Dodano: 27 listopad 2019r.

Mózg może sprawnie działać nawet po usunięciu jednej półkuli

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.

Skan MRI osoby z połową mózgu po hemisferektomii

 

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.

Neuroplastyczność mózgu

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.

Reorganizacja mózgu po urazie

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