Naša vízia, rovnako ako všetky ostatné zmysly, je poddajná a variabilná v závislosti od skúsenosti. Zoberme si napríklad tie prípady, keď ľudia zbavení jedného zmyslu zažijú kompenzačný nárast v iných - napríklad sú slepí, na dotyk a sluch naostrení. S pomocou moderných metód neurológovia presvedčivo dokázali, že nervové okruhy mozgu sa fyzicky menia: zmyslové centrá sú usporiadané tak, aby hľadali efektívnu rovnováhu medzi možnosťami dostupných nervových zdrojov a požiadavkami na ne prostredníctvom prichádzajúcich zmyslových dojmov. Výskum tohto javu ukazuje, že niektoré senzorické zóny majú prirodzenú tendenciu k určitým funkciám, ale tiež jasne preukazujú plasticitu vyvíjajúceho sa mozgu.
Vezmite potkana, ktorá je slepá od narodenia, povedzme z dôvodu poškodenia oboch sietníc. Keď vyrastie, naučíte ju prejsť bludiskom. Potom ľahko poškodíte jej vizuálnu kôru. Znovu spustíte krysu do bludiska a porovnáte čas, ktorý uplynul pred operáciou a po nej. Poškodenie zrakovej kôry by v zásade nemalo ovplyvniť schopnosť slepej potkana prechádzať bludiskom. Klasickým experimentálnym nálezom, ktorý urobil Carl Lashley a jeho kolegovia pred desiatkami rokov, je však to, že krysa túto úlohu zhoršuje: očividne je do procesu investovaná jej vizuálna kôra, aj keď nevieme, ako presne.
Približne v rovnakom čase lekári hlásili dva typy vývojovej slepoty. V prvom variante pacient, ktorého jedno oko bolo slepé od narodenia kvôli katarakte alebo zriedkavému ochoreniu očných viečok, po odstránení tohto anatomického problému stále zostal slepý alebo takmer slepý k tomuto oku - niečo bránilo jeho nervovým dráhám v správnom pripojení. Druhá možnosť sa týkala detí s vrodenou škvrnitosťou: keď dospeli, jedno z očí veľmi často prestalo fungovať - takzvané „lenivé oko“, vedecky - amblyopia. Oko skutočne neoslepne - funguje sietnica - človek ho však nevidí.
Priekopníci vízie David Hubel a Thorsten Wiesel, ktorí objavili princípy spracovania obrazu vo vizuálnej kôre (a za to získala Nobelova cena), pri pokusoch so zvieratami objasnili neurologický základ amblyopie. Synapsie spájajúce sietnicové bunky s centrálnym nervovým systémom sú dosť poddajné počas kritického obdobia na začiatku života. Ak kortikálne neuróny dostanú veľa informácií od jedného oka a nedostanú od druhého, potom axóny predstavujúce prvé oko zachytia všetky synaptické priestory na kortikálnych neurónoch. Zároveň zostáva druhé oko funkčné, ale bez spojenia s neurónmi kôry.
Za normálnych okolností sa obrázky z oboch očí zaznamenávajú takmer dokonale a rovnaké miesto vo vizuálnej scéne stimuluje jednu skupinu kortikálnych neurónov. Keď však Hubel a Wiesel umelo „zakrútili“oči mladých zvierat hranolom, ktorý posunul viditeľný obraz, obrázky z oboch očí sa v rovnakom mozgovom mieste správne nekonvergovali. Pri strabizme človek vidí dva samostatné a protichodné obrazy. Mozog je nútený zvoliť si jedno oko. Zároveň sa potlačia spojenia druhého - najskôr dočasne, potom natrvalo a oko sa stáva funkčne slepým.
Iný rafinovaný experiment demonštruje iný druh reorganizácie kortikálnych reakcií. Retinálna „mapa“je usporiadaná na vizuálnej kôre - je samozrejme zdeformovaná zvlnením povrchu kôry, napriek tomu je ľahké zaistiť, aby susediace body na sietnici boli premietané na susedné body na vizuálnej kôre, pričom na nej usporiadajú druh vizuálnej scény. Charles Gilbert z Rockefellerovej univerzity bezbolestne spálil malú dieru v sietnici opice laserom bezbolestne, potom ju zaznamenal z vizuálnej kôry, aby zistil, ako reagovala kortikálna mapa. Najprv v nej bola diera, ktorá zodpovedá dierke v sietnici. Ale po chvíli sa susediace oblasti kortexu presunuli a obsadili uvoľnený priestor: susedné oblasti sietnice teraz komunikovali s kortikálnymi neurónmi, ktoré by normálne reagovali na poškodenú oblasť.
To neznamená, že sa obnovila vízia poškodenej oblasti sietnice. Ak dôjde k zasiahnutiu sietnice, nikdy neuvidíte nič zničené - teraz máte slepé miesto. Ale aj keď mozog nedokáže kompenzovať dieru v sietnici, oblasť okolo nej bude „vlastniť“viac kortikálnych neurónov ako predtým. Môžeme povedať, že príroda tak bráni kortikálnej nečinnosti: večná nečinnosť časti kortexu, ktorá prestala prijímať signály z prírodného zdroja, je neprípustným luxusom, takže časom začne funkčne poskytovať neporušené spojenia.
Propagačné video:
Silné dôkazy o plasticite mozgu prišli zo skenovania mozgovej aktivity ľudí, ktorí sa narodili slepí. Keď slepí dobrovoľníci v skeneri používali svoje prsty na čítanie Braillovho písma, bola aktívna primárna vizuálna kôra mozgu, ktorá normálne spracováva vizuálne signály. Spracovanie taktilných informácií nejako zaberalo nevyužité vizuálne centrum.
Ďalším prekvapujúcim príkladom sú huslisti. Pri hraní na husle robíte jednou rukou zametací pohyb, sklonením sa pozdĺž strún a druhou veľmi jemnými pohybmi, zatlačením strún na presne definovaných miestach na krku - veľmi rýchlo, ak ste dobrým huslistom, a prekvapivo rýchlo, ak ste hviezdou. Mimoriadna výzva pre rýchlosť a presnosť! Profesionálni huslisti praktizujú tieto hnutia každý deň mnoho hodín. A to sa odráža na fyzickom umiestnení spojení v ich mozgu. Pohyby prstov sú riadené špecifickou oblasťou mozgu a u huslistov sa rozširuje - vďaka susednému mozgovému tkanivu s vlastnými funkciami. Platí to však iba pre ruku baru. Rovnaká oblasť na druhej strane mozgu, ktorá ovláda sklonenú ruku, sa nerozťahuje, pretože pohyby tejto ruky sú relatívne hrubé.
V laboratóriu sa skúmala aj opačná situácia - deprivácia namiesto nadmerného užívania. Mačky chované v tme stratili schopnosť správne kombinovať obrázky z oboch očí. Ostatné mačky boli chované v takých podmienkach, že videli iba vertikálne alebo horizontálne pruhy: v primárnej vizuálnej kôre mali abnormálne veľké množstvo neurónov naladených na vertikálnu a horizontálnu. Ďalšia skupina mačiek vyrastala v tmavej miestnosti osvetlenej veľmi krátkymi svetelnými zábleskami: takéto zvieratá mohli vidieť, ale nevideli pohyb, pretože ich sietnice nemali čas zaregistrovať pohyby objektov počas zábleskov a v ich kortexe neboli žiadne neuróny, ktoré selektívne reagujú na pohyb v rôznymi smermi.
To všetko naznačuje kujnosť vznikajúcich senzorických systémov. Ale čo keď človek vyrastie bez zraku? Neuropsychológ Donald Hebb predpovedal, že vízia sa dá do veľkej miery naučiť. Komplexné vnímanie sa vytvára skúsenosťami, združovaním a podľa jeho názoru by sa to malo stať v ranom veku, skôr ako mozog stratí schopnosť vytvárať nové potrebné zhromaždenia. V podstate bol jeho nápad správny: veľa záleží na vizuálnom zážitku. Záver, že k tomu dôjde v mladom veku, sa však zdá byť iba čiastočne správny.
Dôkazy pochádzajú z experimentov s ľuďmi, ktorí sa narodili slepí a neskôr obdarení zrakom. Pavan Sinha z Massachusettsovho technologického inštitútu sa počas návštevy svojej vlasti dozvedel, že v indických dedinách žije asi 300 tisíc detí s hustou vrodenou kataraktou. U týchto detí je šošovka oka nahradená zakaleným vláknitým tkanivom. Šedý zákal umožňuje priechod svetla a umožňuje vám rozlíšiť ho od tmy, ale nie je potrebné hovoriť o pohľade na podrobnosti. Vďaka vynikajúcemu spojeniu vedy s humanizmom organizoval Sinha program na nájdenie a prepravu týchto detí do Nového Dillí, kde lekári v modernej nemocnici nahradili šošovky umelými analógmi (rovnaká operácia šedého zákalu sa vykonáva aj u mnohých starších ľudí).
Tím Sinhy testoval videnie mladých pacientov pred chirurgickým zákrokom, bezprostredne po chirurgickom zákroku ao niekoľko mesiacov alebo rokov neskôr. Po odstránení šedého zákalu sa zrak detí rýchlo nezotavil. Svet sa im spočiatku zdal hmlistý a nejasný. Postupom času však začali jasne vidieť a po niekoľkých mesiacoch už dokázali rozlíšiť detaily a nielen rozlíšiť svetlo od tmy. Mnohí boli teraz schopní chodiť bez bielej trstiny, jazdiť na bicykli na preplnenej ulici, spoznať priateľov a rodinu, navštevovať školu a venovať sa iným vidiacim aktivitám.
Zdá sa však, že nikdy nedosiahli dokonalú víziu. Jeho závažnosť zostala pod normálnou úrovňou aj po mesiacoch tréningu. Jeden pacient povedal, že dokáže čítať titulky novín, ale nie drobné písmo. Iní mali ťažkosti so špecifickými vizuálnymi úlohami, ako je napríklad samostatné rozpoznávanie dvoch prekrývajúcich sa tvarov. Takto je možné obnoviť videnie, ale plasticita vizuálneho systému nie je neobmedzená.
Ďalším dôkazom je práca špeciálnych oblastí dolného spánkového laloku, ktoré ako vizuálny stimul reagujú výlučne na tváre - tzv. Skutočnosť, že sa stabilne nachádzajú na rovnakých miestach u rôznych ľudí (alebo opíc) naznačuje, že sú prirodzene zabudovaní do mozgu. Ako sa indické deti naučili vidieť, ich mozgová aktivita prešla zmenami: okamžite po odstránení šedého zákalu bola reakcia na vizuálne podnety vrátane obrázkov tváre narušená, rozptýlená po mozgovej kôre, ale čoskoro bola nahradená radom škvŕn, ktoré sa nachádzali v ich normálnych polohách. … To ukazuje, že mozog vopred vedel, kde by mali byť škvrny na tvári, a naznačuje to určité predurčenie vizuálnych štruktúr.
Nakoniec v roku 2017 Margaret Livingston a ďalší na Harvardskej lekárskej fakulte uverejnili výsledky solídneho a elegantného experimentu o senzorickej nervovej plasticite. Od narodenia chovali makakov takým spôsobom, že nikdy nevideli tváre. Ani človek, ani ľudoop, ani žiadna iná osoba. O opice sa staralo s láskou, ale experimentátori vždy nosili zváraciu masku, aby s nimi komunikovali.
V opačnom prípade makaky vyrastali v úplne normálnom vizuálnom svete: všetko videli vo svojej klietke a vo zvyšku miestnosti; videli trup, ruky a nohy experimentátora; videl dojčenskú fľašu, z ktorej boli kŕmené. Počuli zvyčajné zvuky opice. Jediné, čo nemohli vidieť, boli tváre. Makaky sa vyvíjali väčšinou, a keď sa dostali do kŕdľa, úspešne začali komunikovať so svojimi príbuznými a úspešne sa integrovať do opičej spoločnosti.
Experti testovali mozgovú aktivitu makakov tak, že im predstavili rôzne vizuálne podnety vrátane tváre. Ako ste asi uhádli, vyrastali bez mozgových škvŕn. Je pozoruhodné, že tie oblasti dočasného laloku, ktoré by normálne slúžili na rozpoznanie tváre, namiesto toho reagovali na obrázky rúk. V normálnom spoločenskom prostredí sú najdôležitejšími vizuálnymi objektmi primáta tváre. Tváre signalizujú hnev, strach, nepriateľstvo, lásku a všetky ďalšie emocionálne informácie, ktoré sú dôležité pre prežitie a prosperitu. Zdá sa, že druhým najdôležitejším detailom životného prostredia pre primáta sú ruky: vlastné ruky opíc a ruky experimentátorov, ktorí ich kŕmili a zdvíhali.
Aj keď sa ich „tvárové“škvrny zmenili na „krotké“, táto náhrada sa do určitej miery stala plastickou. Asi šesť mesiacov potom, čo sa makakom konečne umožnilo vidieť tváre experimentátorov a iných opíc, neuróny v týchto oblastiach mozgu postupne získali receptivitu k tváram. Je zrejmé, že tváre prinášajú toľko dôležitých informácií, že sú schopné zachytiť oblasti mozgu, ktoré boli predtým zachytené rukami.
Výňatok z knihy „Poznáme to, keď ju uvidíme“americký neurovedec a očný lekár Richard Masland (1942–2019)