Naša je vizija, kao i sva ostala osjetila, probirljiva i promjenjiva, ovisno o iskustvu. Uzmimo, na primjer, one slučajeve kada ljudi koji su lišeni jednog smisla doživljavaju kompenzacijski porast drugih - na primjer, u slijepima, osjet dodira i sluha su izoštreni. Pomoću suvremenih metoda neuroznanstvenici su uvjerljivo dokazali da se neuronski krugovi mozga fizički mijenjaju: osjetilni centri se preuređuju u potrazi za učinkovitom ravnotežom između mogućnosti raspoloživih neuronskih resursa i potreba za njima dolaznim senzornim utiscima. Istraživanje ovog fenomena pokazuje da neke osjetilne zone imaju prirodnu tendenciju prema određenim funkcijama, ali također jasno pokazuju plastičnost mozga u razvoju.
Uzmi štakora koji je slijep od rođenja, recimo zbog oštećenja obje mrežnice. Dok odraste, učite je da prolazi kroz lavirint. Tada joj lagano oštećujete vidni korteks. Ponovo puštate štakora u labirint i uspoređujete vrijeme koje mu je trebalo prije operacije i nakon. U principu, oštećenje vidnog korteksa ne bi trebalo utjecati na sposobnost slijepog štakora za navigaciju labirintom. No, klasični eksperimentalni nalaz koji su Carl Lashley i njegovi kolege napravili prije desetljeća je da se štakor pogoršava u zadatku: očito je u njegov proces uložen vizualni korteks, iako ne znamo kako točno.
Otprilike u isto vrijeme liječnici su izvijestili o dvije vrste sljepoće u razvoju. U prvoj varijanti, pacijent čije je jedno oko slijepo od rođenja uslijed katarakte ili rijetke bolesti očnih kapaka, nakon uklanjanja ovog anatomskog problema, još uvijek je bilo slijepo ili gotovo slijepo za ovo oko - nešto što je spriječilo da se njegovi živčani putovi pravilno spoje. Druga opcija uključivala je djecu s urođenim škljocanjem: kad odraste, jedno od očiju vrlo je često prestalo raditi - takozvano "lijeno oko", znanstveno - amblyopia. Oko zapravo ne slijepi - mrežnica mu funkcionira - ali osoba to ne vidi.
Pioniri vizije David Hubel i Thorsten Wiesel, koji su otkrili principe obrade slike u vizualnom korteksu (i za to su dobili Nobelovu nagradu), u eksperimentima sa životinjama pojasnili su neurološku osnovu ambleopije. Sinapse koje povezuju stanice mrežnice s središnjim živčanim sustavom prilično su probirljive tijekom kritičnog razdoblja u ranom životu. Ako kortikalni neuroni primaju puno informacija s jednog oka, a ne primaju od drugog, tada aksoni koji predstavljaju prvo oko zahvaćaju sve sinaptičke prostore na kortikalnim neuronima. Istovremeno, drugo oko ostaje funkcionalno, ali bez veze s neuronima korteksa.
U normalnim se okolnostima slike obaju očiju gotovo savršeno snimaju, a isto mjesto u vizualnom prizoru stimulira jednu skupinu kortikalnih neurona. Ali kad su Hubel i Wiesel umjetno "krivili" oči mladih životinja prizmom koja je pomaknula vidljivu sliku, slike dvaju očiju nisu se konvergirale pravilno na isto odredište mozga. Sa strabizmom, osoba vidi dvije odvojene i oprečne slike. Mozak je prisiljen odabrati jedno oko. Istodobno se potiskuju veze drugog - prvo privremeno, zatim trajno, a oko postaje funkcionalno slijepo.
Drugi vješti eksperiment pokazuje drugačiju vrstu reorganizacije kortikalnih reakcija. "Karta" retine postavljena je na vizualnom korteksu - naravno, izobličena je valovitošću površine kore, međutim, lako je osigurati da se susjedne točke na mrežnici projiciraju na susjedne točke vizualnog korteksa, organizirajući na njoj svojevrsnu kartu vizualnog prizora. Charles Gilbert sa Sveučilišta Rockefeller bezbolno je laserom izbacio sićušnu rupu u mrežnici majmuna, a zatim je snimio iz vidnog korteksa da vidi kako kortikalna karta reagira. Isprva je bila rupa u njoj, što odgovara rupi na mrežnici. Ali nakon nekog vremena, susjedna područja korteksa premjestila su se i zauzela ispražnjeni prostor: susjedna područja mrežnice sada su komunicirala s kortikalnim neuronima, koji bi normalno reagirali na oštećeno područje.
To ne znači da je vraćen vid oštećenog područja mrežnice. Ako vam je zahvaćena mrežnica, nikad nećete vidjeti ništa uništeno - tamo vam je sada slijepo mjesto. Ali čak i ako mozak nije u mogućnosti nadoknaditi rupu u mrežnici, područje oko nje „posjedovat će“više kortikalnih neurona nego prije. Možemo reći da priroda na taj način sprečava kortikalnu besposlenost: vječna neaktivnost dijela korteksa koji je prestao primati signale iz prirodnog izvora nedopušten je luksuz, tako da s vremenom počinje funkcionalno osiguravati netaknute veze.
Promotivni video:
Čvrsti dokazi o plastičnosti mozga proizašli su iz skeniranja moždanih aktivnosti ljudi koji su se slijepo rodili. Kada su slijepi volonteri u skeneru prstima čitali brajicu, bio je aktivan primarni vidni korteks mozga koji normalno obrađuje vizualne signale. Obrada taktilnih informacija nekako je zauzela neiskorišteni vizualni centar.
Drugi upečatljiv primjer su violinisti. Dok svirate violinu, radite brišuće pokrete jednom rukom, klanjajući se uz žice i nizom vrlo suptilnih pokreta drugom rukom, pritiskajući žice na dobro definiranim točkama na vratu - vrlo brzo ako ste dobar violinist, i iznenađujuće brzo ako ste zvijezda. Izuzetan izazov za brzinu i točnost! Profesionalni violinisti svakodnevno prakticiraju ove pokrete nekoliko sati. A to se odražava na fizičku lokaciju veza u njihovom mozgu. Pokretima prstiju kontrolira se određeno područje mozga, a kod violinista se širi - zbog susjednog moždanog tkiva s vlastitim funkcijama. Ali to vrijedi samo za ruku bara. Isti prostor na drugoj strani mozga koji kontrolira savijenu ruku ne širi se, jer su pokreti ove ruke relativno grubi.
Suprotna situacija - lišavanje umjesto prekomjerne upotrebe - također je proučena u laboratoriju. Mačke odgajane u mraku izgubile su sposobnost ispravnog kombiniranja slika s oba oka. Ostale su mačke odgajane u takvim uvjetima da su vidjele samo okomite ili vodoravne pruge: u primarnom vidnom korteksu imale su nenormalno veliki broj neurona podešenih na okomito i vodoravno. Druga skupina mačaka odrasla je u mračnoj sobi osvijetljenoj vrlo kratkim svjetlosnim bljeskovima: takve su životinje mogle vidjeti, ali nisu opažale kretanje, jer njihove mrežnice nisu imale vremena registrirati pokrete predmeta tijekom bljeska i nije bilo neurona u njihovom korteksu koji bi selektivno reagirali na kretanje u različitih smjerova.
Sve to ukazuje na kobnost osjetilnih sustava u nastajanju. Ali što ako osoba odraste bez vida uopće? Neuropsiholog Donald Hebb predvidio je da se vizija može u velikoj mjeri naučiti. Složene percepcije formiraju se iskustvom, udruživanjem i, prema njegovom mišljenju, to bi se trebalo dogoditi u ranoj dobi, prije nego što je mozak izgubio sposobnost formiranja novih potrebnih sklopova. U osnovi, njegova je ideja bila točna: puno toga ovisi o vizualnom iskustvu. Međutim, zaključak da se to događa u mladoj dobi čini se samo djelomično ispravnim.
Dokazi potječu iz eksperimenata s ljudima koji su rođeni slijepi i kasnije nadareni vidom. Pavan Sinha s Tehnološkog instituta u Massachusettsu tijekom posjeta domovini saznao je da u indijskim selima živi oko 300 tisuća djece s gustom urođenom kataraktom. U te djece leća oka zamjenjuje zamućeno vlaknasto tkivo. Katarakta omogućuje da svjetlost prođe kroz te vam omogućuje da ga razlikujete od tame, ali ne treba razgovarati o gledanju detalja. Sjajno kombinirajući znanost s humanizmom, Sinha je organizirao program za pronalaženje i prijevoz te djece u New Delhi, gdje su kirurzi u modernoj bolnici zamijenili svoja leća umjetnim analogima (ista operacija katarakte radi se za mnoge starije osobe).
Sinhov tim testirao je vid mladih pacijenata prije operacije, neposredno nakon operacije i nekoliko mjeseci ili godina kasnije. Nakon uklanjanja katarakte, vid djece se nije brzo oporavio. U početku im se svijet činio mutnim i nejasnim. Ali s vremenom su se počeli jasno vidjeti i nakon nekoliko mjeseci već su mogli razlikovati detalje, a ne samo razlikovati svjetlost od tame. Mnogi su sada mogli hodati bez bijele trske, voziti bicikl napučenom ulicom, upoznavati prijatelje i obitelj, pohađati školu i baviti se drugim vidnim aktivnostima.
Ipak, čini se da nikada nisu postigli savršen vid. Ozbiljnost mu je ostala ispod uobičajene čak i nakon višemjesečne obuke. Jedan je pacijent rekao da može čitati novinske naslove, ali ne i tisak. Drugi su imali poteškoće s specifičnim vizualnim zadacima, poput prepoznavanja dva oblika preklapanja zasebno. Dakle, vid se može vratiti, ali plastičnost vidnog sustava nije neograničena.
Još jedan dokaz tome je rad posebnih područja donjeg temporalnog režnja koji reagiraju isključivo na lica kao vizualni poticaj - takozvane "mrlje na licu" (vretenaste zone lica). Činjenica da se oni stabilno nalaze na istim mjestima kod različitih ljudi (ili majmuna) sugerira da su oni prirodno ugrađeni u mozak. Kako su indijska djeca naučila vidjeti, njihova aktivnost mozga podvrgnuta je promjenama: odmah nakon uklanjanja katarakte reakcija na vizualne podražaje, uključujući slike lica, bila je neuredna, razbacana po moždanoj kore, ali ubrzo ju je zamijenio niz mrlja koje su bile smještene u svom normalnom položaju … To pokazuje da je mozak unaprijed znao gdje trebaju biti mrlje na licu i ukazuje na određenu predodređenost vizualnih struktura.
Konačno, 2017. godine Margaret Livingston i drugi s Harvard Medical School objavili su rezultate čvrstog i elegantnog eksperimenta na senzornoj neuralnoj plastičnosti. Odgajali su makake od rođenja na takav način da nikada nisu vidjeli lica. Ni ljudi, ni majmuni, ni bilo koja druga osoba. Majmune su vodile ljubav, ali eksperimenti su svaki put nosili zavarivačku masku kako bi komunicirali s njima.
Inače, makake su odrasle u potpuno normalnom vizualnom svijetu: mogli su vidjeti sve u svom kavezu i u ostatku sobe; mogli su vidjeti trup, ruke i noge eksperimentatora; mogao vidjeti bebinu bočicu iz koje su ih hranili. Mogli su se čuti uobičajeni zvukovi čopora majmuna. Jedino što nisu mogli vidjeti su lica. Makake su se uglavnom razvijale normalno, a kad su uvedene u stado, uspješno su počele komunicirati sa rodbinom i uspješno se integrirale u majmunsko društvo.
Eksperimenti su testirali moždane aktivnosti makaka iznoseći ih raznim vizualnim podražajima, uključujući lica. Kao što ste mogli pretpostaviti, odrasli su bez mrlja na licu u mozgu. Važno je napomenuti da su ona područja temporalnog režnja, koja bi inače služila za prepoznavanje lica, umjesto toga reagirala na slike ruku. U normalnom društvenom okruženju najvažniji su vizualni objekti primata. Lica signaliziraju ljutnju, strah, neprijateljstvo, ljubav i sve druge emocionalne informacije koje su važne za opstanak i napredak. Očigledno, drugi najvažniji okolišni detalj primata su ruke: majmunove ruke i ruke pokusnika koji su ih hranili i odgajali.
Iako su se njihove mrlje na licu pretvorile u "ukroćene", ova zamjena se u određenoj mjeri pokazala plastičnom. Otprilike šest mjeseci nakon što su makaci konačno mogli vidjeti lica eksperimentatora i drugih majmuna, neuroni u tim dijelovima mozga postupno su poprimali prijemčivost lica. Očito, lica prenose toliko važne informacije da su sposobna zauzeti područja mozga koja su prije bila zarobljena rukama.
Izvod iz knjige "Mi to znamo kada vidimo" američkog neuroznanstvenika i oftalmologa Richarda Maslanda (1942–2019)