Med raziskovalci možganov je dolgo veljalo prepričanje, da se možgani, ko enkrat dozorijo, ne spreminjajo več. Le zelo mladi možgani naj bi še bili plastični, kot se takšni sposobnosti prilagajanja strokovno reče, kasneje pa naj bi to lastnost izgubili. Vendar so raziskave pokazale, da to prepričanje ne drži povsem.

Kartiranje opičjih možganov

Ko so v začetku 20. stoletja začeli natančneje raziskovati razporeditev področij v možganih, ki so odgovorna za krmiljenje gibanja posameznih delov telesa, so ugotovili, da njihova razporeditev pri vseh testnih živalih ni bila povsem enaka. Sprva so pomislili, da so premalo natančni in zato opažajo razlike, vendar se je hitro izkazalo, da kljub temu, da takšna kartiranja posameznih funkcij v možganih nikakor niso bila preprosto opravilo, razlike niso posledica napak.

Raziskovalci, ki so želeli denimo izrisati zemljevid področja v možganih, ki kontrolira gibanje telesa opice, so morali namreč z elektrodami zaporedoma stimulirati delček za delčkom možganov in si zapisati, kakšno gibanje so pri opici ob tem sprožili. Z draženjem ene točke so denimo sprožili premikanje prsta na roki, aktivacija druge točke pa je premaknila celo roko. Ker možgansko tkivo ne čuti bolečine, takšno kartiranje živali sicer ni bolelo, vseeno pa verjetno ni ravno prijetno.

Z natančnejšimi meritvami oziroma kartiranji so potrdili, da zemljevidi teh področij možganov niso pri vseh testnih opicah enaki. Točka, ki je recimo sprožila premik roke, ni bila pri vseh živalih na istem mestu. Izkazalo se je, da so ti možganski zemljevidi specifični za vsako opico posebej, podobno kot so prstni odtisi nekaj individualnega in značilnega za vsakega posameznika.

Prav tako je bilo za te zemljevide značilno, da so gibe, ki jih je žival pogosto izvajala skupaj, tudi v možganih kontrolirali nevroni, ki so ležali blizu skupaj. Opazili so tudi, da so področja, ki so kontrolirala gibe, za katere so bile opice večji strokovnjaki, zavzemala v možganih več prostora. Če ilustriramo to značilnost s primerom iz človeškega sveta, to pomeni, da ima violinist bistveno večje in bolj izdelano področje, ki krmili prste leve roke, kot nekdo, ki se igranja glasbenega inštrumenta, pri katerem je spretnost prstov pomembna, ni učil. Podobno imajo profesionalni plesalci bistveno večje področje, ki uravnava gibanje nog, kot denimo ljudje, ki noge uporabljajo predvsem za hojo.

Se možganski zemljevidi spreminjajo?

Seveda pa se je hitro zastavilo vprašanje, kako se takšna področja v možganih vzpostavijo in ali se skozi življenje posameznika lahko spreminjajo. Bolj ali manj splošno sprejeto prepričanje znanstvenikov večji del dvajsetega stoletja je bilo, da se ta področja vzpostavijo v rani mladosti, nato pa se ne spreminjajo več, vsaj ne bistveno. A dvomljivci so se vseeno lotili preučevanja, ali se takšni zemljevidi možganov tudi pri isti opici s časom ne spreminjajo.

Že v obdobju med svetovnima vojnama so raziskovalci ugotovili, da se ti možganski zemljevidi resnično spreminjajo, in to zelo verjetno sorazmerno z rabo posameznih mišic. Gibi, ki jih opica izvaja pogosteje, bodo v možganih močneje zastopani kot tisti, ki jih izvaja redkeje. Vendar teh eksperimentov večina skorajda ni opazila, saj je veljalo splošno prepričanje, da se odrasli možgani ne spreminjajo.

V sedemdesetih letih se je ameriški nevrolog Michael Merzenich s sodelavci vseeno lotil podrobnejših raziskav, kako se takšni možganski zemljevidi spreminjajo ob različnih zunanjih vplivih. Sprva ga je zanimalo, kako se bo na možganih poznalo, če opica nenadoma ne bo več prejemala čutnih signalov recimo iz dela roke. Pri opici je tako najprej natančno kartiral, katera področja v možganih so odgovorna za procesiranje čutnih dražljajev iz posameznih delov telesa. Nato je z operacijo poskrbel, da opica ni več občutila dela ene od svojih dlani. Čez čas je spet kartiral njene možgane in ugotovil, da področje, ki je bilo pred tem odgovorno za občutenje palca in njegove okolice, ni prazno, ampak procesira informacije iz drugega dela roke, od koder v možgane še vedno prihajajo signali, saj živec iz tega dela roke ni bil prekinjen.

Raziskave je nato usmeril k manj invazivnim posegom. Zanimalo ga je, ali se bodo možganski zemljevidi spremenili tudi, če bo opice le naučil kaj novega. S kolegi so izvedli dokaj zahteven eksperiment, pri katerem so odrasle opice učili zelo natančne uporabe prstov. Samo če so z ravno pravim pritiskom stisnile neki aparat, so dobile nagrado. Opravilo zanje nikakor ni bilo preprosto, saj so morale svoje prste skrbno trenirati, da so prišle do poslastice. Seveda so raziskovalci tudi v tem primeru ugotovili, da se je področje v opičjih možganih, ki je skrbelo za kontrolo upravljanja prstov, s treningom bistveno povečalo.

Kako slepi berejo?

Enake značilnosti, kot so jih opazili pri opicah, so kasneje odkrili tudi pri ljudeh. Zanimiva raziskava se je ukvarjala s tem, kako možgani slepih procesirajo Braillovo pisavo. Znanstveniki so sprva ugotovili, da se področje v možganih, ki procesira otip prsta, s katerim slepi berejo, poveča, kar seveda ni presenetljivo. Bolj zanimivo pa je, da se poveča na račun teritorija, ki ga možgani sicer namenijo drugim prstom. Pri osebi, ki postane vešča branja s prsti, se področje za procesiranje otipa ključnega bralnega prsta poveča, a na račun zmanjšanega prostora za druge sosednje prste.

Še večje presenečenje pa je bilo, ko so raziskovalci z modernejšimi pristopi ugotovili, da se tudi pri slepih med branjem aktivira področje v možganih, ki je sicer odgovorno za procesiranje vizualnih signalov. Po pričakovanjih to področje pri slepih ne bi smelo biti aktivno, saj ne dobivajo signalov iz oči in tako to področje nima nobenega dela.

A kot kaže, so možgani tako prilagodljivi oziroma plastični, da se en del, če ga ne uporabljamo, prilagodi in specializira za druga opravila. Vendar to spoznanje sredi devetdesetih let ni bilo zlahka sprejeto. Znanstveniki, ki so ugotovili to posebnost pri slepih, ko so opazovali aktivnost njihovih možganov med branjem Braillove pisave, so imeli kar velike težave, ko so poskušali svoje odkritje objaviti. Revija Science jim je objavo zavrnila, saj recenzentom ni bilo jasno, kako bi se lahko tako različni deli možganov medsebojno povezali in uskladili, da opravljajo nove naloge. Čez čas so tako članek objavili v konkurenčni reviji Nature.

Kasneje so z novimi raziskavami pokazali celo, da je sodelovanje vizualnega dela možganov nujno za tekoče branje Braillove pisave. Nekdo, ki tekoče bere pisavo za slepe, namreč sploh ne občuti bunkic na papirju, ampak dojema kar neposredno besede, podobno kot se pri branju običajne pisave ne zavedamo posameznih črk, ampak dojemamo besede in stavke kot enote pomena.

Leta 2000 so v literaturi opisali celo primer ženske, ki je bila slepa že od otroštva in je skozi šolanje razvila zelo dobro znanje branja Braillove pisave. Pri dvainšestdesetih pa jo je zadela možganska kap v področju, ki je sicer odgovorno za procesiranje vizualnih informacij. Takšna kap na prvi pogled pri slepem človeku ne bi smela pustiti pomembnih posledic, a pri tej ženski je bilo drugače. Čeprav je še zmeraj lahko čutila bunkice Braillove pisave pod prsti, nenadoma ni več razumela njihovega pomena. Sposobnost branja pisave za slepe je bila namreč zapisana v področju, ki sicer procesira vizualne informacije, in pri njej ga je poškodovala možganska kap.

Mentalni fitnes

Šele nedavno je postalo jasno, da so tudi starejši možgani bistveno bolj plastični oziroma prilagodljivi, kot so sprva domnevali. Vseeno pa ostaja dejstvo, da se takšna sposobnost prilagajanja z leti zmanjšuje. Mlajši možgani so bistveno bolj plastični kot starejši.

Eden od že omenjenih pionirjev raziskav možganske plastičnosti Michael Merzenich je s kolegi ustanovil že dve podjetji, ki se ukvarjata s strokovno pomočjo pri premagovanju težav z delovanjem možganov. Podjetje Scientific Learning pomaga otrokom, ki imajo težave pri učenju. S posebnimi računalniškimi igricami, ki so narejene tako, da specifično vadijo le določene dele možganov, s katerimi imajo ti otroci težave, so dosegli zelo dobre uspehe.

Pred kratkim so zato ustanovili še podjetje Posit Science, ki se je usmerilo v pomoč starejši populaciji. Z raznimi tehnikami “mentalnega fitnesa” poskušajo starejšim pomagati, da bi njihovi možgani tudi v starosti ostali še vedno v enaki dobri formi, kot so bili v najboljših letih.