Mozky žen a mužů fungují odlišně

Profesora Františka Vyskočila možná znáte jako autora poutavých článků na webu Přírodovědci.cz. Rodák z Pelhřimova je absolventem a dlouholetým pedagogem naší fakulty. Ve Fyziologickém ústavu AV ČR se věnuje neurofyziologii a biofyzice buněčných membrán. V roce 2014 byl za svou celoživotní práci oceněn stříbrnou medailí Senátu.

Zabýval jste se výzkumem rozdílů mezi mužským a ženským mozkem. Co vás k tomu přivedlo?

Experimenty ze 70. let minulého století, které jsme prováděli s kolegou Burešem z Fyziologického ústavu Akademie věd. Tehdy jsme na potkanech jako první změřili, co se děje s mozkem při nedostatku kyslíku. Asi před deseti lety jsem si znovu pročítal záznamy z pokusů a zaujal mě značný rozdíl v reakcích mozku u samiček a samců.

Před šesti lety jsme s kolegou Adámkem udělali novou sérii experimentů a ukázalo se, že samice mají nižší práh pro šíření takzvané korové deprese. Tu si představte jako elektrickou útlumovou vlnu, která postupuje mozkem a vyvolává změny v průtoku krve cévami. Korová deprese je považována za jednu z příčin nejčastějšího typu migrén. Jestli mají potkaní samičky a ženy v tomto ohledu podobné mozky, máme vysvětlení, proč trpí ženy migrénou čtyřikrát častěji než muži.

Opravdu platí výsledky z experimentů na hlodavcích i pro lidský mozek?

Všechna zjištění z výzkumů na zvířatech nelze aplikovat na člověka. Shoda ovšem nastává velmi často. Poznatek o šířící se korové depresi prokázaly nové zobrazovací metody, které sledují aktivitu neuronů. Biochemická analýza navíc ukázala, že při korové depresi se v mozku potkanů i lidí zapínají a vypínají stejné typy nervových buněk.

Během existence lidského druhu lépe přežívali jedinci nějakým způsobem zvýhodnění oproti těm, kteří nesli škodlivé mutace. Tím se druh udržuje na optimu využití svých genetických možností. Když ženy trpí čtyřikrát častěji migrénou než muži, přinášelo jim to v dávné minulosti alespoň nějakou výhodu?

Možná jde o způsob, jak ženy vnímají okolí. Bolest hlavy varuje člověka před náhlými změnami počasí či teploty vzduchu, potravními alergeny a podobně. Tyto výkyvy mohly škodit dětem a ženy „díky“ migréně včas dostávaly signál o blízké změně.

Objev jste poprvé publikoval před sedmi lety v českém časopise Psychiatrie a později v zahraničním Brain Research. Staly se uveřejněné poznatky podnětem pro vývoj léku na migrénu?

V 70. letech, kdy jsme dělali první pokusy, se o praktickém využití našeho výzkumu příliš neuvažovalo. Později se ovšem začaly hledat nové možnosti léčby migrény. A právě v té době vyšla naše práce o rozdílech mezi samičkami a samci. Žádný lék ale zatím vyvinut nebyl a patrně ani nebude, citlivost k migréně je zřejmě vrozená.

Korová deprese probíhá ve dvou fázích. Iontovými kanálky v buněčné membráně nejprve z neuronů unikne draslík a poté se rychle vrátí zpátky. Vznikne cosi jako draslíkové tsunami. Draslík normálně podporuje roztahování a stahování cév. Při zmíněném „tsunami“ se ovšem průsvit kapilár mění velmi rychle, čímž se v nich nadměrně aktivují nervová zakončení. Tyto nervy jsou propojeny s oblastí trojklaného nervu, známého úpornými bolestmi.

Přimět cévy v mozku, aby nereagovaly na draslík, je prakticky nemožné, protože draslík nemá žádné receptory a nelze ho vychytávat. Částečně se dá jeho působení regulovat uzavřením jistého počtu iontových kanálků. Takový efekt má třeba jed škorpiona, který však působí v celém těle a vyvolal by až smrtelné vedlejší účinky.

V čem se kromě migrény projevují rozdíly mezi mozkem muže a ženy?

Ženy by si měly uvědomit, co nás dráždí ve vzájemné komunikaci. Když nám chtějí něco sdělit, je výhodné použít takzvaný mužský způsob komunikace. Jasně říct, co, kdy a kde chtějí, aby partner udělal. Když muž přijde domů a manželka se ho zeptá: „Umíš vyměnit žárovku?“, tak se muž akorát naštve. Pokud ho žena ještě podráždí poznámkou, že soused mění žárovky lépe, vyvolá už zcela negativní postoj. Měla by raději říct: „Karlíčku, je půl třetí, v šest se stmívá a na chodbě nesvítí světlo, tak bys mohl vyměnit žárovku.“ Muž si to zařadí do svého programu a je klid.

Naopak muži by měli chápat ženy, když se potřebují vypovídat z toho, co je přes den trápilo. Spadly jim klíče do kanálu, šéf je kritizoval, v obchodě zdražilo maso, … Ženy ale nechtějí slyšet, co měly nebo neměly v takových situacích udělat. To většinou vědí samy, potřebují ovšem informace o těchto událostech sdílet. Rozumný muž proto každodenní problémy ženy neřeší, jen občas prohodí „Hmm…“, „No jo…“ nebo přikyvuje. Z praxe a literatury znám případy, kdy si manželka při rozvodu stěžovala, jak ji muž pořád terorizoval. Jenže pak vyšlo najevo, že se manžel snažil stále řešit její problémy a ona byla naštvaná.

Jak se vlastně studují rozdíly v komunikaci žen a mužů?

Každá osoba z monitorovaných dvojic má na hlavě přístroj, který nepřetržitě nahrává, co člověk říká. Záznam se pak analyzuje, sleduje se počet slov ve větě, frekvence výskytu slov, intonace i to, jak dotyční hodnotí konkrétní situace. Při interpretaci výsledků je samozřejmě nutné zohlednit také sociální nebo národnostní skupinu. Jiný profil řeči mají třeba Italové a jiný Angličané, pro něž je typická stručnost.

Váš zásadní objev se však týká nekvantového uvolňování neuropřenašečů. Zkuste to trochu přiblížit.

Pro zjednodušení si představte neuron jako buňku s mnoha výběžky, jimiž se dotýká výběžků a tělíček okolních neuronů a vylučuje kapičky – kvanta – chemického přenašeče, řekněme acetylcholinu. Tak vzniká nervový impuls. Společně s maďarským studentem jsme ale zjistili, že na kontaktech mezi neurony (odborně synapsích) probíhá i nepřetržité, tedy nekvantové uvolňování neuropřenašeče, který zároveň obstarává dlouhodobou komunikaci mezi buňkami.

Před více než čtyřiceti lety šlo myslím o velice významný objev. Do té doby panovala představa, že výměna informací nastane jen v případě, kdy vzroste počet „kapiček“ neuropřenašeče dráždícího sousední buňku. K tomu dochází při podráždění neuronu nějakým podnětem. Chcete-li například zvednout ruku, vydá mozek příkaz nervovým buňkám v míše napojeným na svaly a ty předávají informaci právě pomocí kvantového uvolňování neuropřenašeče.

V synapsích tedy souběžně probíhá nejen nárazová, ale i trvalá komunikace buněk?

Ano, je to přesně tak.

K čemu slouží stabilní, nekvantový průtok?

Psychitaři se domnívají, že hladina dopaminu, serotoninu i dalších neuropřenašečů v určitých oblastech mozku ovlivňuje dobrou náladu, deprese a podobné stavy. Za to však nemohou nárazové, kratičké kvantové výlevy neuropřenašečů.

Naše další studie v mezinárodní spolupráci prokázaly, že nekvantové uvolňování se může měnit, třeba s věkem. U mláďat, kdy se synapse dotvářejí, je nekvantový výlev až desetkrát větší a působí jako lokální hormon. Některé synapse to nepřežijí, jiné naopak posílí – jako když prořežete jabloň. Při zimním spánku křečků zase tento výlev úplně chybí, aby si neurony „odpočinuly“.

Nekvantové uvolňování tedy nastavuje a upravuje činnost synapse. Jednotlivé molekuly jsou zde jakýmisi průzkumníky, kteří ohledávají a připravují synapsi před tím, než přijde hlavní úderná síla v podobě nárazového kvantového výlevu.

Našel váš poznatek uplatnění v medicíně?

Už léta se využívá v praxi. Mnoho léků proti depresi například podporuje zpětné vychytávání hormonů, které snižují hladinu nekvantového neuropřenašeče. Účinné látky v medikamentu tedy neovlivňují přímo receptory, na které se neuropřenašeče vážou, ale regulují toky těchto „poslů“ v mozku.

Pokud jde o kvantové výlevy, objevili jsme působení adrenalinu a noradrenalinu. Tyto hormony přispívají k synchronizovanému uvolňování neuropřenašeče, což vyvolá mnohem silnější vzruch než obvykle. To vysvětluje, proč adrenalinové sporty zlepšují nejen fyzickou výkonnost, ale i náladu. Časté spouštění stresových hormonů ovšem může být nebezpečné, protože v některých oblastech mozku vede k poničení synapsí a neuronů.

VĚDA A HUDBA „HRAJÍ“ SPOLEČNĚ

V pracovně máte zavěšené housle, na které často a úspěšně hrajete i veřejně. Máte hudební talent; proč jste tedy svou kariéru zaměřil na vědu? A proč zrovna na fyziologii?

Moje hlavní zájmy – přírodověda a hudba – se spojily nejspíš v době, kdy mi bylo 17 let. Tenkrát jsem v rodném Pelhřimově chodil do houslí a učitel jednou přinesl houslovou školu slavného virtuosa Františka Ondříčka. Text doprovázel fyziologický komentář doktora Mittelmanna.

Tehdy jsem si uvědomil, že hra a vše co k ní patří, například představivost, koordinace sluchu s motorickými pohyby, činnost svalů nebo rytmus dýchání záleží na fyziologické souhře řady orgánů a mozkových oblastí. Mnoho hudebníků třeba hraje obtížné pasáže v křečovitém nádechu, jako kdyby palicí zatloukali kolík do země. Když se tuto pasáž naučíme hrát vědomě ve výdechu, podaří se lépe.

Měl jsem v té době dvě možnosti, jakým směrem se vydat. Profesor A. Moravec z Janáčkovy akademie múzických umění po jednom koncertu řekl, že můj výkon považuje za složení přijímací zkoušky, a nabídl mi studium. Já si tehdy ale zároveň podal přihlášku na Přírodovědeckou fakultu v Praze – a vzali mě. Od druhého ročníku jsem se věnoval fyziologii a zároveň chodil soukromě na konzervatoř.

Dodnes si při hře uvědomuji, jak jsou si věda s hudbou blízké, vždyť studium jednotlivých taktů v klasických instrumentálních koncertech i v technicky těžké „moderně“ je analytická vědecká práce. Dokonce existuje metoda profesora Bedřicha Voldána (1892–1978) zvaná taylorismus houslové hry, která se zabývá tím, jak nejlépe využít čas při hraní a dosáhnout tak optimálních výsledků.

Studovali vědci mozkovou aktivitu hudebníků?

Nedávno proběhly experimenty s hudebníkem Stingem. Odborníci sledovali jeho mozkové funkce při odpočinku, při nácviku nové skladby i během přehrávání okamžitého nápadu. Ukázalo se, že fázi relaxace cítí mozek jako velké pohlazení. Zpracovává to, o čem jeho majitel přemítá, a přichází na vlastní myšlenky. Připomíná to snění, při kterém se do dlouhodobé paměti filtrují a ukládají zážitky, přehrávají se různé situace a mozek se zároveň čistí nebo se věnuje tvůrčímu myšlení.

Co říkají výzkumy o prospěšnosti spánku pro lidský mozek?

Na rozdíl od jiných buněk v našem těle se neurony až na výjimky neobnovují dělením. Pouze vyměňují svoje jednotlivé součásti, například bílkoviny, ale buňka zůstává celistvá. Když spíme méně než čtyři hodiny, některé neurony ztrácejí schopnost se energeticky „nabít“. Mitochondrie, které vyrábějí energii a někdy se přirovnávají k miniaturní elektrárně, se cítí přetíženy. Spouštějí pak sebevraždu buňky, takzvanou apoptózu.

SKONČILA DOBA SOLITÉRNÍCH OBJEVITELŮ

Lidé zpravidla očekávají, že vědci znají odpovědi na všechny otázky. Jak vysvětlit, že to neplatí pokaždé?

Jedna z možností je říct, že věda v našem pojetí existuje přibližně od 16. století. Za tak krátkou dobu nemohlo lidstvo ještě všechno prozkoumat. Věda potřebuje čas k vyjasnění otázek. Proto by společnost neměla mít vědcům za zlé, že se noří do nějakého poněkud okrajového problému a jako jednotlivci zdánlivě nepřinášejí společnosti žádný zisk.

Vnímejme českou vědu jako součást celosvětového systému získávání nových poznatků. K tomu můžeme v rámci naší vědy přispět drobounkými, velmi nepatrnými částmi – ale obraz ať už biomedicíny, technologie, nebo astronomie by nebyl bez našeho přispění kompletní a tak jasný. Nechme pány i dámy z laboratoří snít, spát a třeba hrát tenis, protože pak si jejich mozek odpočine natolik, aby udělal nějaký objev.

Nové poznatky přibývají velmi rychle. Je v silách vědeckých týmů všechno vyhodnocovat a vybrat to podnětné?

Věřme expertům. Jejich povinností je vybírat informace natolik důležité, aby jim ostatní věnovali pozornost. Kvalita vědeckých výzkumů se ukáže časem. Například naše práce s kolegou Burešem jsou stále na špici nejvíce citovaných publikací. Ale zároveň jsem napsal hodně článků, které jsou citovány velmi málo. Myslím, že kdyby nevyšly v tisku, nic by se nestalo.

Ale co když ve vaší práci napsané před třiceti, čtyřiceti lety dnes někdo najde informaci, která vývoj zase posune?

I kdyby někdo takovou práci našel, třeba by ji citoval jako první pozorování nějakého jevu, který jsem tehdy popsal jako elektrofyziolog. Ale pak přišli další kolegové a studovali jev multidisciplinárně z hlediska genetiky, morfologie, mikrobiologie či dalších oborů.

Mám takovou zkušenost s mojí disertací (vyšla v londýnském Journal of Physiology v letech 1967 a 1968) o dvou typech acetylcholinového receptoru na nervosvalové synapsi. Další laboratoře tento nález rozpracovaly geneticky, biochemicky i farmakologicky včetně fluorescenčních obrázků a podobně. Tyto komplexní studie jsou dnes přednostně citovány.

Takže problém se řeší týmově a jevy se zkoumají od atomů a tvarů biomolekul až po celkový pohled na organismus, například orientaci myši v bludišti. Články pak mají mnoho autorů, z nichž někteří třeba ani moc nerozumí celkovým výsledkům. Odpovědnost má takzvaný korespondující autor, který je u článku vždy uveden. Přesto je jasné, že doba solitérních objevitelů je už za námi. Škoda…

* * *

Profesor RNDr. František Vyskočil, DrSc.

• Narozen 1941 v Pelhřimově.

• Vystudoval Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy v Praze.

• Ve Fyziologickém ústavu Akademie věd České republiky se zabývá neurofyziologií a biofyzikou buněčných membrán.

• Objevil nekvantové uvolňování neuropřenašečů na synapsích savců.

• Na Přírodovědecké fakultě UK v Praze a na Lékařské univerzitě v Kazani přednáší fyziologii živočichů a člověka a molekulární neurobiologii.

• V roce 2011 získal čestnou oborovou medaili J. E. Purkyně a na návrh předsedy AV ČR medaili Josefa Hlávky.

• V roce 2014 převzal stříbrnou medaili Senátu Parlamentu ČR.

• Je členem Učené společnosti ČR, The Physiological Society v Cambridgi a Londýně a Society for Neurosciences USA a čestným členem České lékařské společnosti J. E. Purkyně.