

Ta opowieść rozpoczyna się od jednej zapłodnionej komórki jajowej. Powstaje z niej zarodek, w którym grupa komórek zostaje przeznaczona czy też przypisana do utworzenia mózgu. Opowieść podąża za tymi komórkami, gdy wytwarzają neurony, które formują połączenia w rosnącym mózgu, i kończy się, jak można się spodziewać, na w pełni ukształtowanym ludzkim mózgu. Duża część narracji dotyczy wydarzeń na poziomie komórkowym, ponieważ to właśnie w tej skali łatwiej zrozumieć etapy i podstawowe zasady dotyczące procesu powstawania mózgu. Z pewnej perspektywy opowiadana przeze mnie historia może przypominać nieco biografię dojrzewania neuronu.

• Jakie wydarzenia sprawiają, że pewna populacja komórek zarodka staje się komórkami w naszych mózgach?
• Ile rodzajów komórek znajduje się w mózgu?
• Jaki wpływ mają pochodzenie i środowisko neuronu na jego specyficzne przeznaczenie do stania określonym rodzajem neuronu i indywidualną komórką naszego ciała?
• W jaki sposób neurony wykształcają swoje nitkowate wypustki zwane aksonami i dendrytami, które tworzą wszystkie właściwe rodzaje elektrycznie aktywnych połączeń, zapewniając prawidłową architekturę sieci?
• Dlaczego tak wiele neuronów w naturalny sposób umiera w pierwszych latach życia?
• Co musi przejść neuron, by stać się trwałą częścią naszego mózgu?
• Jak ten neuron będzie się zmieniał przez lata?

Choć rozwija się w znikomo małej skali komórkowej i molekularnej, biografia neuronu jest pełna dramatyzmu, a ta książka otworzy okno na scenę wydarzeń.

W historię rozwoju mózgu wpleciona jest równoległa opowieść, która sięga dalej w przeszłość – opowieść o bardziej pierwotnym typie ewolucji ludzkiego mózgu, czyli innymi słowy o tym, jak ludzie uzyskali ludzkie mózgi. Ta historia również zaczyna się od pojedynczych komórek, tyle że istniejących miliardy lat temu w pierwotnej zupie wczesnego życia na Ziemi. Opowieść o ewolucji kończy się w tym samym miejscu, w którym kończy się opowieść o rozwoju: na w pełni uformowanym ludzkim mózgu. Nie są to więc niezależne wątki. Spojrzenie na ludzki mózg przez pryzmat jego początków rozwojowych oraz ewolucyjnych daje nam bogatszy obraz naszych typowo ludzkich cech.

Ostatni rozdział tej książki skupia się na tym, jak ludzki mózg ewoluował od naszych najbliższych naczelnych krewnych i człowiekowatych przodków. Co (jeśli w ogóle) zasadniczo różni ludzkie mózgi od mózgów naszych wymarłych przodków i żyjących krewnych – i jak powstały te różnice? Jakie specjalne mechanizmy są niezbędne do zbudowania typowego, współczesnego ludzkiego mózgu w odróżnieniu od mózgu innych gatunków? Ludzki mózg, z którym przychodzimy na świat, zmienia się pod wpływem doświadczeń (zwłaszcza tych w okresie dzieciństwa), zmienia go też zasób osobistych informacji, umiejętności i wspomnień. Okazuje się, że mechanizmy rozwoju, które tworzą nasze mózgi, sprawiają, że nie ma dwóch takich samych ludzkich mózgów.

To, co czyni nas wszystkich ludźmi, sprawia jednocześnie, że każdy z nas jest inny.

Opowieść o tym, jak rozwija się ludzki mózg, od poczęcia do narodzin, to historia stawania się kimś jedynym w swoim rodzaju. Ciągle ją odkrywamy i badamy.