Prof. Nowiński zeskanował swój mózg i stworzył nowatorski atlas. „Są pytania, na które nie ma odpowiedzi”

Magdalena Frindt, „Wprost”: Co można wyczytać z ludzkiego mózgu na temat konkretnego człowieka? Czy analizując ten organ, w odseparowaniu od jakichkolwiek innych informacji, wiadomo, czy należy np. do osoby ponadprzeciętnie inteligentnej?

Prof. Wiesław Nowiński*: To bardzo trudne pytanie. Udało mi się otworzyć własny mózg, więc mogę go oglądać, mogę go kroić, składać i rozkładać na kawałki. Czy tam widać inteligencję? Trudno powiedzieć. Ale podchodząc do sprawy poważnie, już 100 lat temu był zauważalny trend, w którym próbowano oszacować inteligencję na podstawie wielkości czaszki czy samego kształtu mózgu. Okazało się, że nie ma podstaw naukowych do wyciągania tego typu wniosków.

Niemniej, oczywiście, z mózgu można wiele odczytać, np. wykonując rezonans magnetyczny. Lekarze mogą stwierdzić, czy mózg wygląda w książkowy sposób, czy rozwija się jakaś choroba. Można dostrzec, jak duże są komory z płynem rdzeniowo-kręgowym, jak głębokie są bruzdy, bo one świadczą o ubytkach w liczbie neuronów.

Kiedyś badano mózg Alberta Einsteina. Zakładano, że skoro był geniuszem, to jego mózg na pewno też jest na swój sposób wyjątkowy…

Jakie wyniki uzyskano?

Okazało się, że ten organ był całkowicie normalny, może nawet trochę mniejszy niż przeciętny. Ale zauważono także, że jeden z zakrętów w płacie ciemieniowym, który jest odpowiedzialny za wyobraźnię, jest o 15 proc. większy od standardowego wymiaru. Czy można zatem powiedzieć, że z dwóch mózgów, które chcemy porównywać, właściciel jednego jest bardziej inteligentny? Tutaj nie ma reguły i prostej odpowiedzi.

Żeby zrozumienie pracy mózgu stało się łatwiejsze, stworzył pan specjalne atlasy.

Atlas mózgu, podobnie jak atlas geograficzny, to zbiór różnych map. Upraszczając można powiedzieć, że jest to Google Maps dla mózgu. W rzeczywistości jest jednak o wiele bardziej skomplikowany, bo nie ma dwóch takich samych mózgów.

Można powiedzieć nawet więcej: w jednym mózgu nie ma dwóch takich samych neuronów, a więc mamy do czynienia z bardzo dużą złożonością. Szacunki są różne, ale zakłada się, że liczba neuronów w mózgu oscyluje od 86 do 100 miliardów, a każdy z nich może mieć od tysiąca do 10 tys. – niektóre badania pokazują, że nawet do 30 tys. – połączeń.

Z czego składa się atlas mózgu?

Atlas mózgu to narzędzie, które gromadzi aktualną wiedzę, udostępnia ją i pozwala przetwarzać, a także wyciągać kolejne wnioski. Jednym z jego elementów jest model mózgu – może być dwu- bądź trójwymiarowy; a w ogólności, wielowymiarowy. Do tego konieczna jest baza wiedzy np. indeks anatomiczny, który zawiera informacje na temat mózgu.

Potrzebne są również narzędzia, żeby można było z takiego atlasu korzystać, żeby można go było eksplorować i udostępniać. Czwarty element to system, który daje użytkownikom, np. lekarzom lub edukatorom, możliwość wprowadzania uwag, dokładania swoich cegiełek do modelu, aby był dynamiczny i mógł wzrastać.

Powiedział pan, że jest pierwszym człowiekiem, który może bez konsekwencji rozmontowywać i składać swój mózg. Co więcej, może pan powtarzać tę czynność w nieskończoność. Proszę opowiedzieć, jak wyglądał proces skanowania pana mózgu, bo myślę, że dla wielu może to brzmieć abstrakcyjnie.

To nie było oczywiste, bo na początku chciałem obrać zupełnie inny tor. Chciałem opracować atlas mózgu, wykorzystując ścieżkę, którą obrał Visible Human Project w latach 90. XX wieku. Wówczas skanowano ciała więźniów – po skazaniu i po śmierci – którzy oddawali część siebie nauce. Te badania miały olbrzymi wpływ na rozwój edukacji medycznej.

Jednocześnie zastanawiałem się nad alternatywami i jedną z nich był właśnie pomysł, żebym przeskanował swój mózg. Na pewnym etapie pojawiła się sugestia, że to powinien być mózg jakiejś młodej osoby, np. studenta. Zastanawiałem się jednak, co będzie w sytuacji, gdybym chciał wykonać skan ponownie, a później kolejny raz. Czy znalazłbym tę osobę?

Zacząłem więc od swojego mózgu. Skan został wykonany na skanerze rezonansu magnetycznego. Przy pierwszej próbie niewiele co było widać, poza podstawowymi strukturami. Łącznie przeprowadziłem ok. 20 skanów i za każdym razem obraz mojego mózgu był uzupełniany.

Badania były wykonywane na skanerze lepszej rozdzielczości, były dodawane np. połączenia w mózgu, nerwy czaszkowe, określane relacje mózgu do kości. Koncepcja sprawdziła się, bo cały czas mogłem dodawać elementy i co bardzo ważne – łączyć je ze sobą, bo pochodziły z tego samego mózgu, aby uzyskać jak najdokładniejszy i najszerszy obraz.

Kiedy będziemy mogli mówić nie o atlasie, a o kopii mózgu? Jak daleko od tego jesteśmy?

Też się nad tym zastanawiam. Wielu naukowców rozważa też, jakie będą konsekwencje, gdyby udało się wykonać cyfrową kopię mózgu i uzyskać cyfrową świadomość. Idąc krok dalej, można powiedzieć, że gdyby to się powiodło, rozwiązalibyśmy problem chorób, bo ciało byłoby odseparowane od świadomości. Nie byłoby zatem ograniczeń czasowych, bo bylibyśmy nieśmiertelni, a podróże po wszechświecie stałyby się naturalne.

Ale pojawia się pytanie, kto miałby kontrolę nad przyciskiem „delete” i mógłby nas usunąć. To są spekulacje. Wracając do konkretów – musimy robić o wiele więcej badań, żeby poznawać mózg z jeszcze większą dokładnością.

Jak teraz są wykorzystywane atlasy mózgu?

Wraz z zespołem opracowałem 35 atlasów komercyjnych i ponad 50 tzw. prototypów. Najbardziej spektakularne są te w trójwymiarze. Atlasy są różnorodne. Opracowałem m.in. atlas oparty o elektrofizjologię i stymulację głębokiego mózgu, w którym wykorzystałem dane dotyczące leczenia choroby Parkinsona. Przygotowałem również atlas udarowy, w którym przekształcam informacje o skalach udarowych w obrazy, co jest rozwiązaniem nowatorskim.

Mogę być dumny z tego, że wprowadziłem elektroniczny atlas do zastosowań klinicznych, neurochirurgii. Atlasy, które opracowałem w laboratorium naukowym są stosowane w około stu krajach na całym świecie i zostały wylicencjonowane do 67 firm i instytucji, w tym 13 chirurgicznych. Wykupił ją m.in. Medronic – największa firma medyczna na świecie.

Żeby to było możliwe, musiałem nie tylko stworzyć atlasy mózgu, ale także znaleźć koncepcję, jak mogą być wykorzystywane przez chirurgów, radiologów czy neurologów. Musiałem spędzić mnóstwo czasu na salach operacyjnych w różnych szpitalach w Europie, Azji, Ameryce Północnej. Uczestniczyłem też w wielu kongresach medycznych, żeby wiedzieć, czego potrzebują lekarze, czego im brakuje.

Uzupełnił pan rozdział w tzw. „Biblii lekarza”.

Teraz wychodzi 43. edycja „Anatomii” Gray’a i faktycznie zostałem poproszony, aby uaktualnić rozdział na temat naczyń krwionośnych mózgu. To duże wyróżnienie dla mnie, jako pierwszego Polaka, zwłaszcza że – co zawsze powtarzam – nie mam wykształcenia medycznego, jestem hobbystą.

Kiedy na pana drodze naukowej pojawił się zatem pomysł, żeby zająć się właśnie mózgiem?

To nie było tak, że w pewnym momencie zostałem oświecony. Mapy i atlasy mózgu są publikowane w postaci książkowej już od ponad 100 lat, a ten temat był jednym z puli, którymi się zająłem, gdy pracowałem w laboratorium w Singapurze. Zaczęliśmy współpracę w tym obszarze z Johns Hopkins Hospital, jednym z najlepszych szpitali na świecie.

Pół żartem, pół serio mogę powiedzieć, że zająłem się tematyką dotyczącą mózgu, bo się na niej nie znałem i nie zdawałem sobie sprawy, jakie czekają mnie wyzwania. Gdybym to wiedział, pewnie bym się wystraszył. Pracowałem w grupie osób, które kształciły się w Stanach Zjednoczonych. To było bardzo konkurencyjne środowisko. Miałem świadomość, że po przyjeździe z Polski będę musiał zrobić coś nowatorskiego, żeby zostać dostrzeżonym.

A mózg? Ten projekt zawsze mi się odwdzięczał. Pracowałem w instytucie, który był częścią Narodowego Uniwersytetu w Singapurze. Plan uniwersytetu był jasny: do 2000 r. miał powstać globalny produkt z Singapuru, a my w 1997 r. wypuściliśmy atlas mózgu, który przyniósł mi wiele wyróżnień. A skoro pierwszy atlas osiągnął sukces, to zacząłem robić kolejne. To nie było tak, że ja wybrałem ten projekt, to on wybrał mnie.

Z upływem lat i kolejnymi badaniami dowiadujemy się o mózgu coraz więcej. Czy są jednak jeszcze jakieś nieodkryte obszary? I skoro projekty dotyczące mózgu zawsze się panu odwdzięczały, to pewnie ma pan już kolejne pomysły na dalsze badania.

Codziennie pracuję, żeby dowiedzieć się na ten temat więcej. Dziesiątki tysięcy naukowców zajmuje się tymi zagadnieniami, jest w to zaangażowanych wiele laboratoriów.

Są prowadzone rozmaite projekty od Stanów Zjednoczonych po Chiny, a wciąż można stawiać dość podstawowe pytania, na które nie ma odpowiedzi. Nie wiemy, w jaki sposób mózg generuje zachowanie czy świadomość. Bardzo chciałbym wiedzieć, gdzie w moim mózgu jest zapisane np. imię mojej żony, jej kolor oczu czy uśmiech. To wciąż niewiadoma.

Obecnie jestem zaangażowany w projekt SYNAPSE, czyli synchrotron dla neuronauki – strategiczne przedsięwziecie, w którym uczestniczą takie kraje jak Japonia, Australia, Tajwan, Singapur i Korea Południowa. Celem SYNAPSE jest zmapowanie całego ludzkiego mózgu w rozdzielczości subkomórkowej, ujawniając połączenia sieci neuronowej. Dwa lata temu występowałem na naukowej konferencji SYNAPSE jako gość honorowy i przedstawiałem koncepcję, jak można byłoby opracować model mózgu na poziomie nanoskali, czyli synaps, nie tylko neuronów. I tak zaczęła się nasza współpraca. Od tego czasu opublikowałem kilka koncepcyjnych artykułów na ten temat.

Ostatnio otrzymałem unikalne dane, które co prawda nie dotyczą człowieka, a naczelnych. Na podstawie tomografii synchrotronowych zobrazowano naczynia krwionośne mózgu na poziomie jednego/dwóch mikronów. Dla porównania powiem, że w moim atlasie mózgu człowieka najmniejsze naczynia krwionośne są prezentowane na poziomie 80 mikronów. Widać więc, że w nowych badaniach skala jest zupełnie inna. To ogromne wyzwanie, żeby takie dane nie tylko wysegmentować, podzielić, nazwać, ale też modelować w trzech wymiarach i połączyć wszystkie elementy w kolejny atlas.

Mówiąc o przyszłości, wspomniał pan o scenariuszu dotyczącym skopiowania świadomości człowieka, a w konsekwencji osiągnięcia nieśmiertelności. Na ile to realne predykcje, na ile science-fiction?

Wiele pomysłów, które kiedyś wydawały się nie do zrealizowania, dzisiaj funkcjonują w najlepsze. Czasami mówi się, że trudno odróżnić science-fiction od dostępnej technologii. Czy ludzkości uda się osiągnąć nieśmiertelność? Nie jestem w tej sprawie ani optymistą, ani pesymistą.

Dzisiaj główna koncepcja zakłada, że z upływem czasu będziemy obrazowali mózg z coraz większą rozdzielczością, dzięki czemu mamy zgłębić ten temat od początku do końca. Ale być może pojawią się zupełnie nowe bariery, na przykład na poziomie mechaniki kwantowej, których dzisiaj jeszcze nie widzimy. Właśnie na tym polega rozwój naukowy, aby odkrywać to, czego jeszcze nie wiemy.

Jest dużo niewiadomych, ale także bardzo wiele odkrytych kart. W jaki sposób możemy trenować mózg?

Niedawno uczestniczyłem w konferencji dla osób z niepełnosprawnościami i mówiłem: „Traktuj mózg jak swojego najlepszego przyjaciela. Dbaj o niego, staraj się go wyczuć i zrozumieć”. Ważnym elementem na rzecz usprawniania działania mózgu są ćwiczenia fizyczne, bo w czasie ich wykonywania ten organ jest lepiej dotleniany. Liczą się również ćwiczenia mentalne.

Nie powinniśmy pozwolić na to, aby mózg zbyt długo odpoczywał. Warto wykonywać angażujące czynności od gry w szachy czy warcaby, przez rozwiązywanie krzyżówek, aż do nauki języków obcych. Bardzo ważne, żeby w ćwiczeniach – zarówno fizycznych, jak i mentalnych – być regularnym, a także stawiać na różnorodność.

Niesłychanie istotne jest również to, w jaki sposób się odżywiamy. Badania naukowe pokazują, że dieta śródziemnomorska jest szalenie korzystna, a truskawki, jeżyny, jagody to dobro samo w sobie. Na funkcjonowanie mózgu bardzo dobrze wpływa również nawiązywanie stosunków społecznych. I dochodzimy do najważniejszego punktu.

Co ma pan na myśli?

Trzeba mieć pozytywny stosunek do siebie, bliskich i świata. Ważne, aby nie chować żadnych uraz, nie zazdrościć innym, bo badania pokazują, że tego typu nastawienie może zwiększyć prawdopodobieństwo ataku serca, udaru. Co więcej, dowodzą też, że pozytywne myśli mają wpływ na nasz dobrostan i naszą odporność.

To jest niesamowite, że jeszcze nie potrafimy badać samych myśli, ale już wiemy, że optymistyczne nastawienie może wpływać na system immunologiczny. Trzeba kochać siebie i swoich bliskich. To klucz do sukcesu.

O mózg trzeba nie tylko dbać, ale także go poznawać. Stworzyłem galerię składającą się z 8,6 tys. trójwymiarowych obrazów (nowinbrain.org).Tam można zobaczyć, w jaki sposób mózg jest zbudowany, jakie są jego funkcje i dysfunkcje. A wszystko jest przedstawione – mam nadzieję – w przystępny sposób.

To, jak została zbudowana, opisałem w artykułach naukowych, a jak z niej korzystać na stronie internetowej. W przyszłości zamierzam pracować nad rozszerzeniem galerii, chciałbym też publikować krótkie filmy. To wszystko wymaga czasu, a ja już poświęciłem na tę galerię cztery lata życia.

To praca dla społeczeństwa w podziękowaniu za spełnione życie naukowca, zwłaszcza tym licznym lekarzom, pracownikom badawczo-rozwojowym i instytucjom, którzy umożliwili mi to osiągnąć.

*Naukowiec, innowator, pionier, wizjoner oraz budowniczy mostów między nauką, medycyną i sztuką – tak przedstawia się prof. Wiesław Nowiński. Ukończył Wydział Elektroniki Politechniki Warszawskiej, tytuł doktora uzyskał z wyróżnieniem na Politechnice Łódzkiej, a habilitację w Polskiej Akademii Nauk. Prawie 25 lat pracował w Singapurze w Agencji do Spraw Nauki, Technologii i Badań. Profesor czterech z dziesięciu najlepszych na świecie uczelni (wg dziedzinowego rankingu szanghajskiego): nr 2 w naukach medycznych (w USA) oraz nr 2, 6 i 9 w naukach technicznych (w Singapurze i Chinach).

Autor 604 publikacji, w 2 proc. najlepszych na świecie naukowców (wg listy Uniwersytetu Stanforda). Osiągnął najwyższy „polski” rezultat w najbardziej prestiżowym konkursie wynalazczym na świecie, będąc w trójce laureatów w kategorii „Całokształt twórczości” Europejskiego Wynalazcy Roku 2014.

Prof. Nowiński zaproponował wiele nowatorskich rozwiązań w medycynie, w tym zbudował 35 cyfrowych atlasów mózgu i wprowadził je do zastosowań klinicznych. Jego pomysły zostały wylicencjonowane do kilkudziesięciu firm i instytucji. Na tej bazie pracują największe firmy medyczne. Naukowiec stworzył także galerię „NOWinBRAIN”, dzięki której każdy człowiek może na własne oczy zobaczyć, jak zbudowany jest mózg i spróbować dokładniej go zrozumieć.

Prof. Nowiński jest laureatem wielu prestiżowych nagród, m.in. od stowarzyszeń medycznych: Magna cum Laude (Oscar radiologiczny) od Radiological Society of North America w 2004 i 2009 r.; Magna cum Laude od European Congress of Radiology w 2000 r.; Summa cum Laude w 1997, 2008, 2012 r. oraz Magna cum Laude w 2005 i 2009r. od American Society of Neuroradiology. Uhonorowany znaczkiem pocztowym (Atlasy Mózgu Ludzkiego, Wiesław L. Nowiński) wydanym przez Pocztę Polską z okazji 100-lecia Urzędu Patentowego RP (pośród dwóch żyjących wynalazców stulecia).

Naukowiec zdobył także tytuł „Wybitnego Polaka”. Jedno z jego mott to: „Dwa najważniejsze dary, jakie otrzymaliśmy, to mózg i czas. Wykorzystaj swój czas, aby zrozumieć mózg”.