Zmiany następujące z upływem życia w ludzkim mózgu i ich trafna prognoza są od wielu lat przedmiotem badań naukowych. To wymagająca dziedzina wiedzy, którą zajmuje się nieliczne grono ekspertów na świecie. Do tej grupy należy również dr inż. Tomasz Pięciak, pochodzący z Tarnowa młody naukowiec, który dokonał już m.in. przełomowego odkrycia w badaniu zmian mikrostruktury mózgu za pomocą obrazowania dyfuzji metodą rezonansu magnetycznego (MRI) oraz zaawansowanych metod i algorytmów komputerowych.
Ostatnie odkrycie dra Pięciaka dotyczące „charakteru zmian frakcji objętościowej wody swobodnej w mózgu na przestrzeni życia dorosłego człowieka oraz jej wpływu na parametry ilościowe w obrazowaniu tensora dyfuzji” zostało uznane przez specjalistów z zakresu neurologii, neurofizjologii klinicznej oraz obrazowania metodą rezonansu magnetycznego za najlepszą pracę – Best Presentation Award, przedstawioną podczas tegorocznego kongresu ISMRM (Iberian Chapter Annual Meeting) w Lizbonie.
Przełomowe odkrycie…
– Po raz pierwszy na świecie przedstawiłem w jakim stopniu dyfuzja wody swobodnej, a więc dyfuzja niemająca charakteru kierunkowego, zachodzi również w istocie białej mózgu i jak zmienia się ona na przestrzeni całego życia dorosłego człowieka. Pokazałem, iż frakcja objętościowa wody swobodnej w stosunku do dyfuzji kierunkowej, występującej w istocie białej mózgu, zmienia się nie tylko w zależności od obszaru mózgu, ale rośnie wraz z wiekiem i znacznie przyspiesza w szóstej i siódmej dekadzie życia. Moje badania dowiodły, że frakcja objętościowa wody swobodnej zniekształca wskaźniki ilościowe w standardowym badaniu tensora dyfuzji mózgu. Innymi słowy, jeśli dyfuzja swobodna zostanie pominięta w obrazowaniu tensora dyfuzji, to wskaźniki ilościowe nie będą odzwierciedlały rzeczywistych zmian starzenia się mózgu na przełomie życia – dr Pięciak z pasją i znajomością rzeczy opowiada o wynikach swoich dociekań, które dla laika są niezrozumiałe i niezwykle skomplikowane, m.in. ze względu na hermetyczne języki medycyny, matematyki i informatyki.
Naukowiec zwraca też uwagę, że wyniki jego badań mogą prowadzić do zakwestionowania dotychczasowej wiedzy o obrazowaniu mózgu ludzkiego…
– Parametrami ilościowymi w ocenie mózgu in vivo posługują się m.in. radiolodzy i moje badania rzucają nowe światło na ocenę zmian neurodegeneracyjnych naszego mózgu. Dotychczasowa wiedza na temat obrazowania mikrostruktury mózgu na przestrzeni życia musi więc zostać zaktualizowana lub zweryfikowana. A w „najgorszym scenariuszu” pewne badania naukowe lub kliniczne wykonane w przeszłości na podstawie standardowego obrazowania tensora dyfuzji – po uwzględnieniu osiągniętych przeze mnie wyników – mogą doprowadzić do innych wniosków, a nawet innej diagnozy.
Fascynacja mózgiem…
Dr inż. Tomasz Pięciak kontynuuje w Hiszpanii naukowe obserwacje i analizy, korzystając przy tym z modeli silikonowych i możliwości badania grupy osób w wieku od dwudziestu kilku do stu lat. Przy współpracy z naukowcami z Uniwersytetu w Oslo, zajmuje się obecnie opracowaniem nowych metod matematycznych i algorytmów komputerowych do reprezentacji i przetwarzania obrazów uzyskanych w wyniku obrazowania dyfuzji metodą rezonansu magnetycznego mózgu. Sponsorem badań jest m.in. Narodowa Agencja Wymiany Akademickiej z siedzibą w Warszawie.
– Sam „surowy” sygnał uzyskany metodą rezonansu magnetycznego nie jest sygnałem przeznaczonym do bezpośredniej analizy przez radiologa, czy naukowca. Aby możliwa była poprawna i rzetelna analiza, niezbędne jest odpowiednie przetwarzanie sygnału za pomocą odpowiednich narzędzi matematycznych i algorytmów nowoczesnej informatyki – tłumaczy dr Pięciak. – Moje badania mają wskazać jednoznacznie, na ile zaawansowane techniki obrazowania dyfuzji MRI mogą zostać wprowadzone do standardowego zestawu badań mózgu w praktyce klinicznej. W Polsce takie badania i rozważania należą wciąż do rzadkości.
Tomasz Pięciak nie ukrywa fascynacji przedmiotem swoich badań i chwali sobie warunki do pracy naukowej w Hiszpanii. Przed kilku laty Uniwersytet w Valladolid poszukiwał współpracowników, tarnowianin zgłosił się bez wahania i zadomowił już na Półwyspie Iberyjskim. W międzyczasie zdobył sporą wiedzę, ale tajniki ludzkiego mózgu (w tym proces jego starzenia się) fascynują go nadal i okiem naukowca przygląda się mu uważnie. Kolejne odkrycia to z pewnością tylko kwestia czasu.
Tomasz Pięciak jest absolwentem I LO w Tarnowie, doktorem nauk technicznych w dyscyplinie informatyka (AGH Kraków 2016), specjalność przetwarzanie sygnałów cyfrowych. Pełni funkcję eksperta dla prestiżowych czasopism i konferencji naukowych na świecie w dziedzinach przetwarzania obrazów cyfrowych, sztucznej inteligencji, obrazowania medycznego i zastosowań matematyki. Otrzymał wiele wyróżnień i nagród: nagrodę Siemensa za najlepszą pracę doktorską w naukach inżynieryjnych (Warszawa 2018), nagrodę Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego dla Wybitnych młodych naukowców, wyróżnienie Centrum Badawczego ABB w konkursie na najlepszą pracę w naukach technicznych (Kraków 2019), nagrodę w programie im. Bekkera przyznaną przez Narodową Agencję Wymiany Akademickiej (Warszawa 2020), pierwsze miejsce w zespołowym konkursie MRI White Matter Reconstruction na najbardziej precyzyjny algorytm rekonstrukcji włókien istoty białej mózgu – USA 2020.
