A központi idegrendszer megismerésének fontosabb állomásai

Átírás

1 A központi idegrendszer megismerésének fontosabb állomásai Joó József Gábor dr. Az emberi test, különösen az idegrendszer működésének, morfológiai és működési sajátosságainak, illetve szív, hanem az agy a gondolkodás központja. Általánosságban: az ókori görög orvostudomány a filozófiában azok összefüggéseinek megismerésére való igény már megjelenő arisz totelészi gondolatmenetet követte, évezredekkel ezelőtt megfogalmazódott. Az ókori Egyiptom orvoslása szorosan összefonódott a vallással, a többistenhittel, ugyanakkor néhány korabeli tekercs figyelemre méltó megfigyelésekről tanúskodik. Ezek közül is kiemelkedik a Kr. e körüli időszakból származó Edwin Smith-papírusz, amely 48, döntően fejsérüléses esetet ír le. Ezek alapján látható, hogy a központi idegrendszer vegetatív működései vonatkozásában amelynek alapján az emberről, illetve közelebbről a központi idegrendszerről törvényszerűségek és összefüggések alapján igyekezett gondolkodni. A görög civilizációval párhuzamosan a prekolumbán azték és inka civilizáció ugyancsak rendkívül fejlett anatómiai és ezen belül neuroanatómiai ismeretekkel rendelkezett; a Kr. u. V. századtól nagy számban végeztek koponyaműtéteket (például trepanatio vér- az egyiptomi orvosok jelentős meglátásokat tettek; a fejsérülésekkel járó pulzusváltozások, illetve az azokat követő bénulások nagyon pontos klinikai leírásával találkozhatunk e fennmaradt írásos emlékekben. A központi idegrendszerről, különösen az agyról szóló ismeretanyag hosszú időn keresztül a gyakorló orvoslásból, a mumifikálás révén nyerhető tapasztalatokból, valamint a filozofikus gondolkodásból merítődött. E hármas forrás markáns együttese érhető tetten az ókori görögök élettani, illetve klinikopatológiai ismeretei mögött is. Az elsősorban Alkmaión (Kr. e. VI. század) (1. ábra) nevével fémjelzett krotoni orvosi iskola az agyat az emberi élet, a gondolkodás, az emocionális működések központjának tekintette, s ezzel a tanítással azonosult később a kószi iskola is, amely elsősorban Hippokratész (Kr. e ) révén lett halhatatlan. Erazisztratosz (Kr. e ) megfigyelései szerint az agy anatómiai formája és működése között szoros öszszefüggés van, egyszersmind az agy barázdáltságának foka a működés bonyolultságával is összefüggést mutat. Ő valószínűsítette először azt is, hogy külön motoros és érzőidegek léteznek. Galénosz (Kr. u ) a gerincvelő-sérülés következtében létrejövő bénulás kapcsán tett fontos megfigyeléseket. Ugyancsak az ő nevéhez fűződik az az elgondolás, amely szerint a gondolkodás során az agykamrákban bomlástermékek keletkeznek, amelyek az orron, a koponyavarratokon, valamint a csontok lika csain keresztül gáz formájában távoznak. Hérophilosz (Kr. e. III. század) a koponyasérülések és az agyi mű ködészavarok összefüggéseiről tett lényeges felismeré seket, és ő írta le először, hogy nem a 1. ábra Alkmaión (Kr. e. VI. század) DOI: /OH.2012.HO évfolyam, 6. szám

2 ömleny lebocsátására). A történészek szerint egyébként trepanatiókat ennél jóval korábban is végeztek már erről hazai régészeti leletek is tanúskodnak. A középkor tudományában mértékadóként megmaradt Galénosz elmélete, kisebb-nagyobb módosítások azonban születtek. Galénosz óriási alakja volt a kísérleti orvostudománynak. A nervus recurrens átvágásával hangszalagbénulást, a medulla átmetszésével pedig légzésbénulást okozott. A háti gerincszakaszon végzett vizsgálatai kapcsán ő számolt be először a harántbénulás kialakulásáról. Poszeidonosz a Kr. u. IV. században, Bizáncban koponyasérült betegek vizsgálata alapján tett megfigyelései említést érdemelnek, mivel ő az egyes idegrendszeri működéseket (képzelőerő, gondolkodás, emlékezet) az agyon belül igyekezett elhelyezni. E felfogás galénoszi tanokhoz való kapcsolódását az agykamrák kitüntetett, gondolkodásban és emlékezésben egyaránt fontos szerepe jelenti. Poszeidonosz érdeme továbbá, hogy az elmebetegségeket nem démoni eredetűnek, hanem az agy betegségeinek tartotta. Lényegében őt tekinthetjük az elmekórtan atyjának. Három betegségcsoportot különített el: 1. az érzékelés, 2. az értelem, 3. a memória zavarain alapulókat. Miként az orvostudomány egészében, úgy az idegtudomány területén is hatalmas, új impulzust jelentett a boncolásra alapozott ismeretszerzés. Charles Estienne ( ) és Jacopo da Carpi ( ) ezek alapján adott igen pontos anatómiai leírást az agykamrák szerkezetéről, illetve a plexus chorioideusokról. A kor legmaradandóbb tudományos életműve Andreas Vesalius ( ) nyomán maradt fenn, aki a XVI. században közzétett De Humani Corporis Fabrica Libri VII. című munkájában az emberi anatómia, s ezen belül az emberi idegrendszer igen pontos és jól demonstrált leírását adta, amely olyan, szemmel nehezen megközelíthető agyi területeket is magában foglalt, mint például a köztiagy. Az idegtudomány történetében a galénoszi tanokat követő legközelebbi mérföldkőnek Vesalius munkássága bizonyult. Az idegrendszer megismerésének fő irányaként az agykamrák vizsgálatát egyre inkább a nagyagy-kisagy komplexum vizsgálata váltotta fel. Sok, egymásnak részben vagy teljesen ellentmondó elmélet született, hiszen míg Luigi Variolo ( ) a nagyagyat az érző-, a kisagyat a mozgatóműködéssel hozta összefüggésbe, addig Nathaniel Highmore ( ) vagy Antonio Molinetti (? 1675) egymással egyenrangú funkciót tulajdonított e két agyi területnek. A XVII. század igen jelentős élettani felfedezésének a vérkeringés felismerése, illetve leírása bizonyult, amely William Harvey ( ) nevéhez fűződik. E felismerés az egész orvostudományt, így az idegtudományokat addig domináló kutatási irányokat is számottevően befolyásolta; elég, ha Thomas Willis ( ) (2. ábra) vizsgálataira utalunk, aki az agy vérkeringése kapcsán tett nevét halhatatlanná tevő jelentős felfedezéseket. Ugyancsak 2. ábra Thomas Willis ( ) számottevő eredményeket ért el az agyidegek vizsgálatában (a korábban ismert héttel szemben ő már kilenc pár agyideget különített el), valamint a központi idegrendszer vegetatív működéseit illetően. Az újkor első számottevő kutatója Albrecht von Haller ( ) volt, aki elsősorban a neuromuscularis működés megismerésével gazdagította az orvostudományt, ugyanakkor a korábban egyre nagyobb teret hódító, agyi működések és területek összekapcsolását hirdető elmélet tagadásával egyszersmind gátja is volt fejlődésének. Mindenesetre az első, emberi agyon végzett kísérletek egyértelműen az ő nevéhez fűződnek. Ő teremtette meg a kísérleti élettant, és az idegek vezetőképességéről is elsőként számolt be. Jean Baptiste Lamarck ( ) francia zoológus az emberi idegrendszer fejlődésével kapcsolatos új elméleteiről vált híressé és elismertté. Elképzelése szerint az idegrendszeri funkciók, a szenzualizmus, a gondolkodás nem az idegszövethez köthető eredendő tulajdonság, hanem az egyedfejlődés bizonyos fokán új kvalitásként jelenik meg. Ugyancsak Lamarck ismerte fel a veleszületett hajlamok, ösztönök létezését, illetve később ezeknek a környezettel való kölcsönhatásait; ennek üzenete többek között napjaink humángenetikájában is tetten érhető. A XIX. század első harmadában Frantz Gall ( ) a gondolkodás és a szürkeállomány kapcsolatára vonatkozó elmélete, illetve az úgynevezett agylokalizációs elmélet újbóli felvetése és továbbfejlesztése bizonyult korszakalkotónak. Később Pierre Flourens ( ) kísérletei a nyúltagyat emelték a kor idegtudományának új célpontjává, hiszen e terület életfontosságú szerepének felis évfolyam, 6. szám 236

3 4. ábra Pierre-Paul Broca ( ) 3. ábra Richard Caton ( ) merése az addigi tudásanyaghoz képest teljesen új eredménynek bizonyult. Johannes Müller ( ) az érzékszervek, illetve az érzőidegek specificitására vonatkozó kutatásai az idegélettan új, nagy tudományos érdeklődést kiváltó megállapításainak bizonyultak. Tanítványai, Emil du Bois Reymond ( ), Carl Ludwig ( ), Ernst Brücke ( ) és Hermann Helmholtz ( ) új fizikai élettan megteremtését tűzték ki célul. Du Bois Reymond rakta le a modern elektrofiziológia alapjait, Helmholtz pedig elsősorban az érzékszervek élettanával foglalkozott, és kidolgozta a szemtükrözés technikáját. Bizonyította, hogy a retinában háromféle, más-más hullámhosszúságú fényre érzékeny receptorsejt található. Helmholtz mérte meg először az idegingerület terjedési sebességét is. Az ingerküszöb fogalmát Ernst Heinrich Weber ( ) vezette be, aki öccsével, Eduard Weberrel ( ) együttműködve kidolgozta a pulzushullám sebességének mérési módszerét is. A XIX. század végén miként a tudománytörténetben nemegyszer előfordult a lengyel Adolf Beck ( ), az orosz Nyikolaj Danyilevszkij ( ), valamint az angol Richard Caton ( ) (3. ábra) egymástól füg getlenül, szinte egyszerre jutott el arra a felismerésre, hogy az emberi agyból elektromosságot lehet elvezetni, s hogy az agyi potenciálváltozások regisztrálhatók. Továbblépést jelentettek Wlagyimir von Bechterew ( ) kutatásai, aki elkülönítette az agy úgynevezett nyugalmi tehát mély alvás állapotában is észlelhető aktivitását, az intenzív agyműködéshez társuló, kifejezettebb amplitúdóval járó potenciálváltozásoktól. Az idegélettan e korszaka az úgynevezett agylokalizációs elmélet hirdetői és ellenfelei között fellángoló tudományos harc jegyében telt el. Többek mellett Jean-Baptiste Bouillaud ( ), Gustave Dax ( ) és Pierre-Paul Broca ( ) (4. ábra) az előbbi, míg Charles-Edouard Brown-Séquard ( ) és Friedrich Goltz ( ) az utóbbi mellett tört lándzsát. Broca nemcsak az agylokalizációs elmélet híve volt, hanem elhatárolta a róla elnevezett mezőket is. E tudományos holtpontról Hughlings Jackson ( ) kutatásai jelentettek elmozdulást, aki az agylokalizációs elméletet a korábbinál számottevően funkcionálisabb és komplexebb szemléletű környezetbe helyezte, ezzel kitörési pontot nyújtva mindkét idegtudományi irányzat újabb kutatásai számára. Claude Bernard ( ) híres kísérlete során a IV. agykamra alapjának megszúrásával cukorvizelést idézett elő. A modern reflexelmélet megszületéséhez a XIX. század elején két fontos esemény vezetett. Az egyik évfolyam, 6. szám

4 5. ábra Szentágothai János ( ) esemény az volt, amikor Legallois ( ) idegirtásos kísérletekkel igazolta a gerincvelő és a reflex kapcsolatát, a másik esemény pedig, amikor Bell és Magendie azonosították azt a biológiai törvényt, amely a korábbi kutatóknál csak vágyként jelent meg. Ők igazolták, hogy a gerincvelő elülső szarvaiból kiinduló idegek mozgásokat, a hátsó szarvból kiinduló idegek pedig érző működéseket közvetítenek. Rámutattak, hogy a reflex az idegrendszer működési egysége, amely egy meghatározott idegi egységhez (a gerincvelői szelvényhez) kötődik. A XX. század első felének neurofiziológiájában fontos kutatásokat végzett Ivan P. Pavlov ( ) és Ivan M. Szecsenov ( ), hiszen a környezet ingereire adott válaszok, a reflexműködések vizsgálata, a tanulás folyamatának megismerése jelentősen orien tálták a kor tudósainak tudományos érdeklődését. Nem hagyhatjuk ugyanakkor figyelmen kívül hazánk nagy nevű kutatóit sem. Lenhossék József ( ) az átmetszeti-topográfiai neuroanatómia egyik megalko tója volt, fia, Lenhossék Mihály ( ) pedig a neuronelmélet egyik képviselője. Kiemelkedő neuroana tómusaink közé tartozott Schaffer Károly és Apáthy István is, akik Ramon y Cajal elméleteivel is magas szinten foglalkoztak. Ugyancsak intenzíven fejlődő kutatási területnek bizonyult az idegrendszerben talál ható ingerületátvivő mediátoranyagok vizsgálata. Ezek létét először W. E. Dixon és P. Hamill feltételezte még a XX. század első évtizedében (1909); később Sir Henry Dale ( ) elkülönítette az acetil-kolint mint alapvető idegrendszeri mediátort. Otto Loewi ( ) Dale felfedezésére alapozva kísérletesen is bi zonyítani tudta az idegingerület kémiai áttevődésének elméletét. A központi és a vegetatív idegrendszer szinapszisainak vizsgálatában Szentágothai János ( ) (5. ábra) kiemelkedő érdemeket szerzett. Az ingerületvezetés beható tanulmányo zása, az úgynevezett membránelmélet értelmezése és továbbfejlesztése a kor idegtudományának számottevő eredményei közé tartozott. H. J. Curtis ( ), K. S. Cole ( ), illetve Alan Hodgkin ( ) és Andrew Fielding Huxley ( ) óriásaxonokba vezetett elektródok révén vizsgálták az ingerlékenység sejtszintű alapjait. A XX. század utolsó harmadában az idegrendszerben végbemenő információtovábbítás számos újabb mediátorát fedezték fel; napjainkban ezek száma a százat is meghaladja. Warren McCulloch ( ) és Walter Pitts ( ) a XX. század közepén megalkották az első formális neuronhálózat modelljét, amely azon túl, hogy modellezte az ember központi idegrendszerének működését, olyan, a neuroanatómián messze túlmutató felismerésekhez szolgáltatott kiindulási alapot, mint Neumann János ( ) EDVAC (electronic discrete variable automatic computer) számítógépes rendszere, amely az informatika és számítástechnika rohamos fejlődésének kiindulópontjává vált. A későbbiekben a neurofiziológia és az informatika összefonódása további jelentős idegélettani felfedezésekhez vezettek, amelyek már egy új tudományág, a neurokibernetika keretein belül láttak napvilágot. A számítástechnika tudományos diadalútja az orvostudomány képalkotó eszköztárának repertoárját is rendkívüli módon kiszélesítette. Az ultrahangtechnika, a komputertomográfia (CT), az MRI (magnetic resonance imaging), a PET (pozitronemissziós tomográfia), a SPECT (single photon emission computer tomography) mind-mind az orvosi informatika jelentős vívmányának tekinthető. A legalapvetőbb és a klinikai gyakorlatban legáltalánosabban használt módszer az ultrahang-diagnosztika, amely az általános orvosi diagnosztika új horizontjait tárta fel. Az egyik legjelentősebb alkalmazási területévé a szülészet-nőgyógyászat, illetve a klinikai genetika vált, hiszen a magzat méhen belüli fejlődésének vizsgálata, a fejlődési rendellenességek korai felismerése korábban elérhetetlen lehetőség volt. Az első, ultrahangvizsgálattal diagnosztizált magzati fejlődési rendellenesség az anencephalia volt, amelyet Stuart Campbell és munkatársai 1972-ben kórisméztek először. Az ultrahangdiagnosztika fejlődése egyre több rendellenesség méhen belüli felismerését tette lehetővé. Leggyakrabban napjainkban is a központi idegrendszeri fejlődési rendellenességek kerülnek felismerésre, s mivel ezek nagy része a postnatalis élettel nem összeegyeztethető, a megfelelő diagnosztikát e tény még értékesebbé teszi évfolyam, 6. szám 238

5 Felhasznált irodalom [1] Balter, M.: Genetics. Was Lamarck just a little bit right? Science, 2000, 288, [2] Benedek, I.: Hügieia. Az európai orvostudomány története. Gondolat Kiadó, Budapest, [3] Benke, J.: Az orvostudomány története. Medicina Könyvkiadó, Budapest, [4] Biesbrouck, M.: An introduction to an updated bibliography of Andreas Vesalius ( ). Vesalius, 2006, 12, [5] Dolan, B.: Soul searching: a brief history of the mind/body debate in the neurosciences. Neurosurg. Focus, 2007, 23, E2. [6] Doty, R. W.: Alkmaion s discovery that brain creates mind: a revolution in human knowledge comparable to that of Copernicus and of Darwin. Neuroscience, 2007, 147, [7] Flerkó, B.: In memoriam János Szentágothai, Ann. Anat., 1996, 178, [8] Hamilton, A.: Nathaniel Highmore M. D. Anatomist and physician. ( ). Trans. Int. Conf. Oral. Surg., 1973, 4, [9] Hiatt, J. R., Hiatt, N.: Galen a father of medicine. J. Am. Coll. Surg., 1994, 178, [10] Jefferson, M.: Brown-Séquard: a biographical essay. Lancet, 1952, 1, [11] Katona, F.: Az agykutatás története, az idegtudományok kialakulása. Medicina Könyvkiadó, Budapest, [12] Kohler, I.: Pavlov and his dog. J. Genet. Psychol., 1962, 100, [13] Rengachary, S. S., Colen, C., Guthikonda, M.: Charles-Edouard Brown-Séquard: an eccentric genius. Neurosurgery, 2008, 62, [14] Shahlaie, K., Watson, J. C., Benson, D. R.: The intriguing encounters of Pavlov and Cushing. J. Neurosurg., 2004, 100, [15] Stoney, P., MacKay, A., Hawke, M.: The antrum of Highmore or of da Vinci? J. Otolaryngol., 1991, 20, [16] Swash, M., Evans, J.: Hughlings Jackson s clinical research: evidence from contemporary documents. Neurology, 2006, 67, [17] Székely, G.: János Szentágothai ( ). Acta Biol. Hung., 1995, 46, 3 7. [18] Tansey, E. M.: Henry Dale and the discovery of acetylcholine. C. R. Biol., 2006, 329, [19] Todman, D.: Galen ( ). J. Neurol., 2007, 254, [20] Ustun, C.: Galen and his anatomic eponym: vein of Galen. Clin. Anat., 2004, 17, [21] Wendler, D.: Nathanael Highmore ( ) and the maxillary sinus. Anat. Anz., 1986, 162, [22] Joó, J. G.: A központi idegrendszer fejlődési rendellenességeinek kézikönyve. In Vivo Kft., Budapest, (Joó József Gábor dr., Budapest, Baross u. 27., joogabor@hotmail.com) Az Orvosi Hetilap 2012, 153, 40. oldalán (1. szám) megjelent OH-Kvízre egy helyes megfejtés érkezett. A beküldő: Dr. Sárkány Endre (Budapest). A nyertesnek szívből gratulálunk. Nyereményét egy, az Akadémiai Kiadó webáruházában kedvezményes vásárlásra jogosító kupont en küldjük el évfolyam, 6. szám