Patrząc na wyniki badań obrazowania mózgu można ulec wrażeniu, że wszystko w tej naszej szarej masie komórek ma swoje miejsce. Ciągle te same części pofałdowanego narządu mienią się na ekranie komputerów gdy ochotnicy zmyślają, czytają, liczą. Dlatego też zainteresowałem się neuronauką – wydała mi się ona najbardziej obiektywna z dziedzin badających psychikę człowieka. Na szczęście (bo inaczej byłoby nudno) sprawa nie jest taka prosta. Plastyczność naszego biologicznego procesora jest zdumiewająca. Wcześniej tą właściwość starałem się opisać pod względem odbierania bodźców. Dzisiaj chciałbym przenieść dyskusję o neuroplastyce w inne rejony…
Jedną z bardziej tajemniczych umiejętności ludzkiego mózgu jest generowanie mowy. Konstrukcje językowe mają przed nami jeszcze wiele tajemnic. Badania nad osobami, które przeszły zabieg komisurotomii, czyli przecięcia spoidła wielkiego łączącego obie półkule, pokazały specjalizację każdej połówki naszej szarej papki. Prawa półkula okazała się całkowicie niema. Przetwarzała co prawda informacje, lecz nie mogła się o nich wypowiedzieć. Wyręczała ją lewa półkula, która starała się jak mogła jakoś wyjaśnić zachowanie swojej sąsiadki. Doskonale opisuje tą zależność eksperyment z kurnikiem wykonany przez M. Gazzaniga:
Osobie z przeciętym spoidłem wielkim pokazywano na dwóch ekranach odmienne rysunki. Każdy obrazek rejestrowany był tylko przez jedno oko, więc tylko jedna półkula mogła brać udział w analizowaniu informacji, które on zawierał. Po lewej stronie ochotnika (lewe oko – prawa półkula, niema) wyświetlany był dom zawalony śniegiem. Po prawej (lewa półkula) widoczny był kurnik. Zadaniem ochotnika było wybranie z szeregu różnych fotografii tej, która najbardziej pasuje do tego co widzi. Tym sposobem prawa półkula analizując biały chodnik i bałwana wybrała lewą dłonią łopatę do odśnieżania. Lewa półkula, widząc kurnik, posłużyła się prawą dłonią do wybrania kurzej stopki. Następnie badany miał odpowiedzieć na proste pytanie – dlaczego wybrał te a nie inne przedmioty. Kurza łapka – przecież to oczywiste – jest kurnik, są i kury. Łopata? głupie pytanie! Przecież w kurniku musi być brudno a łopatą tam można posprzątać!
Lewa półkula wymyśliła i wygenerowała językową informację, która nie mogła powstać w półkuli prawej. Wszystko więc jasne – za przekaz słowny, mowę, odpowiada lewa półkula. Czy jednak na pewno?
Michael nie ma lewej półkuli. Została usunięta, ponieważ ataki padaczki zagrażały jego życiu. Wycięta została część mózgu, która odpowiedzialna była nie tylko za werbalizację, lecz też za kierowanie mięśniami prawej części ciała i wiele innych czynności poznawczych. Dlaczego więc bez trudu się przedstawia i radośnie skacze z trampoliny do wody?
Plastyczność układów naszego mózgu jest zdumiewająca. Mimo to, że część procesów zachodzących przy udziale neuronów ma swoje bardziej predysponowane miejsca w czaszce, mogą się one zmieniać, a same procesy przeprogramowywać. Dobrze to uwidacznia przykład Micheala czy Ryan’a Timmerman’a (Link również z filmem, lecz niestety już po angielsku). Wszystkie te badania doprowadziły do powstania kilku ciekawych technik rehabilitacyjnych.
Ofiara wylewu w wyniku którego utraciła władzę w którejś ze stron ciała, mogła dotychczas liczyć tylko na miesiąc treningu poruszania się i poprawnej wymowy (sparaliżowane mięśnie twarzy powodowały bełkotanie). Po tym okresie zakres ruchów manualnych był jednak na tyle ograniczony, że chory nie mógł zawiązać sobie krawata czy nawet jeść za pomocą sztućców. Poruszanie się o kulach, niedowład ręki, niewyraźna wymowa – na to skazane były ofiary uszkodzeń mózgu. Neuroplastyka pokazała jednak inne wyjście z tej tragicznej sytuacji osoby po wylewie. Już w latach 90. Edward Taub z Uniwersytetu Alabama w Birmingham stworzył system ćwiczeń, które mogły szybko przywrócić sprawność fizyczną i manualną. Terapia ta polegała na bardzo intensywnym wykorzystywaniu bezwładnych kończyn. Mózg, siląc się nad każdym ruchem, coraz bardziej usprawniał nowe połączenia omijające uszkodzone rejony. Nowoczesna technologia trochę usprawniła ten pomysł…
Osoby, które próbują poruszać bezwładną kończyną, tworzą nowe połączenia neuronalne. Miejsce w którym się one tworzą można wyśledzić za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego fMRI (widocznego na filmie z ScienceDaily). W to miejsce, do opony twardej, naukowcy z firmy Northstar wszczepiają elektrodę połączoną z urządzeniem kontrolującym, umieszczanym w klatce piersiowej. Aktywowane jest ono podczas sesji rehabilitacyjnej a rejon mózgu pod elektrodą zaczyna być intensywnie stymulowany.
źródło
Neurochirurg Robert Levy z Northwestern University twierdzi, że tego typu stymulacja tworzy mikrośrodowisko neuronalne bardzo podatne na zmiany plastyczne. Wtórują mu wyniki badań – tam gdzie sukcesem po 6 tygodniach treningu był mały ruch dłonią, teraz jest zawiązanie sznurowadła czy pisanie długopisem. Ten sam rodzaj rehabilitacji powinien pomóc Ryan’owi Timmerman’owi.
Zaciekawiło mnie jednak jedno – stymulacja elektryczna nadaje ludzkiemu mózgowi więcej plastyczności, a co za tym idzie zwiększa jego możliwości adaptacyjne. Jan Born przeprowadził eksperyment, w którym osoby śpiące poddawane były lekkim elektrowstrząsom mającym na celu właśnie takie elektryczne pobudzenie neuronów. Wyniki pokazały, że uczestnikom badania poprawiła się pamięć. Ma to zapewne związek z procesami analizowania pokładów zapamiętanych informacji dziejącymi się podczas nocy. Jak więc skończyłby się eksperyment, w którym ochotnicy stymulowani byliby cały czas przez elektrodę rozciągającą się przy całej powierzchni mózgu?
Gdybać możemy wszyscy – proszę więc Was o opinię o zagrożeniach, komplikacjach czy korzyściach które mogą z takiego badania wyniknąć ;)
Odpowiadając na Twoje pytanie – nie przesadzałbym z tym. Co innego leczenie, a co innego zwiększanie możliwości człowieka. Każdy człowiek (i każdy jego organ) ma swoje możliwości, których nie powinien przekraczać. Widać to doskonale po ludziach pijących bez przerwy Red Bulle i zażywających inne wzmacniacze.
Nawiązując do spraw pracy poszczególnych półkul mózgowych chciałbym poruszyć swoją historię. Mówi się, że ludzie dzielą się na praworęcznych i leworęcznych. Ze mną jest dziwnie. Jestem osobą praworęczną, jem prawą, maluję, gram w tenisa, obieram, piszę, poruszam myszką – prawą. A tymczasem uwielbiam mnóstwo czynności (najczęściej drobnych) wykonywać lewą: nakręcam numer telefonu, piszę SMSy, otwieram kluczami zamek, zmieniam kanały w telewizorze, zmywam, rozdaję karty, wycieram stół, otwieram szafki, niosę miskę dla psa. Jak ktoś do mnie coś rzuci (a to jest niby sprawdzian), to chwytam lewą. Jak mam zdrapać jakąś plamkę z powierzchni, to zdrapuję lewą. Ale golę się prawą. Dziwne, nie?
Mój brat też jest oburęczny ;)
Leworęczność jako taka jest ewolucyjnie niwelowana na rzecz praworęczności – pewnie dlatego, że lepsze rozwinięcie lewej półkuli bardziej się przydaje w naszym nowym zwierzęcym społeczeństwie ;)
I co prawda możesz na oko zgadywać jakie ograniczenie ma np. biceps. Lecz jakie Twoim zdaniem są granice możliwości mózgu? :>
Wiesz Telochu, jesteś większym ekspertem ode mnie, ja to widzę jedynie intuicyjnie. Można człowieka lub jego organ doprowadzić do znacznie większej sprawności, ale to się odbije w sposób niespodziewany. Dam Ci przykład z mojego życia – w wyniku pewnego bardzo przykrego zdarzenia mój syn w wieku 1,5 roku przestał mówić. Ponieważ miał iść do zerówki, a w dalszym ciągu miał kłopoty z prawidłowym wymawianiem całych zdań, zaczęliśmy chodzić intensywnie do logopedy. I w pewnym momencie, w którym nam się wydawało, że zaczyna być znaczna poprawa, lekarka przerwała spotkania. Na nasze niespokojne pytania odpowiedziała: “Musimy przerwać, gdyż jego umiejętności mowy znacznie przekraczają możliwości jego organizmu. Teraz już musi sam do tego dojść”. Mój syn gadułą wprawdzie nie jest, mamrocze coś pod nosem, ale winiłbym za to raczej jego zawód (jest informatykiem w amerykańskiej firmie) niż dawne zdarzenie.
Inaczej mówiąc – przepraszam za vulgaris: “Wyżej dupy nie podskoczysz”.
Pozdrowienia
Po części zgodzę z Torlinem.
Jak mówi stare, dobre prawo Murphy’ego: “Prawdopodobieństwo, że coś się nie uda jest wprostproporcjonalne do nadmiaru włożonej w to pracy” :)
Nie znam się na tym, ale myślę, że “stymulowanie cały czas przez elektrodę rozciągającą się przy całej powierzchni mózgu” byłoby ryzykownym przedsięwzięciem. Za dużo jak na jeden raz :D Chociaż z drugiej strony, gdyby rozwijać każdą część mózgu z osobna, albo nawet małymi grupami, to jeden człowiek mógłby oferować sobą za mało czasu, żeby przerowadzić eksperyment porządnie i sprawdzić jego efekty=/
Ahhhmmmmmm. . .
Coprawda nie jest tajemnicą, że mamy superbohaterów, którzy potrafią latać, skakać po budynkach, widzieć w ciemności, analizować informacje z łatwością komputerów, itd.
Jakkolwiek to robią. . .
Może na większą skalę, gdyby udało się rozwinąć (zmutować?) mózg człowieka podczas jego krótkiego życia, to wyszłoby z tego coś ciekawego :D
Mnie zaszokowała informacja, że można żyć bez całej półkuli mózgu. Co więcej Michael nie tylko żyje, ale robi prawie wszystko to, co ludzie z dwiema półkulami. Czy z tego, że u niego największym problemem jest mowa wynika, że resztę funkcji (no bo lewa płk. chyba nie jest odpowiedzialna wyłącznie za mowę) półkule mogą od siebie przejmować ot tak, bez problemu?
Ludzie z usuniętą prawą półkulą bywają w zasadzie nieodróżnialni od “zwykłych” – z lewą jest gorzej własnie ze względu na mowę. Wszystko bierze się pewnie stąd, że mózgu nikt nie projektował, powstawał na drodze ewolucyjnych prób i błędów – z jednej strony mamy więc plastyczność (bo korzystna ewolucyjnie), ale z drugiej zbędną nadmiarowość i bałagan(bo wszystko powstawało na łapu capu, jak to w ewolucji) . Coś więcej sprawnościowo pewnie się da z mózgu wycisnąć ale chyba niewiele – jesli dobrze pamiętam, mózg pracuje już na niemal maksimum możliwości i ulepszanie jednych funkcji musi odbywać się kosztem innych (co odbywa się i w sposób naturalny, przykładem tzw. genialni rachmistrze, potrafiący w pamięci liczyć bardzo skomplikowane rzeczy, a w innych aspektach przeciętni lub poniżej normy). Jednoczesnie ze wzgledu na barzo dużą złożoność mózgu bardzo trudno wypracować konkretne metody o powtarzlnych skutkach – a każdy majsterkowicz wie, że są sytuacje, gdy najlepszym sposobem ulepszenia czegoś jest budowa od nowa i na nowych zasaach… :)
Torlin – Lecz owa “dupa” ograniczona jest jednak prawami fizyki. Jest pewna granica, której rzeczywiście nie zdoła się nigdy przekroczyć. Kłopot z mózgiem jest taki, że nikt naprawdę nie jest w stanie powiedzieć, gdzie wytyczone są ograniczenia, gdzie przebiega ta nieprzekraczalna granica. A bez prób nie zdołamy tego odgadnąć :>
Komerski – Jak widzisz na tych filmikach, nie jest to przejmowanie funkcji takie znowuż “bez problemu” ;) Każda z półkul ma predyspozycyjna do odmiennych procesów. Próby przejmowania zadań od sąsiadki kończą się mniej więcej takim skutkiem, jakbyś nagle zaczął pisać wszystko lewą ręką. Wychodzi nieporadnie ;)
Hoko – Ewolucja zdolności mózgu rzeczywiście jest chaotyczna. Co chwila jakieś jego cechy były wypierane przez bardziej przydatne. W ten sposób szczury, niektóre zadania dotyczące rozpoznawania kształtów wykonują lepiej niż ludzie :>
Skąd wiesz, że mózg pracuje na maksimum swoich możliwości?
Znaczy co? Ludzie trafieni kulą w głowę giną z krwotoku? Czy dlatego, że kula rzadko niszczy tylko jedną półkulę?
Bezpośrednie trafienia w głowę mogą zakończyć się bardzo różnie. Po przerwaniu rdzenia przedłużonego umieramy niemal natychmiast, bo nasze serce przestaje pracować. Wszystkim takim wypadkom jednak towarzyszy szok, który zwala z nóg.
Weź też pod uwagę to, że osoby po wylewach czy chirurgicznie usuwanych półkulach są cały czas pod opieką lekarzy. Tego na froncie zapewnić się nie da :>
Kula trafiająca do czaszki często też odbija się w niej rykoszetem – niszcząc znaczną część mózgu.
Łurija w książce “człowiek którego świat legł w gruzach” opisuje powrót do normalnego życia żołnierza, któremu w głowę wleciał odłamek miny czy granatu. Znacznie uszkodzona lewa półkula utrudniała mu konstruowanie struktur językowych. Miał też niesamowite trudności z kojarzeniem sensu wyrazów.
Często też można usłyszeć o niesamowitych przypadkach uszkodzeń mózgu. Człowiek, który wbił sobie cały 10cm nóż w czaszkę poszedł do lekarza tylko dlatego, że lekko bolała go głowa. Spadające na budowie metalowe rurki na wylot przebiły czaszkę innego mężczyzny dziurawiąc mu razem z dziąsłami korę czołową. Stał się bardziej aspołeczny lecz przeżył…
Teloch: najpewniej gdzieś wyczytałem :) – jak wszystko zresztą, albo w jakiejś książce, albo w “Śšwiecie nauki” (mój mózg jest tak przepełniony informacjami, że na tytuły nie ma już miejsca ;) ). Tutaj chodziło bodaj o to też, że to zwiększenie wydolności (farmakologicznie np.) może być tylko chwilowe – a po nim następuje okres zmęczenia i wyczerpania. Co zresztą wydaje się być też logicznym, a tylko rozmaite pseudoteorie, na które ludzie są bardzo podatni, zaszczepiają nam skłonność do postrzegania mózgu jako kryjącego niezbadane możliwości. Jak i w wielu innych aspektach życia, chcielibyśmy, ażeby tak było, jednak nasze chcenia niewiele mają wspólnego z rzeczywistocią.
Co do ewolucji mózgu, to następowało dodawanie funkcji/obszarów nie tylko bardziej przydatnych, ale i całkiem przypadkowych. Dodatkowo te nowe rzeczy musiały być nadbudowane na tym, co już istniało, niemożliwe było jakieś gruntowne zmienienie architektury.
Tyle, że mózg po treningu nie ma tej fazy upadku, mimo, że jest bardziej wydajny niźli przeciętnej osoby. I właśnie o skróconą formę tego treningu mi chodzi jak mówię o powiększaniu możliwości tego organu przez elektryczną stymulację. Zwiększenie gęstości połączeń nerwowych będzie po jakimś czasie owocowało nawet mniejszym zużyciem energii przy przetwarzaniu procesów poznawczych, więc problem wyczerpania sam się zniesie ;)
A o tych pseudoteoriach pisałem tutaj ;)
Te eksperymenty to dopiero pierwsze niesmiałe kroczki i nie wiadomo, jakie to może mieć skutki długofalowe. Działanie mózgu jest jakąś wypadkową rozmaitych ścierających się tendencji i w zasadzie przejścia świadomy/nieświadomy, normalny/nienormalny etc. są płynne – i wcale nioe jest powiedziane, że to zwiększanie wydolności musi mieć tylko skutki pozytywne. Ten eksperyment z tego co zrozumiałem był pojedynczy, a do tego badano tylko aspekt pamięciowy, a nie ogólną sprawność intelektualną – a to nie to samo. Jak znam życie, nie ma nic za darmo. :) Choć oczywiście nie miałbym nic przeciwko, by się ciut ulepszyć – niechbym zapamietał tylko 10% tego co przeczytałem, to już byłoby ho ho…
Hoko!
O to mi właśnie chodziło.
Pytanie, czy przy stymulacji całej powierzchni mózgu nie zaobserwowano by zmian osobowości. Chodzi mi o to, że skoro pobudza się tworzenie nowych połączeń nerwowych, to czy na przykład dana osoba nie stałaby się bardziej wyrachowana. W końcu większe możliwości kojarzenia faktów/planowania/szybkiego myślenia/wyciagania wniosków mogłyby sie przyczynić do zmiany podejścia do rzeczywistości – skoro mózg byłby bardziej “świadomy” tego co jest dla niego dobre, a co nie, mógłby chcieć skuteczniej poprawiać swój byt.
Ale to Ty tu Teloch od neuropsychologii jesteś, więc Tobie te rozważania pozostawiam. ^^
Bio: Good point :> Lecz tak samo osobowość mogłaby się zmienić w stronę bardziej “dobrą”. Wszak polepszeniu uległyby też zdolności empatii.
Z drugiej strony to “środowisko plastyczne” wpływało by bardzo mocno tylko na dużo używane partie mózgu. Czyli jeśli ktoś był bardzo współczujący (dużo energii marnował w tej części mózgu) to stanie się jeszcze bardziej czuły na cudze nieszczęście :>
Hoko:
“(…)i wcale nioe jest powiedziane, że to zwiększanie wydolności musi mieć tylko skutki pozytywne.”
Ależ jestem tego świadom ;) dlatego napisałem:
“proszę więc Was o opinię o zagrożeniach, komplikacjach czy korzyściach które mogą z takiego badania wyniknąć ;)”
Stymulując elektrycznie takie czy inne obszry mózgu mozna wywołać u pacjenta rozmaite wrażenia – tak fizyczne (np. dotyku), jak i psychiczne (np. złości). trudno więc powiedzieć, czy i te “dodatkowe” neurony, wytworzone przez warunki sztuczne, a nie selekcję i dobór, nie będą miały podobnych skutków.
Wspomniałem o Śšwiecie nauki, a zapomniałem dodać, że właśnie ostatni numer specjalny jest w całości poświęcony mózgowi i zmysłom. Jeszcze nie przeczytałem, ale niechybnie wkrótce to nastąpi – w tej chwili przygniata go stosik książek :)
Z całkowitą pewnością stymulacja całego mózgu doprowadziłaby do ekstremalnych zmian. Nie wiem czy dokładnie tu chodzi o wzmacnianie połączeń nerwowych – jeśli tak, to chyba nasze dotychczasowe horyzonty by się powiększyły. To tak jakby wyostrzać rozmyty obraz naszych zdolności. Ale czy np. przenosząc to na motorykę ciała nie sprawimy, że jeszcze lepiej zaczniemy posługiwać się prawą/lewą ręką? Czy nie zaczniemy szybciej biegać? Jak będzie się to konfrontowało z możliwościami naszych mięśni? Już nie będę tu wspominał o wzmocnieniu złych nawyków, które tak ciężko jest usunąć, tak, jak ciężko utworzyć nowe drogi neuronowe przy pozbawieniu jednej z półkul mózgowych. (Zresztą złe nawyki to pikuś przy złych wspomnieniach z dzieciństwa czy lękach psychicznych.)
Co do przypadków uszkodzeń mózgu, o których pisał Teloch w komentarzach… Phineas Gage – niesamowicie ciekawy przypadek rozległego uszkodzenia płatu czołowego w XIX w.
http://pl.wikipedia.org/wiki/Phineas_Gage
Miło, że tak dogłębnie czytasz moją stronę – dobrze jej zrobi odświeżenie starych tematów i dziękuję za liczne komentarze ;) Po tym poście popełniłem wpis o Gage’u – PYK!, zapraszam do lektury. Miałem nawet napisać następny, który rozprawiłby się z mitami narośniętymi wokół tej historii ale jakoś czasu/chęci zabrakło.
Możliwości mięśni to taka stymulacja nie zmieni, za to zmienić może umiejętność ich wykorzystania. Inteligencja kinestetyczna, postrzeganie swojego ciała w przestrzeni, koordynacja ruchów mogła by być “dopalona”. Ale obawiam się, że stymulacja całości kory mózgowej będzie się raczej wiązała z przypadkowymi połączeniami bardziej dezorganizującymi pracę mózgu. Trzeba by było dokładniej rozplanować wszystkie etapy stymulacji, połączyć ją z jakimiś chemicznymi markerami pojedynczych rejonów… a i tak pewnie skończyło by się to po dłuższym czasie jakimiś dziwnymi wyładowaniami neuronalnymi i epilepsją…
Czerpię samą przyjemność z czytania archiwum tego bloga :) Na pewno do tego wpisu o Gage’u jeszcze dojdę, na razie czytam od końca wszystko skrupulatnie.
Doskonale wiem, że na mięśnie ta stymulacja nie ma znaczenia, więc może powstać sytuacja, w której mięśnie będą same się naciągały i prowadziły do własnej destrukcji, z tego względu, że nasz mózg po takiej stymulacji nie będzie (według mnie) trafnie ocenić ich możliwości. Tak zresztą mamy, że wykorzystujemy tylko jakiś procent mięśni zależnie od sytuacji, ale jest też próg krytyczny, przez który nasz mózg teoretycznie przejść nie może – prawdopodobnie wynika to właśnie z możliwości uszkodzenia naszych “muskuł”. Czy więc jeśli będziemy stymulować tą część doprowadzimy do błędnych oszacowań (przekroczenia wyżej wpspomnianej bariery)? Ja mogę tylko wystawić taką teorię ^^
Z pozostałą resztą napisaną przez ciebie zgadzam się w 100%.
PS. Znasz może Telochu jakieś dobre źródło nowych badań nt. mózgu? Może to być strona internetowa, może być magazyn. Chodzi mi o coś poważnego, gdzie nie będzie zbytnio dużo sci-fi :) No, ale żeby też dobrze się czytało. Wdzięczny będę za pomoc.
@Teloch: Chemiczne markery do stymulacji – żeby to było takie proste… Sam bym to na sobie przetestował ;)
@MuKuL: A propos mięśni – o ile dobrze pamiętam to ograniczenie wynika z faktu, iż moglibysmy sobie sami połamać kości. To tak w ramach ciekawostek biologicznych ;)