1. oldal

David Smith, a Xennovate Medical nevű kötszergyártó cég belgyógyász alapítója egy 2007-es orvosi konferencián hallott először az agyrázkódások potenciális elkerülése és a harkályok kapcsolatáról. A szakértő előadását követő vita során szóba került, hogy egyre aggasztóbb számú katona szenved súlyos traumás agyi sérüléseket a közelükben történt robbanások miatt, és felmerült, hogy milyen módon lehetne ezt megelőzni.

Ekkor hozta szóba a hallgatóság egyik tagja a harkályokat, amelyek naponta több ezerszer ütik csőrüket a fatörzsekhez, minden egyes ütésnél nagyobb terhelésnek téve ki saját koponyájukat, mint a autóbalesetek többségének elszenvedői. Ha valaki rájönne, a madarak hogyan kerülik el az agyrázkódást, talán jobb védelmet lehetne kidolgozni a fegyveres erők tagjai számára is, vetette fel a megszólaló.

Smith ezt követően nem tudta kiverni a fejéből az ötletet. „Rögtön tudtam, hogy olyasvalamiről van szó, amely felett eddig mindenki elsiklott” – emlékszik vissza a kutató. A természet tele van olyan állatokkal, amelyek agya rendszeresen és ismétlődően komoly fizikai behatásoknak van kitéve, ezek mégsem szenvednek sérüléseket. A kanadai vadjuhok az őszi párosodást megelőzően sokszor órákig küzdenek egymással, az erős ökleléseknek azonban látszólag nincs maradandó hatásuk. De hasonlóan nagy ütések érik az egymásnak ütköző bálnák, és vízbe a levegőből alábukó madarak fejét is. Agyrázkódásnak azonban nyoma sincs körükben.

A probléma megoldása a katonákat érintő sérüléseken túl azért is rendkívül sürgetőnek tűnt, mert egyre több frissen elhunyt amerikaifutball- és jégkorongjátékosnál akadtak nyomára egy demenciához hasonló degeneratív idegi elváltozásnak. A krónikus traumatikus enkefalopátiának (CTE) elnevezett betegséget először 2005-ben diagnosztizálták egy 50 évesen elhunyt volt focistánál, aki visszavonulását követően haláláig egyre súlyosabb idegrendszeri leépülés jeleit mutatta. Az első diagnózis óta eltelt évtizedben számos más fiatalon elhunyt sportolónál is kimutatták a CTE-t. A jelenleg rendelkezésre álló adatok alapján az agy sorvadásával járó betegség enyhe, de ismétlődő fejet ért ütések nyomán alakul ki.

A jelek szerint ugyanis az emberi fej nem képes sérülések nélkül átvészelni az ismétlődő ütéseket. Az agyat a koponyán belül folyadék veszi körül, ez azonban nem alkalmas arra, hogy ütközések esetén megvédje a szervet a csontnak ütődéstől. Ilyenkor az agyszövet deformálódik, a neuronok és kapcsolódásaik pedig összenyomódnak, megcsavarodnak és sérülnek. A folyadéknyomásban bekövetkezett hirtelen változások nyomán továbbá apró gázbuborékok is bekerülhetnek a szövetbe, amelyek újabb galibákat okozhatnak.

Smith meglehetősen sokszínű tudományos háttérrel rendelkezik: orvosi végzettsége mellet kémikusi diplomát is szerzett, és kiváló matematikus is. Az általa alapított cég kötszerei úgy gyorsítják fel a sebgyógyulást, hogy optimális nedvességet biztosítanak a sérülések helyén. A szakértő ráadásul imádja az amerikai futballt, így gyorsan belevetette magát a harkályok biológiájának tanulmányozásába, annak reményében, hogy talán rájöhet, hogyan kerülik el a madarak az agyrázkódást.

Smith ezek után azon kezdett gondolkodni, hogyan tudná ezt a hatást emberekben is megvalósítani. Az egyik opciót a vér széndioxid-szintjének növelése jelentette, ha ugyanis ez a szint megemelkedik, rögtön fokozódik az agyba áramló vér mennyisége, nehogy oxigénhiány álljon be az erre nagyon érzékeny idegszövetben. Smith úgy sejtette, hogy a harkályok és más madarak maguk is alkalmazzák ezt a trükköt, és összetett, légzsákokkal kiegészített légzőrendszerükből szükség esetén újra belélegzik a „használt”, szén-dioxidban gazdag levegőt, hogy a vérellátás fokozásával védjék meg agyukat a fizikai sérülésektől.

Smith rövidesen közös munkába kezdett a Cincinnati-i Gyermekkórház sportorvosi részlegének kutatási igazgatójával, Gregory Myerrel, hogy kiderítsék, a széndioxid-hipotézisnek van-e létjogosultsága az embereknél. Első lépésben a kutatók azt vizsgálták meg, hogy kimutatható-e bármilyen összefüggés a tengerszint feletti magasság és az ott elszenvedett agyrázkódások előfordulási gyakorisága között. Nagyobb magasságokban ugyanis megváltozik a vérben a szén-dioxid és az oxigén aránya, ami az agy megduzzadásához vezet. (Többek közt ez áll a hegyibetegség hátterében, valamint a nagyon nagy magasságokban fellépő, életveszélyes agyi ödéma kialakulása mögött is.)

Smith és Myer tehát úgy sejtették, hogy ahogy emelkedik a tengerszint feletti magasság, egyre kevesebb agyrázkódásnak kellene bekövetkeznie, mivel a duzzadt agyak jobban kitöltik a koponyát. A kutatók az Egyesült Államok egész területén vizsgálták a focimeccseket, és valóban úgy tapasztalták, hogy a 200 méteres magasság fölött lejátszott mérkőzéseken 30 százalékkal kevesebb agyrázkódást szenvednek el a játékosok, mint az ennél alacsonyabban fekvő régiókban rendezett meccseken. Úgy tűnt tehát, hogy a ritkább levegő és a szervezet erre adott válaszreakciója valóban hatásos védelmet nyújt az agyi sérülések ellen.

Smith ezt követően egy torontói specialistát vont be a vizsgálatba. Joseph Fisher a különböző gázok vérben való oldódását tanulmányozza, és némi győzködés után belement, hogy meghallgassa Smith elképzelését, aki egy formalinba áztatott harkállyal érkezett meg a közös vacsorára. „Adatai nem voltak, de az ötlet valóban briliánsnak tűnt” – mondja Fisher. A kanadai szakértő ugyanakkor kezdettől úgy vélte, hogy Smith megközelítése, vagyis a vér széndioxid-szintjének mesterséges növelése nem jó megoldás. Ezzel valóban meg lehet duzzasztani az agyat, ugyanakkor a magas széndioxid-szint meglehetősen kényelmetlen, a sportolást eléggé megnehezítő következményekkel jár, hiszen az alany úgy érzi, hogy folyamatosan fuldoklik.

2. oldal

A szakértő ugyanakkor aneszteziológusként tisztában volt azzal, hogy az agy megduzzadását más módon is meg lehet valósítani, méghozzá nagyon hasonlóan ahhoz, ahogy a harkályok csinálják. A Fisher részvételével végrehajtott agyműtétek során gyakran probléma volt, hogy beteg agya duzzadni kezdett, mert feje kicsit elfordult, és a nyaki vénák ennek következtében enyhén összenyomódtak. A kutató tehát tudta, hogy mennyire kicsi nyakon kifejtett nyomás is elég ahhoz, hogy az emberi agy duzzadni kezdjen.

Fisher ezért elment a boltba, vett egy fejhallgatót, egy kicsit átalakította a fémpántot, majd a fülre szánt párnákat nyaki vénái fölé helyezve a nyakába tette azt. Rögtön érezte, hogy arca kipirul, jelezve a megnövekedett vérmennyiséget. Fisher, aki szenvedélyes kerékpáros, a következő két évben ebben a házi készítésű gallérban tekert.

Persze nem mindenki értett egyet a kutatócsoport alapvetésével. Andrew Farke, a Raymond M. Alf Paleontológiai Múzeum szakértője, aki öklelő állatok kutatásával foglalkozik, például azt nehezményezte, hogy bár mindenki azt feltételezi, hogy a harkályoknak és a kosoknak nem lesz bajuk a fejükre mért ütésektől, ezt valójában még senki sem igazolta. Az is lehetséges, hogy ezek az állatok a vadonban egyszerűen nem élnek elég ideig ahhoz, hogy a CTE-hez hasonló állapotok alakuljanak ki bennük.

Smith továbbá azon a véleményen van, hogy a kanadai vadjuhok üreges szarvaikon keresztül a madarakhoz hasonlóan újra belélegzik a kifújt levegőt, így növelve meg vérük széndioxidszintjét. Az állatok szarva azonban a valóságban nem nagyon alkalmas erre, mondja Farke. A szarvak azért üregesek, hogy az ütköző részek ne legyenek közvetlen összeköttetésben a koponyával, és jobban elnyeljék az ütéseket. Szarus borításuk rugalmassá teszi ezeket, így még hatékonyabban csillapítják a becsapódások erejét. A harkályok hosszú nyelvükön és nyelvcsontjukon kívül szintén számos más olyan adaptációval is rendelkeznek, amely segíthet az ütések tompításában, mondja Farke, aki szerint tehát a széndioxid-hipotézis önmagában nem lehet megoldás erre az összetett problémára.

Smith és Fisher elméletét ugyanakkor már kísérleti eredmények is alátámasztják. Julian Bailes, Illinois-i agyrázkódás-kutató patkányokon tesztelte Fisher gallérjának mását, és úgy találta, hogy a nyaki vénákra nyomást gyakorló szerkezetet viselő állatok 83 százalékkal enyhébb agyi sérüléseket szenvedtek el a fejükre mért ütésektől, mint a gallért nem hordó fajtársak. „Magam is meg voltam döbbenve” – mondta Fisher az eredményeket látva. „Már 10 százalékos javulástól is nagyon boldog lettem volna.”

Az amerikai fociban és a jégkorongban hordott védősisakokat a koponyatörések megelőzésére tervezték, és ezt a feladatukat megfelelően el is látják a fejfedők. Ahhoz azonban, hogy az agy koponyán belüli mozgásait is mérsékeljék, a sisakoknak le kellene fékezniük a becsapódó objektumokat. Az erre alkalmas anyagokból viszont nem nagyon lehet hordható sisakokat gyártani. Myer a maga részéről úgy véli, hogy a sisakok sosem lesznek képesek a CTE-t kiváltó kisebb ütések hatásainak mérséklésére. „Az agynak van védősisakja: koponyának hívják” – mondja. Ha erre ráteszünk még egy réteget, csak az elrendezés tömegét növeljük, teszi hozzá a kutató.

Smith, Myer és Fisher szerint a CTE megelőzésére nem újabb védőrétegek, hanem az általuk kiötlött gallér lehet a megoldás, amely elősegíti, hogy az agy jobban kitöltse természetes védősisakját. Smith le is szerződött egy sportszergyártó céggel az eszköz emberi használatra alkalmas változatának előállítására. A Q30 Innovations C-alakú gallérja rugalmas fémből készült, amit műanyaggal vontak be. A nyakra hátulról felhelyezett fejlesztés a légcsövet érintetlenül hagyja, és nagyjából egy teáskanálnyival növeli az agyban található vér mennyiségét. Körülbelül ennyivel több vér agy áramlik az agyba akkor is, ha lefekszünk, vagy ha ásítunk, így majdnem biztosra vehető, hogy a gallér viselésének nincsenek negatív élettani hatásai, mondja Smith.

A szerkezet emberi tesztelése ugyanakkor nem egyszerű feladat, hiszen az emberi alanyokat nem lehet direkt újra és újra fejbe vágni. Myer ehelyett két Cincinnati-i középiskola focicsapatához fordult segítségül. A játékosok beleegyeztek, hogy közülük néhányan hordani kezdik a gallért, a kutatók pedig szenzorokat helyeztek el sisakjaikban, így követni tudták, mennyi és mekkora ütést szenvedtek el egy-egy meccs alatt. Az egyik rekorder Elijah Payne lett, akit egy mérkőzés folyamán 31-szer vertek fejbe, többször a gravitáció 20-szorosának megfelelő erővel. A gallért időbe tellett megszokni, mondja Payne, aki különösen a meleg nyári napokon érezte kellemetlennek a nyakára nehezedő nyomást. Idővel azonban annyira hozzászokott viseléséhez, hogy észre sem vette, ha rajta volt, és a gallér felszerelése szerves részévé vált.

A kísérletben résztvevő játékosok agyát az évad előtt és után megvizsgálták, hogy felmérjék a sérülések mértékét. A szezon során az alanyok átlagosan 800 olyan ütést szenvedtek el, amely több mint 20 G-s terhelésnek felelt meg. A kár egyértelműen is látszott is azon játékosok agyán, akik nem hordták a gallért, azok agyán viszont, akik viselték a fejlesztést, alig jelentkezett valami változás. Ezt azóta egy hasonló, jégkorong-játékosok részvételével lezajlott kísérlet is megerősítette. Egy kis extra vér a fejben tehát valóban alkalmasnak tűnik arra, hogy jelentősen mérsékelje az ütések agyra kifejtett káros hatását.

A gallér kapcsán eddig elvégzett vizsgálatoknak persze vannak gyengeségeik. Nem volt például olyan kontrollcsoport, amelynek tagjai viselték a gallért, de nem fociztak, de ezt a fajta tesztelést általánosan nehéz megvalósítani a hasonló jellegű fejlesztéseknél. És persze azt sem tudja senki, hogy az agyi felvételeken tapasztalt fokozott elváltozások valóban fokozzák-e a CTE kialakulási esélyét, hiszen a betegséget egyelőre csak a halál után, boncolással tudják diagnosztizálni.

Egy tíz évvel ezelőtti kósza ötletből azonban lassan kereskedelmi forgalomba kerülő termék válik, amely nem újabb védőrétegek installálásával, hanem a nyaki erek enyhe szorításával nyújt védelmet az agyrázkódás ellen. A Q30 Innovations és egy másik cég, a Performance Sports Group most próbálja megszerezni az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóságának (FDA) engedélyét, hogy orvosi készülékként árulhassák a gallért. A fejlesztés szabadalmi jogait birtokló Smith pedig mindent igyekszik megtenni azért, hogy ez valóban megvalósulhasson, és a harkályok módszere az ember fejét is megvédje a fizikai behatásoktól. „Komolyan aggódtam a futball jövőéért” – mondja a kutató. „De már nem félek. Hiszem, hogy meg tudjuk előzni a CTE-t.”