Streszczenia wykładów konferencji „Tydzień Mózgu 2021” on-line

„Wpływ nowych technologii przekazu informacji na rozwój mózgu - nowy wspaniały świat”
Prof. dr hab. Krzysztof Tokarski
Kierownik Zakładu Fizjologii, Instytut Farmakologii im. Jerzego Maja Polskiej Akademii Nauk w Krakowie
E-mail: ktok@if-pan.krakow.pl

Budzisz się rano pijesz kawę, zauważasz, że trzeba kupić nowe opakowanie, sekundy na wejście do Sieci, usłużny program podsuwa Ci twoją ulubiona markę. Twoje dziecko je płatki śniadaniowe które uwielbia, samo je wybrało z reklamowanych w telewizji, sprawdzasz na sieci domowej jakie zakupy trzeba dziś zrobić, lodówka raportuje brak mleka, wchodzisz do Sieci kupujesz ulubioną markę twojego malucha. Sprawdzasz wiadomości, logujesz się na serwer firmy, witasz z kolegami, pogrążasz w pracy, słyszysz, że młodsze dziecko grzecznie bawi się oglądając Cartoon Network, starsze ma lekcje on-line. Po pracy idziesz do strony z nowa wystawą malarstwa spędzasz wspaniały czas delektując się kolorami na twoim nowym wspaniałym monitorze (kupiłeś go on-line wczoraj). Żona w tym czasie jest na zakupach, w najbardziej polecanym wspaniałym sklepie internetowym, pyta czy chcesz nowy garnitur, razem wybieracie z setek dostępnych on-line fasonów, przy okazji kupujecie reklamowany nowy telewizor, wspaniały, większy od starego o 20 cali. Wieczorem z rodziną oglądasz już na nowym telewizorze, polecany, wspaniały film, potem spotykacie się na zoomie ze znajomymi. Co za wspaniały dzień, co za wspaniały świat......nowy wspaniały świat.

Przez ostatnich kilkanaście lat obserwujemy stopniową zmianę wzorców spędzania czasu wolnego przez dzieci i młodzież szkolną. Zamiast zabaw ruchowych na świeżym powietrzu dzieci zaczęły spędzać czas przed telewizorem lub smartfonem i komputerem. Ilość czasu spędzonego przed telewizorem przez dzieci przedszkolne i młodzież szkolną ocenia się na minimum 4 godziny dziennie. W 2019 ponad 63% Polaków, w ciągu roku nie przeczytało żadnej książki. Ponad 6 milionów osób w ciągu roku nie przeczytało nawet dłuższego tekstu w gazecie, czy Internecie.

Dostęp do Internetu w Polsce posiada prawie 100% rodzin. Szacunki GUS z 2015 roku podawały, że aż 95% dzieci w wieku 4-15 lat używa komputera lub smartfona przez minimum 2 godziny dziennie. Na przestrzeni ostatniego roku, na skutek pandemii i nauki za pośrednictwem Internetu, czas ten wydłużył się wielokrotnie. Należy zaznaczyć, że ciągła obecność w Sieci oraz wielogodzinny czas spędzany przed telewizorem są ściśle powiązane z jednoczesną, ciągłą ekspozycją na różnego typu reklamy. Zasadne wydaje się stwierdzenie, że obecnie dzieci urodzone na przestrzeni ostatnich 15 lat żyją bardziej w świecie wirtualnym niż rzeczywistym. Określenie wpływu tych lawinowych zmian w trybie komunikacji, sposobu przekazu informacji oraz zintensyfikowanego naporu komunikatów reklamowych na dalszy rozwój psychiki i inteligencji dziecka, jest prawdopodobnie jednym z największych współczesnych wyzwań psychologii i neurobiologii.

„Mózg matematyczny: Jak działa? Dlaczego czasem zawodzi? Jak go wspierać?”
Dr Mateusz Hohol
Adiunkt w Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz kierownik Copernicus Center Lab w ramach Priorytetowego Obszaru Badawczego "FutureSoc" w Inicjatywie Doskonałości-Uczelnia Badawcza na Uniwersytecie Jagiellońskim.
E-mail: mateusz.hohol@uj.edu.pl

Kompetencje matematyczne są jednym z kluczowych czynników prowadzących do dobrobytu, zarówno jednostek, jak i całych społeczeństw. Pytanie skąd biorą kompetencje matematyczne nurtowało już starożytnych filozofów, a dziś jest ono przedmiotem badań empirycznych prowadzonych na styku neuronauki i psychologii poznawczej. Badaczy interesują szczególnie dwa pytania: po pierwsze, w jaki sposób nasze mózgi w ogóle radzą sobie z matematyką? Po drugie, dlaczego poszczególne osoby różnią się w zakresie zdolności matematycznych, tworząc spektrum od osób mających problemy z elementarnymi rachunkami, aż do profesjonalistów, rozwijających twórczo matematykę. Jeśli chodzi o pytanie pierwsze, wskazuje się, że zdolności matematyczne mają głębokie korzenie ewolucyjne i są wczesne ontogenetycznie, o czym świadczy to, że zwierzęta inne niż człowiek oraz ludzkie niemowlęta zdolne są to rozróżniania liczebności postrzeganych obiektów. W przypadku człowieka, za „zmysł numeryczny” odpowiadają wyspecjalizowane systemy mózgowe, zlokalizowane w szczególności w okolicy bruzdy śródciemieniowej. Jeśli chodzi o pytanie o różnice indywidualne, wskazuje się, że oprócz ogólnych czynników poznawczych (inteligencja), poziom naszych kompetencji matematycznych wyznaczany jest przez sprawność „zmysłu numerycznego”. Jeśli elementarne zdolności numeryczne nie zostaną ukształtowane prawidłowo, odbija się to w kłopotach w przyswajaniu symbolicznej matematyki, a co za tym idzie w kłopotach szkolnych. Najbardziej „drastyczną” formą tych problemów jest dyskalkulia, związana między innymi ze zmianami strukturalnymi i funkcjonalnymi w płacie ciemieniowym mózgu. Wiele wysiłków badawczych zmierza zarówno do zrozumienia przyczyn dyskalkulii, jak i opracowania interwencji (treningów), mających na celu polepszenie zdolności matematycznych osób z dyskalkulią. Współczesne badania z zakresu neuronauki i psychologii poznawczej pozwalają także zrozumieć skąd biorą się ponadprzeciętne zdolności matematyczne – zarówno uzdolnionych dzieci, jak i profesjonalnych matematyków. W niniejszym wykładzie wskażemy odwołując się do najnowszych badań, jak działa nasz mózg matematyczny, z czym wiążą się najbardziej typowe problemy z uczeniem się matematyki oraz na czym polegają oparte na danych naukowych programy, mające na celu pomoc osobom z takimi problemami.

„Noworodek noworodkowi nierówny. Jak czas wyklucia się u ptaków i porodu u ssaków jest skorelowany z etapem rozwoju układu nerwowego potomstwa?”
Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski
Wydział Biologii i Nauk o Środowisku, Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego

Dwie odrębne linie gadów zapoczątkowały ewolucję, która doprowadziła do powstania ssaków i ptaków. Potomstwo dinozaurów, przodków ptaków, wykluwało się w pełni zdolne do biegania, przypominało więc potomstwo dzisiejszych gadów i ptaków-zagniazdowników. Jednak u wielu gatunków ptaków pisklęta wykluwają się ślepe, a ich układ nerwowy jest na dużo wcześniejszym etapie rozwoju, nie pozwalającym na kontrolę ruchów, reakcję na większość bodźców i samodzielne zdobywanie pokarmu. Także u ssaków - jedynej żyjącej linii potomnej Therapsidów - fizjologia rozwoju ulegała wielkiemu zróżnicowaniu już po wyodrębnieniu tego rzędu. Dziobak i kolczatka „wysiadują” złożone przez siebie jaja, potomstwo wszystkich ssaków workowatych rodzi się na bardzo wczesnych etapach rozwoju, a stadium rozwoju różnych gatunków ssaków łożyskowych jest bardzo zróżnicowane. Powstaje zatem pytanie, czy rozwój układu nerwowego (i całego ciała) przebiega u różnych gatunków zupełnie odmiennie, co nie pozwalałoby na porównanie ich sekwencji rozwoju, czy też istnieją jakieś ogólne prawidłowości rozwoju układu nerwowego, od zapłodnienia do osiągnięcia samodzielności. Gdyby takie prawidłowości były, to możliwe byłoby określenie, na jakim etapie tego cyklu rozwojowego znajduje się świeżo wykluty, czy też urodzony osobnik danego gatunku i jakie będą następne etapy jego rozwoju. Na wykładzie omówię współczesne teorie i badania na ten temat.

„Rapamycyna - skarb neurobiologów z Wyspy Wielkanocnej”
Prof. dr hab. Jacek Jaworski
Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie

W roku 1964 z Kanady, wyruszył w kierunku Wyspy Wielkanocnej H.M.C.S. Cape Scott należący do Królewskiej Kanadyjskiej Marynarki Wojennej. Na jego pokładzie znajdowało się około 40 naukowców i lekarzy, których celem było dokładne zbadanie środowiska i chorób ludzi zamieszkujących Wyspę Wielkanocną. Nikt z nich nie przypuszczał, iż efektem tej wyprawy będzie odkrycie nowej substancji – rapamycyny, która stanie się 40 lat później istotnym narzędziem w badaniach nad biologią molekularną układu nerwowego oraz ważnym lekiem stosowanym w leczeniu chorób neurologicznych. Rapamycyna jest substancją naturalną produkowaną przez bakterie glebowe - Streptomyces hygroscopicus. Natomiast biochemicznie jest inhibitorem ważnego regulatora metabolizmu komórek - ssaczego celu rapamycyny (mTOR). W trakcie swojego wykładu przedstawię po krótce pełną zwrotów akcji i determinacji badaczy historię rapamycyny. Następnie omówię, czego dzięki użyciu rapamycyny dowiedzieliśmy się o roli mTOR w rozwoju, fizjologii i starzeniu się układu nerwowego. Następnie opiszę choroby układu nerwowego związane ze zmianami aktywności mTOR i wykorzystanie rapamycyny (obecne lub planowane) w ich leczeniu. W końcu przedyskutuję możliwość wykorzystania tego leku do przeciwdziałania skutkom starzenia się organizmu, w szczególności mózgu.

„Czy starzenie się mózgu jest nieodwracalne?”
Prof. dr hab. Ewa Sikora
Pracownia Molekularnych Podstaw Starzenia, Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN w Warszawie
E-mail: e.sikora@nencki.ed.pl

Nasze życie stopniowo się wydłuża. Seniorzy 65+ zamieszkujący kraje Unii Europejskiej mogą spodziewać się jeszcze przynajmniej 20 lat życia. Jednakże, średnio po 65-tym roku komfort życia bardzo spada. Związane jest to z nasilaniem się procesów starzenia, któremu towarzyszy wzrost zachorowania na choroby przewlekłe, w tym neurodegeneracyjne. Starość manifestuje się również spadkiem pamięci oraz zdolności poznawczych u osób nie cierpiących na chorobę Alzheimera. Procesy starzenia się mózgu zachodzą na poziomie molekularnym, komórkowym oraz narządowym. Ponieważ komórki są podstawowymi cegiełkami budulcowymi naszego organizmu, to w zasadzie można postawić tezę, że mózg się starzeje dlatego, że starzeją się komórki go budujące. Starzenie komórkowe (ang. senescence) jest to proces, który polega na zmianach morfologicznych i funkcjonalnych komórek, które występują na skutek działania zewnętrznych i wewnętrznych czynników uszkadzających, w tym reaktywnych form tlenu. Stare komórki, gromadzą więc uszkodzone cząsteczki i całe organella komórkowe, ale nie umierają. Przybywa ich wraz z wiekiem. Wydzielają one do mikrośrodowiska wiele czynników, które powodują ogólnoustrojowy sterylny stan zapalny. Komórki budujące mózg, starzeją się podobnie jak inne komórki i generują szkodliwy stan zapalny w mózgu, nazywany neuroimmunoaging. Wydaje się, że najlepszym sposobem na opóźnienie, lub być może nawet cofnięcie efektów starzenia się mózgu jest wyeliminowanie z niego starych komórek. Pierwsze badania z zastosowaniem modeli zwierzęcych pokazują, że możliwa jest poprawa zdolności poznawczych oraz osłabienia symptomów chorób neurodegeneracyjnych, właśnie poprzez usunięcie starych komórek przy pomocy tzw. senolityków. Niewykluczone więc, że już w niedalekiej przyszłości senolityki, opóźniające starzenie się mózgu i całego organizmu staną się naszą codziennością. Warto jednak, niezależnie od postępu tych badań, zadbać o przedłużenie sprawności umysłu poprzez zdrowy styl życia, czyli właściwą dietę, odpowiednia aktywność fizyczną, umysłową i społeczną, oraz ograniczenie szkodliwego stresu.

„Astrocyty - gwiazdy pod sklepieniem czaszki. W czym są wyjątkowe i jak pomagają chronić mózg”
Dr hab. Katarzyna Kuter
Zakład Neuropsychofarmakologii, Instytut Farmakologii im. Jerzego Maja Polskiej Akademii Nauk w Krakowie.
E-mail: kuter@if-pan.krakow.pl

Z wyglądu gwiazdy lecz dopiero od niedawna wzbudzają powszechne zainteresowanie i zachwyt. Astrocyty to jeden z typów komórek układu nerwowego, które nie generują potencjałów elektrycznych, dlatego przez lata uważane były za klej scalający mózg. Z czasem jednak dostrzeżono, że bez tego cichego wspólnika neurony nie mogą działać prawidłowo gdyż to astrocyty odpowiadają za homeostazę czyli równowagę otoczenia. Dziś wiemy, że te wszechstronne komórki gleju odgrywają decydującą rolę w rozwoju młodych neuronów pomagając im w migracji, tworzą dla nich przyjazne środowisko i kształtują. Dzięki swoim kontaktom z barierą krew-mózg astrocyty zaopatrują neurony w składniki odżywcze przez co zarządzają lokalną energetyką komórkową dokarmiając neurony i .sprzątając po nich. Astrocyty czujnie nadzorują aktywność zakończeń neuronalnych. Otulając ich połączenia tworzą synapsę oraz zapewniają prekursory neuroprzekaźników dla neuronów. Ważnym zadaniem astrocytów jest też komunikacja z innymi komórkami. Z mikroglejem współdziałają w stanie zapalnym najczęściej uspokajając aktywowane komórki gleju ale potrafią też być groźne.

W zdrowiu i chorobie astrocyty pełnią w mózgu funkcje wspierające i ochronne. Potrafią robić rzeczy, których nie umieją żadne inne komórki. Możliwe, że to dzięki nim nasz mózg ewoluował tak aby stać się homo sapiens. Jednak starzenie i choroby odciskają również na nich swoje piętno. Jak możemy wspomóc astrocyty we wspieraniu neuronów? Czy możemy wykorzystać ich możliwości w terapiach centralnego układu nerwowego? Na te pytania postaram się odpowiedzieć podczas Tygodnia Mózgu 2021.