Mózg ma niesamowite zdolności adaptacyjne. Pokazują to ostatnie badania ludzi, którym usunięto połowę mózgu. Osoby te, pomimo braku jednej półkuli, mogą normalnie żyć. Pozostała połowa dostosowuje się do zmian i tworzy niezwykle silne połączenia neuronowe, które pomagają funkcjonować tak, jakby mózg był nienaruszony.
Szczegółowe badania sześciu dorosłych osób, które w dzieciństwie przeszły zabieg hemisferektomii, czyli usunięcia jednej półkuli mózgu w celu leczenia skrajnie ciężkiej epilepsji, pokazują, w jaki sposób mózg może się zreorganizować. Choć operacja jest ekstremalna, wiele z tych osób zachowuje lub odzyskuje umiejętności językowe i myślowe.
Zdumiewające historie o ludziach prowadzących stosunkowo normalne życie z uszkodzonym mózgiem lub brakiem jego sporych fragmentów wydają się przeczyć logice. Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z California Institute of Technology (Caltech) dostarczają informacji o tym, jak to jest w ogóle możliwe i ujawniają niezwykłą zdolność ludzkiego mózgu do wielozadaniowości, gdy jego części ulegną uszkodzeniu.
Rezultaty badań opublikowano na łamach pisma „Cell Reports”.
- Badani przez nas ludzie po hemisferektomii wyjątkowo dobrze funkcjonują. Mają nienaruszone umiejętności językowe. Kiedy umieściłam ich w skanerze, prowadziliśmy niezobowiązującą rozmowę, podobnie jak w przypadku setek innych osób, które skanowałam. Podczas takiej rozmowy można zapomnieć o tym, że te osoby nie mają połowy mózgu. Kiedy siedzę przed komputerem i patrzę na obrazy MRI przedstawiające tylko połowę mózgu, nadal dziwię się, że pochodzą od tego samego człowieka, z którym właśnie rozmawiałam i który postanowił poświęcić swój czas na te badania – powiedziała Dorit Kliemann z Caltech, pierwsza autorka publikacji.
Prace uczonych pokazały, że mózg jest w stanie zrekompensować utratę części swojej struktury. W badaniach, poza sześcioma osobami po hemisferektomii, uczestniczyła też grupa kontrolna złożona z sześciu zdrowych osób. W trakcie obrazowania metodą rezonansu magnetycznego uczestników poinstruowano, by starali się zrelaksować, podczas gdy naukowcy śledzili spontaniczną aktywność mózgu w spoczynku. Badacze przyglądnęli się szczególnie obszarom mózgu, o których wiadomo, że kontrolują takie rzeczy, jak wzrok, ruch, emocje czy zdolności poznawcze. Porównali również zebrane informacje z bazą danych z obrazowań około 1500 typowych mózgów z projektu Brain Genomics Superstruct.
Uczeni sądzili, że znajdą słabsze połączenia w obrębie poszczególnych sieci neuronów u ludzi z jedną półkulą, ponieważ wiele z tych sieci zwykle obejmuje obie półkule mózgu. Miliony neuronów są połączone w niezwykle skomplikowane sieci. Wraz z wiekiem i zdobywaniem nowych umiejętności tworzą się nowe połączenia między neuronami. Jednak zamiast słabszych połączeń, naukowcy odkryli zaskakująco normalne połączenia między neuronami.
Wzorzec aktywności mózgu w stanie spoczynku sześciu badanych osób był niezwykle podobny do ludzi, którzy posiadają obie półkule mózgu. Co więcej, w niektórych obszarach sieci neuronów były silniejsze niż w grupie kontrolnej i było ich znacznie więcej. Autorzy przyznali w publikacji, że wzrost połączeń między sieciami odzwierciedla sposób, w jaki mózg rekompensuje utratę dostępnych zasobów, w celu utrzymania funkcji poznawczych.
Sieci neuronów kontrolują takie czynności, jak skupianie uwagi, emocje czy pamięć i często obejmują obie półkule mózgu. Aktywność wewnątrz sieci łączy się z umiejętnościami takimi jak kontrola motoryczna, podczas gdy połączenia między sieciami są niezbędne dla zdolności wykonawczych takich jak pamięć robocza.
Sześć badanych osób przeszło zabieg usunięcia jednej półkuli mózgu w momencie, gdy mieli od 3 miesięcy do 11 lat. Osoby te w trakcie badania miały już 20-30 lat. Szeroki przedział wiekowy, w którym przeprowadzano operacje, daje szansę badaczom na zrozumienie, w jaki sposób mózg reorganizuje się po urazie. - Pomoże nam to zbadać, w jaki sposób organizacja mózgu jest możliwa w bardzo różnych przypadkach pacjentów po hemisferektomii, co pozwoli nam lepiej zrozumieć ogólne mechanizmy mózgowe - oceniła Kliemann.
- Choć niezwykłe jest to, że istnieją osoby, które mogą żyć z połową mózgu, czasami bardzo małe uszkodzenie mózgu, takie jak chociażby udar, wypadek rowerowy lub guz, może mieć druzgocące skutki. Staramy się zrozumieć zasady reorganizacji mózgu, które mogą prowadzić do kompensacji. W dalszej kolejności praca ta może dostarczyć ukierunkowanych strategii interwencji, aby pomóc większej liczbie osób z urazami mózgu – stwierdziła Kliemann.
Z powodu bardzo małej próby uczeni nie byli w stanie powiązać różnic w aktywności mózgu z określonymi zachowaniami lub funkcjami poznawczymi czy z ilorazem inteligencji.
Źródło: Live Science, fot. Caltech Brain Imaging Center