Naša vizija je, tako kot vsa druga čutila, prilagodljiva in spremenljiva glede na izkušnje. Vzemimo za primer tiste primere, ko ljudje, ki so prikrajšani za en čut, občutijo kompenzacijsko povečanje drugih - na primer pri slepih postane občutek dotika in sluha bolj akuten. S pomočjo sodobnih metod so nevroznanstveniki prepričljivo dokazali, da se nevronski krogi možganov fizično spremenijo: senzorični centri so preurejeni v iskanju učinkovitega ravnovesja med zmogljivostmi razpoložljivih nevronskih virov in zahtevami po njih z dohodnimi senzoričnimi vtisi. Raziskave tega pojava kažejo, da imajo nekatere senzorične cone naravno nagnjenost k določenim funkcijam, vendar tudi nazorno dokazujejo plastičnost možganov v razvoju.
Vzemite podgana, ki je slepa od rojstva, recimo zaradi poškodbe obeh mrežnic. Ko odrašča, jo učiš, da gre skozi labirint. Nato rahlo poškodujete njeno vidno skorjo. Znova spustite podgano v labirint in primerjate čas, ki je trajal pred operacijo in po njej. Načeloma poškodba vidne skorje ne bi smela vplivati na sposobnost slepe podgane za krmarjenje po labirintu. Toda klasična eksperimentalna ugotovitev, ki sta jo pred desetletji naredil Carl Lashley in njegovi sodelavci, je, da podgana slabše opravi: očitno v postopek vlagajo svojo vidno skorjo, čeprav ne vemo, kako.
Približno v istem času so zdravniki poročali o dveh vrstah slepote v razvoju. V prvi varianti je pacient, katerega eno oko je bilo od rojstva slepo zaradi katarakte ali redke bolezni vek, po odpravi te anatomske težave še vedno ostal slep ali skoraj slep za to oko - nekaj je preprečilo, da bi se njegove nevronske poti pravilno povezale. Druga možnost je vključevala otroke s prirojeno škripanje: ko so odraščali, je eno od oči zelo pogosto prenehalo delovati - tako imenovano "leno oko", znanstveno - amblyopia. Oko se v resnici ne slepi - njegova mrežnica deluje - vendar oseba tega ne vidi.
Pionirja vida David Hubel in Thorsten Wiesel, ki sta odkrila principe obdelave slike v vizualni skorji (in za to prejela Nobelovo nagrado), sta v poskusih z živalmi razjasnila nevrološko osnovo ambleopije. Sinapsi, ki povezujejo mrežnice s centralnim živčnim sistemom, so v kritičnem obdobju v zgodnjem življenju precej popravljivi. Če kortikalni nevroni prejemajo veliko informacij od enega očesa in ne prejemajo od drugega, potem aksoni, ki predstavljajo prvo oko, zajamejo vse sinaptične prostore na kortikalnih nevronih. Hkrati drugo oko ostane funkcionalno, vendar brez povezave z nevroni skorje.
V normalnih okoliščinah se slike z obeh očes posnamejo skoraj popolno, isto mesto v vidnem prizoru pa stimulira eno skupino kortikalnih nevronov. Toda ko sta Hubel in Wiesel umetno "zakrivila" oči mladih živali s prizmo, ki je premikala vidno sliko, se slike z obeh oči niso zbližale pravilno na isti možganski destinaciji. Človek s strabizmom vidi dve ločeni in nasprotujoči si sliki. Možgani so prisiljeni izbrati eno oko. Hkrati so povezave drugega potlačene - najprej začasno, nato trajno, oko pa postane funkcionalno slepo.
Drugi spretni eksperiment prikazuje drugačno reorganizacijo kortikalnih reakcij. "Zemljevid" mrežnice je postavljen na vidni skorji - seveda ga izkrivlja valovita površina možganske skorje, kljub temu pa je enostavno zagotoviti, da se sosednje točke na mrežnici projicirajo na sosednje točke vizualne skorje, na njej se organizira nekakšen vizualni zemljevid scene. Charles Gilbert z univerze Rockefeller je neboleče z laserjem neboleče zapravil majhno luknjo v očesni očesni mrežnici, nato pa jo posnel iz vidne skorje, da bi videl, kako se je odzvala kortikalna karta. Sprva je bila v njej luknja, ki ustreza luknji v mrežnici. Toda čez nekaj časa so se sosednja območja skorje premaknila in zasedla sproščen prostor: sosednja območja mrežnice so zdaj komunicirala s kortikalnimi nevroni, ki bi normalno reagirali na poškodovano območje.
To ne pomeni, da je bil povrnjen vid poškodovanega območja mrežnice. Če je prizadeta vaša mrežnica, ne boste nikoli videli ničesar uničenega - tam imate zdaj slepo mesto. Toda tudi če možgani ne morejo nadoknaditi luknje v očesni mrežnici, bo območje okoli nje "v lasti" več kortikalnih nevronov kot prej. Lahko rečemo, da narava tako preprečuje kortikalno brezduhost: večna neaktivnost odseka skorje, ki je prenehal sprejemati signale iz naravnega vira, je nedopustno razkošje, tako da sčasoma začne funkcionalno zagotavljati nedotaknjene povezave.
Promocijski video:
Močni dokazi o možganski plastičnosti so prišli iz pregledov možganske aktivnosti ljudi, ki so se rodili slepi. Ko so slepi prostovoljci v optičnem bralniku s prsti brali Braillovo pisavo, je bil možganski primarni vidni korteks, ki običajno obdeluje vizualne signale. Nekako je obdelava taktilnih informacij zasedla neizkoriščen vizualni center.
Drugi presenetljiv primer so violinisti. Med igranjem violine z eno roko počnete pometajoče gibe, se klanjate po strunah in z drugo roko vrsto zelo subtilnih gibov pritiskate na strune na dobro opredeljenih točkah na vratu - zelo hitro, če ste dober violinist, in presenetljivo hitro, če ste zvezda. Izjemen izziv za hitrost in natančnost! Profesionalni violinisti te gibe izvajajo več ur vsak dan. In to se kaže v fizični lokaciji povezav v njihovih možganih. Gibe prstov nadzira določeno področje možganov, pri violinistih pa se razširi - zaradi sosednjega možganskega tkiva s svojimi funkcijami. Vendar to velja le za roko z lokali. Isti predel na drugi strani možganov, ki nadzoruje prepognjeno roko, se ne razširi, ker so gibi te roke razmeroma grobi.
V laboratoriju so preučevali tudi nasprotno situacijo - pomanjkanje namesto prekomerne uporabe. Mačke, vzgojene v temi, so izgubile sposobnost pravilnega kombiniranja slik z obeh očes. Druge mačke so bile vzgajane v takšnih razmerah, da so videle samo navpične ali vodoravne črte: v primarni vidni skorji so imeli nenormalno veliko število nevronov, uravnanih navpično oziroma vodoravno. Druga skupina mačkov je odraščala v temni sobi, osvetljeni z zelo kratkimi svetlobnimi utripi: takšne živali so lahko videle, vendar niso zaznale gibanja, saj njihove mrežnice niso imele časa, da bi registrirale premike predmetov med utripi in v njihovi skorji ni bilo nevronov, ki bi selektivno reagirali na gibanje v različne smeri.
Vse to kaže na zmožnost nastajanja senzoričnih sistemov. Kaj pa, če človek odraste brez pogleda? Nevropsiholog Donald Hebb je napovedal, da se vida lahko v veliki meri naučimo. Kompleksne zaznave se oblikujejo skozi izkušnje, združevanje in po njegovem mnenju bi se to moralo zgoditi v zgodnji starosti, dokler možgani niso izgubili sposobnosti oblikovanja novih potrebnih sklopov. V osnovi je bila njegova ideja pravilna: veliko je res odvisno od vizualne izkušnje. Vendar se zdi, da je ugotovitev, da se to dogaja v mladosti, le deloma pravilna.
Dokazi izhajajo iz poskusov z ljudmi, ki so se rodili slepi in kasneje nadarjeni z vidom. Pavan Sinha s tehnološkega inštituta v Massachusettsu je med obiskom svoje domovine izvedel, da v indijskih vaseh živi približno 300 tisoč otrok z gostimi prirojenimi kataraktami. Pri teh otrocih očesno lečo nadomesti motno vlaknasto tkivo. Katarakta omogoča, da svetloba prehaja skozi, in vam omogoča, da jo ločite od teme, ni pa treba govoriti o podrobnostih. Sinha je nenadno združil znanost s humanizmom in organiziral program za iskanje in prevoz teh otrok v New Delhi, kjer so kirurgi v sodobni bolnišnici svoje leče zamenjali z umetnimi analogi (enaka operacija katarakte se izvaja za številne starejše ljudi).
Sinhina ekipa je testirala vid mladih pacientov pred operacijo, takoj po operaciji in mesece ali leta kasneje. Po odstranitvi katarakte se vid otrok ni hitro okreval. Svet se jim je sprva zdel nejasen in nejasen. Toda sčasoma so jih začeli jasno videti in po nekaj mesecih so že lahko ločili podrobnosti in ne le razlikovali svetlobe od teme. Mnogi so se zdaj lahko sprehodili brez belega trsa, se vozili s kolesom po prenatrpani ulici, spoznavali prijatelje in družino, obiskovali šolo in opravljali druge vidne dejavnosti.
Kljub temu se zdi, da nikoli niso dosegli popolnega vida. Njegova resnost je ostala celo pod običajnim tudi po večmesečnem treningu. En pacient je rekel, da lahko prebere časopisne naslove, ne pa drobnega tiska. Drugi so imeli težave s specifičnimi vizualnimi nalogami, na primer s prepoznavanjem dveh prekrivajočih se oblik ločeno. Tako je vid mogoče obnoviti, vendar plastičnost vidnega sistema ni neomejena.
Še en dokaz tega je delo posebnih področij spodnjega časovnega režnja, ki se odzivajo izključno na obraze kot vizualni dražljaj - tako imenovane "lise obraza" (vretenaste obrazne cone). Dejstvo, da jih v različnih ljudeh (ali opicah) stabilno najdemo na istih mestih, kaže na to, da so po naravni poti vgrajeni v možgane. Ko so se indijski otroci naučili videti, se je njihova možganska aktivnost podvrgla spremembam: takoj po odstranitvi katarakte je bila reakcija na vizualne dražljaje, vključno s posnetki obrazov, nepravilna, raztresena po možganski skorji, vendar je kmalu popustila vrsti pik, ki so bile nameščene v svojem normalnem položaju … To kaže, da so možgani vnaprej vedeli, kje naj bodo lise na obrazu, in kaže na določeno vnaprej določenost vidnih struktur.
Nazadnje je Margaret Livingston in drugi z Harvard Medical School leta 2017 objavila rezultate trdnega in elegantnega eksperimenta na senzorični nevronski plastičnosti. Od rojstva so vzgajali makake tako, da nikoli niso videli obrazov. Niti človeka, niti opice in nobene druge osebe. Opice so bile negovane z ljubeznijo, vendar so eksperimentalci vsakič nosili varilno masko, da bi komunicirali z njimi.
Sicer pa so makaki odraščali v povsem običajnem vizualnem svetu: vse so lahko videli v svoji kletki in po preostali sobi; lahko videli trup, roke in noge eksperimentatorja; lahko videla otroško stekleničko, iz katere so jo hranili. Slišali so običajne zvoke opičjega zavitka. Edino, česar niso mogli videti, so bili obrazi. Makaki so se večinoma razvijali normalno, in ko so jih uvedli v jato, so uspešno začeli komunicirati s svojci in se uspešno vključili v opičjo družbo.
Poskusniki so preizkusili možgansko aktivnost makakov, tako da so jim predstavili različne vizualne dražljaje, vključno z obrazi. Kot ste morda uganili, so odraščali brez možganskih lise v možganih. Omeniti velja, da so tista področja temporalnega režnja, ki bi običajno služila za prepoznavanje obraza, namesto tega reagirala na slike rok. V normalnem družbenem okolju so najpomembnejši vizualni predmeti za primata obrazi. Obrazi signalizirajo jezo, strah, sovražnost, ljubezen in vse druge čustvene informacije, ki so pomembne za preživetje in blaginjo. Očitno so druga najpomembnejša okoljska podrobnost za primata roke: opice lastne roke in roke eksperimentatorjev, ki so jih hranili in vzgajali.
Čeprav so se njihovi "obrazni" madeži spremenili v "ukrojene", se je ta zamenjava do neke mere izkazala za plastično. Približno šest mesecev po tem, ko so makani končno dovolili videti obraze eksperimentatorjev in drugih opic, so nevroni v teh predelih možganov postopoma dobili dovzetnost za obraze. Očitno obrazi prenašajo tako pomembne informacije, da so sposobni zajeti predele možganov, ki so jih prej ujeli z rokami.
Odlomek iz knjige "Vemo, ko jo vidimo" ameriškega nevroznanstvenika in oftalmologa Richarda Maslanda (1942–2019)