Látásunk, akárcsak az összes többi érzékelés, alakítható és változó, a tapasztalattól függően. Vegyük például azokat az eseteket, amikor az egyik értelemtől megfosztott emberek másoknál kompenzációs növekedést tapasztalnak - például vakoknál, a érintés és hallás érzése élesedik. A modern módszerek segítségével az idegtudósok meggyőzően bebizonyították, hogy az agy idegáramkörei fizikailag megváltoznak: az érzékszervi centrumokat átalakítják a rendelkezésre álló idegi erőforrások lehetőségei és a beérkező érzéki benyomások által támasztott követelmények közötti hatékony egyensúly keresése érdekében. Ennek a jelenségnek a kutatása azt mutatja, hogy egyes szenzoros zónák természetesen hajlamosak bizonyos funkciókra, de egyértelműen demonstrálják a fejlődő agy plaszticitását is.
Vegyünk egy patkányt, amely vak a születése óta, mondjuk a mindkét retina károsodása miatt. Ahogy felnövekszik, megtanítja neki, hogy menjen át a labirintusban. Akkor enyhén megsérül a vizuális kéreg. Ismét elindítja a patkányt a labirintusba, és összehasonlítja a műtét előtti és utáni időt. A látókéreg károsodása elvileg nem befolyásolhatja a vak patkány képességét a labirintusban való navigáláshoz. Carl Lashley és kollégái évtizedekkel ezelőtt tett klasszikus kísérleti megállapítása azonban az, hogy a patkány rosszabb feladatot teljesít: a látványkéregét nyilvánvalóan beruházják a folyamatba, bár nem tudjuk pontosan.
Ugyanebben az időben az orvosok kétféle fejlődési vakságról számoltak be. Az első változatban az a beteg, akinek az egyik szeme születésekor vak volt a szürkehályog vagy a ritka szemhéj betegsége miatt, ennek az anatómiai problémanak a kiküszöbölése után továbbra is vak vagy csaknem vak volt a szemre - valami megakadályozta idegi útjainak megfelelő összekapcsolódását. A második lehetőség a veleszületett csípésű gyermekeket érintette: amikor felnőttek, az egyik szem nagyon gyakran abbahagyta a működését - tudományos szempontból az úgynevezett lusta szem - ambliopia. A szem nem igazán vak, a retina működik, de az ember nem látja.
A látás úttörői, David Hubel és Thorsten Wiesel, akik felfedezték a képfeldolgozás alapelveit a látókéregben (és erre Nobel-díjat kapott), állatokon végzett kísérletekkel tisztázták az ambliopia neurológiai alapjait. A retina sejteket a központi idegrendszerrel összekötő szinapszis meglehetősen megmunkálható egy kritikus időszakban az élet korai szakaszában. Ha a kérgi idegsejtek sok információt kapnak az egyik szemből, és nem kapnak a másikból, akkor az első szemet képviselő axonok megfogják a kortikális neuronok összes szinaptikus teret. Ugyanakkor a második szem továbbra is működőképes, de nincs kapcsolat a kéreg idegsejtjeivel.
Normál körülmények között a két szemből származó képeket szinte tökéletesen rögzítik, és a látvány jelenetének ugyanaz a pontja stimulálja a kortikális neuronok egy csoportját. De amikor Hubel és Wiesel mesterségesen "görbe" a fiatal állatok szemét egy prizmával, amely elmozdította a látható képet, a két szem képei nem konvergáltak megfelelően ugyanazon agyi rendeltetési helyre. A strabismus segítségével az ember két különálló és ellentmondásos képet lát. Az agy kénytelen egy szemet választani. Ugyanakkor a második összeköttetései elfojtottak - először ideiglenesen, majd véglegesen, és a szem funkcionálisan vakvá válik.
Egy másik ravasz kísérlet a kortikális reakciók másfajta átszervezését mutatja be. A retina „térképet” a vizuális kéreg fekszik - természetesen torzítja a kéreg felületének hulláma, ennek ellenére könnyű megbizonyosodni arról, hogy a retina szomszédos pontjai a vizuális kéreg szomszédos pontjaira vetülnek-e, és egyfajta vizuális jelenetképet készítenek rajta. Charles Gilbert, a Rockefeller Egyetem, fájdalom nélkül fájdalmasan égett egy apró lyukat a majom retikájában lézerrel, majd rögzítette azt a látókéregből, hogy megnézze, hogyan reagál a kéregtérkép. Eleinte volt egy lyuk benne, amely megfelel a retina lyukának. De egy idő múlva a kéreg szomszédos területei áttelepedtek és elfoglalták a kiürült teret: a retina szomszédos területei most már agykéreg neuronokkal kommunikálnak, amelyek általában reagálnak a sérült területre.
Ez nem azt jelenti, hogy a retina sérült területének látása helyreállt. Ha a retina érintett, akkor soha nem fog látni semmit megsemmisülve - ott van egy vak hely. De még ha az agy sem képes kiegyenlíteni a retina lyukát, az azt körülvevő terület több kortikális neuront fog "birtokolni", mint korábban. Azt mondhatjuk, hogy a természet megakadályozza a kéreg tétlenségét: a kéreg azon részének örök tétlensége, amely már nem kap jeleket a természetes forrásból, megengedhetetlen luxus, tehát az idő múlásával funkcionálisan érintetlen kapcsolatok jönnek létre.
Promóciós videó:
Az agyi plaszticitás határozott bizonyítéka a vak születésű emberek agyi aktivitásának vizsgálata. Amikor a szkenner vak önkéntesei ujjaival olvassák el a Braille-t, az agy elsődleges látókéregje, amely általában a vizuális jeleket dolgozza fel, aktív volt. A tapintható információk feldolgozása valahogy nem használt vizuális központot foglal el.
Egy másik feltűnő példa a hegedűművészek. Hegedülés közben az egyik kezével elsöprő mozdulatokat végez, a húrok mentén meghajol, a másik kezével pedig nagyon finom mozdulatokkal mozgatja a húrokat a nyaka pontosan meghatározott pontjain - nagyon gyors, ha jó hegedűművész, és meglepően gyors, ha csillag. Rendkívüli kihívás a sebesség és a pontosság szempontjából! A hivatásos hegedűművészek ezeket a mozgásokat napi sok órán keresztül gyakorolják. És ez tükröződik az agyukban lévő kapcsolatok fizikai elhelyezkedésében. Az ujjak mozgását az agy egy meghatározott területe szabályozza, a hegedűművesekben pedig a szomszédos agyszövetnek köszönhetően, amely saját funkcióival rendelkezik. De ez csak a sávkézre vonatkozik. Ugyanaz a terület az agy másik oldalán, amely irányítja a meghajolt kezet, nem terjed ki, mert ennek a kéznek a mozgása viszonylag durva.
Az ellenkező helyzetet - a nélkülözés helyett a túlzott felhasználást - szintén megvizsgálták a laboratóriumban. A sötétben nevelkedett macskák elveszítették a képeket, hogy mindkét szemből helyesen kombinálják a képeket. Más macskákat olyan körülmények között neveltünk fel, hogy csak függőleges vagy vízszintes csíkokat láttak: az elsődleges vizuális kéregben rendellenesen sok idegsejtük volt függőleges és vízszintesre hangolva. Egy másik macskacsoport felnőtt egy sötét szobában, amelyet nagyon rövid villanófények világítottak: ezek az állatok láthatták, de nem érzékelték a mozgást, mivel retinájuknak nem volt idejük regisztrálni a tárgyak mozgását a villanások alatt, és a kérgükben nem voltak neuronok, amelyek szelektíven reagálnának a mozgásra. különböző irányok.
Mindez azt jelzi, hogy a kialakuló szenzoros rendszerek rugalmassá válnak. De mi van, ha egy ember látás nélkül nő fel? Donald Hebb neuropszichológus azt jósolta, hogy a látást nagyrészt meg lehet tanulni. A komplex észlelést a tapasztalatok, az egyesülés útján formálják, és véleménye szerint ennek korán kell megtörténnie, még mielőtt az agy elvesztette volna a képességét új szükséges összeállítások létrehozására. Alapvetően az ötlete helyes volt: sok tényleg függ a vizuális élménytől. Az a következtetés azonban, hogy ez fiatalkorban történik, csak részben helytállónak tűnik.
A bizonyítékok vakon született és később látásra tehetséges emberekkel végzett kísérletekből származnak. Pavan Sinha a Massachusettsi Technológiai Intézetből a szülőföldjén tett látogatása során megtudta, hogy mintegy 300 ezer sűrű veleszületett szürkehályogú gyermek él Indiában a falvakban. Ezekben a gyermekekben a szemlencsét felhős rostos szövet váltja fel. A szürkehályog lehetővé teszi, hogy a fény áthaladjon, és lehetővé teszi, hogy megkülönböztesse a sötéttől, de nem kell beszélni a részletekről. A tudomány és a humanizmus ragyogó ötvözésével Sinha programot szervezett ezeknek a gyermekeknek a felkutatására és New Delhébe szállítására, ahol a modern kórház sebészei cserélték lencséiket mesterséges analógokkal (ugyanazt a szürkehályog-műtétet sok idős embernek végezték).
A Sinha csapata kipróbálta a fiatal betegek látását műtét előtt, közvetlenül a műtét után, és hónapokat vagy éveket később. A szürkehályog eltávolítása után a gyermekek látása nem helyreállt gyorsan. Eleinte a világ homályos és homályosnak tűnt számukra. De az idő múlásával világosan látták őket, és néhány hónap múlva már képesek voltak megkülönböztetni a részleteket, és nem csupán megkülönböztetni a fényt a sötéttől. Most már sokan képesek voltak fehér cukornád nélkül járni, kerékpárt vezetni egy zsúfolt utcán, megismerkedni a barátokkal és a családdal, iskolába járni, és más látnivalókkal tevékenykedni.
De úgy tűnik, hogy soha nem értek el tökéletes látást. Súlyossága normál alatti maradt még hónapos edzés után is. Az egyik beteg azt mondta, hogy el tudja olvasni az újságok címeit, de a finom nyomtatást nem. Másoknak nehézségeket okoztak a konkrét vizuális feladatok elvégzése, például a két átfedő alak külön-külön felismerése. Így a látás helyreállítható, de a látórendszer plaszticitása nem korlátlan.
Ennek egy másik bizonyítéka az alsó temporális lebeny speciális területeinek, amelyek kizárólag az arcokra reagálnak, mint vizuális inger - munkája - az úgynevezett "arcfoltok" (orsó alakú arczónák). Az a tény, hogy stabilan megtalálhatók ugyanazon a helyen, különféle emberekben (vagy majmokban), azt sugallja, hogy természetesen be vannak ágyazva az agyba. Amint az indiai gyerekek megtanultak látni, agyi aktivitásuk megváltozott: a szürkehályog eltávolítása után a vizuális ingerekre adott reakció - ideértve az arcokat is - zavart volt, szétszórt az agykéregben, de hamarosan helyébe egy sor folt váltott, amelyek normál helyzetükben voltak. … Ez azt mutatja, hogy az agy előre tudta, ahol az arcfoltoknak kell lenniük, és jelzi a vizuális struktúrák bizonyos előre meghatározott meghatározását.
Végül, 2017-ben Margaret Livingston és mások a Harvard Medical School-ban közzétették az érzékszervi neurális plaszticitással kapcsolatos szilárd és elegáns kísérlet eredményeit. Születésük óta neveltek makákókat úgy, hogy soha nem láttak arcokat. Sem ember, sem majom, sem más ember. A majmokkal szeretettel vigyáztak, de a kísérletezők hegesztőmaszkot viseltek minden alkalommal, hogy velük kapcsolatba lépjenek.
Egyébként a makákók egy teljesen normál látványvilágban nőttek fel: mindent láttak a ketrecben és a szoba többi részében; látta a kísérleti test törzsét, karjait és lábait; láthatta a cumisüveget, ahonnan táplálták. Hallhatták a majomcsomag szokásos hangjait. Az egyetlen, amit nem láttak, az arcok voltak. A makákók nagyrészt normálisan fejlődtek, és amikor bekerültek a nyájba, sikeresen elkezdtek kommunikálni rokonaikkal és sikeresen beilleszkedtek a majom társadalomba.
A kísérletek során a makákók agyi aktivitását különféle vizuális ingerekkel, köztük arcokkal mutatták be. Mint valószínűleg sejtette, ők nőttek fel, az arcukban nem voltak arcfoltok. Figyelemre méltó, hogy az ideiglenes lebeny azon területei, amelyek általában az arcfelismerésre szolgálnak, ehelyett a kezek képeire reagáltak. Normál társadalmi környezetben a prímás számára a legfontosabb vizuális objektumok az arcok. Az arcok haragot, félelmet, ellenségeskedést, szeretetet és minden egyéb érzelmi információt jeleznek, amelyek fontosak a túléléshez és a jóléthez. A főemlősök számára nyilvánvalóan a második legfontosabb környezeti részlet a kezek: a majmok saját keze, valamint azokat tápláló és nevelő kísérleti kezek.
Noha az „arc” foltok „szelídnek” váltak, ez a pótlás bizonyos mértékig műanyagnak bizonyult. Körülbelül hat hónappal azután, hogy a makákóknak végül is láthatták a kísérletezők és más majmok arcát, az agy ezen területein lévő neuronok fokozatosan visszanyerték az arcok iránti fogékonyságot. Az arcok nyilvánvalóan olyan sok fontos információt szolgáltatnak, hogy képesek visszatartani az agy azon területeit, amelyeket korábban kézfogtak.
Kivonat az amerikai idegtudós és szemész, Richard Masland (1942–2019) "Tudjuk, amikor látjuk" című könyvéből