Meie nägemus, nagu kõigi teiste meelte puhul, on vormitav ja sõltuvalt kogemusest muutuv. Võtame näiteks need juhtumid, kus inimestel, kellel on ühest tajust puudu, kogevad teiste kompenseerivat suurenemist - näiteks pimedal ajal muutuvad puutetunned ja kuulmised teravamaks. Kaasaegsete meetodite abil on neuroteadlased veenvalt tõestanud, et aju närviskeemid muutuvad füüsiliselt: sensoorsed keskused korraldatakse ümber, otsides sissetulevate sensoorsete muljete abil tõhusat tasakaalu saadaolevate närviressursside võimaluste ja neile esitatavate nõuete vahel. Selle nähtuse uurimine näitab, et mõnel sensoorsel tsoonil on loomulik kalduvus teatud funktsioonidele, kuid need näitavad ka selgelt areneva aju plastilisust.
Võtke rott, kes on sünnist alates pime, öeldes mõlema võrkkesta kahjustuse tõttu. Kui ta suureks kasvab, õpetate teda labürindist läbi minema. Siis kahjustate kergelt tema visuaalset ajukooret. Lasete roti uuesti labürinti ja võrrelge aega, mis kulus enne operatsiooni ja pärast seda. Põhimõtteliselt ei tohiks nägemiskesta kahjustus mõjutada pimeda roti võimet liikuda labürindis. Kuid klassikaline eksperimentaalne avastus, mille Carl Lashley ja tema kolleegid tegid aastakümneid tagasi, on see, et rotil läheb ülesandega halvemini: ilmselt investeeritakse selle visuaalsesse ajukoore, ehkki me ei tea, kuidas.
Umbes samal ajal teatasid arstid kahte tüüpi arengupimedusest. Esimeses variandis jäi patsient, kelle üks silm oli katarakti või harvaesinevate silmalaugude tõttu sünnist pime, pärast selle anatoomilise probleemi kõrvaldamist endiselt selle silma jaoks pimedaks või peaaegu pimedaks - miski takistas selle närviteede õiget ühendust. Teine võimalus hõlmas kaasasündinud kisaga lapsi: kui nad suureks kasvasid, lakkas üks silm sageli töötamast - nn laisk silm, teaduslikult - amblüoopia. Silm ei lähe tegelikult pimedaks - selle võrkkesta funktsioneerib -, kuid inimene ei näe seda.
Visioonipioneerid David Hubel ja Thorsten Wiesel, kes avastasid visuaalses ajukoores pilditöötluse põhimõtted (ja said selle eest Nobeli preemia), selgitasid loomadega tehtud katsetes amblüoopia neuroloogilisi aluseid. Võrkkesta rakke kesknärvisüsteemi ühendavad sünapsid on kriitilisel perioodil varases eas üsna vormitavad. Kui kortikaalsed neuronid saavad ühelt silmalt palju teavet ja teisest ei saa, siis esimest silma esindavad aksonid hõivavad kõik kortikaalsete neuronite sünaptilised ruumid. Samal ajal jääb teine silm funktsionaalseks, kuid ilma ühendusteta ajukoore neuronitega.
Tavaolukorras salvestatakse mõlemast silmast pärinevad pildid peaaegu ideaalselt ja sama koht visuaalses stseenis stimuleerib ühte kortikaalsete neuronite rühma. Kuid kui Hubel ja Wiesel "nägid pilti nihutanud prismaga kunstlikult" noorloomade silmi "kõveraks", ei lähenenud kahe silmapildid samas aju sihtpunktis korralikult. Strabismuse abil näeb inimene kahte eraldi ja vastuolulist pilti. Aju on sunnitud valima ühe silma. Samal ajal surutakse teise ühendused - esmalt ajutiselt, siis jäädavalt ja silm muutub funktsionaalselt pimedaks.
Veel üks osav eksperiment demonstreerib kortikaalsete reaktsioonide teistsugust ümberkorraldamist. Võrkkesta “kaart” asetseb visuaalses ajukoores - seda muidugi moonutab ajukoore pinna lainetus; sellegipoolest on lihtne veenduda, et võrkkesta naaberpunktid projitseeritakse visuaalse ajukoore naaberpunktidesse, korraldades sellel omamoodi visuaalse stseeni kaardi. Charles Gilbert Rockefelleri ülikoolist põletas valutult laseriga ahvi võrkkesta pisikese augu ja salvestas selle visuaalsest koorest, et näha, kuidas kortikaalne kaart reageeris. Alguses oli selles auk, mis vastas võrkkesta augule. Kuid mõne aja pärast liikusid ajukoore naaberpiirkonnad üle ja hõivasid vabanenud ruumi: võrkkesta naaberpiirkonnad suhtlesid nüüd kortikaalsete neuronitega, mis tavaliselt reageerivad kahjustatud alale.
See ei tähenda, et võrkkesta kahjustatud piirkonna nägemine taastati. Kui teie võrkkest on mõjutatud, ei näe te kunagi midagi hävinud - seal on teil nüüd pimeala. Kuid isegi kui aju ei suuda võrkkesta auku korvata, "omistab" selle ümbritsev piirkond rohkem kortikaalseid neuroneid kui varem. Võime öelda, et loodus hoiab seega ära kortikaalse jõudeoleku: ajukoore lõigu igavene tegevusetus, mis on lakanud naturaalsest allikast signaale vastu võtmast, on lubamatu luksus, nii et aja jooksul hakkab see funktsionaalselt pakkuma puutumatuid ühendusi.
Reklaamvideo:
Kindel tõendusmaterjal aju plastilisuse kohta tuli pimedana sündinud inimeste ajutegevuse skaneerimisest. Kui skanneris olevad pimedad vabatahtlikud kasutasid Braille'i lugemiseks sõrmi, oli aktiivne aju esmane visuaalne ajukoores, mis tavaliselt visuaalseid signaale töötleb. Millegipärast on kombatava teabe töötlemine hõivatud kasutamata visuaalkeskuse.
Teine ilmekas näide on viiuldajad. Viiuli mängimise ajal teete ühe käega pühkimisliigutusi, nööridest piki kõverdamist ja teise käega rea väga peent liigutust, vajutades keeltel kaela täpselt määratletud punktides - väga kiire, kui olete hea viiuldaja, ja üllatavalt kiire, kui olete täht. Erakordne väljakutse kiirusele ja täpsusele! Professionaalsed viiuldajad harjutavad neid liigutusi mitu tundi iga päev. Ja see kajastub ühenduste füüsilises asukohas nende ajus. Sõrmede liigutusi kontrollib konkreetne ajupiirkond ja viiulites laieneb see - tänu naabruses asuvale ajukoele, millel on oma funktsioonid. Kuid see kehtib ainult baarikäe kohta. Sama piirkond teisel pool aju, mis kontrollib kummardunud kätt, ei laiene, kuna selle käe liigutused on suhteliselt jämedad.
Samuti on laboris uuritud vastupidist olukorda - ilmajätmine liigse kasutamise asemel. Pimedas kasvatatud kassid on kaotanud võimaluse õigesti ühendada pilte mõlemast silmast. Teisi kasse kasvatati sellistes tingimustes, et nad nägid ainult vertikaalseid või horisontaalseid ribasid: primaarses visuaalses ajukoores oli neil ebanormaalselt palju neurone, mis olid vastavalt vertikaalseks ja horisontaalseks häälestatud. Teine rühm kasse kasvas üles pimedas ruumis, mida valgustasid väga lühikesed välklambid: sellised loomad võisid küll näha, kuid ei tajunud liikumist, kuna nende võrkkestadel polnud aega välkude ajal objektide liikumist registreerida ja nende ajukoores polnud neuroneid, mis reageeriksid valikuliselt erinevad suunad.
Kõik see näitab tekkivate sensoorsete süsteemide kohandatavust. Mis saab aga siis, kui inimene kasvab üles ilma nägemiseta? Neuropsühholoog Donald Hebb ennustas, et nägemist saab suuresti õppida. Komplekssed ettekujutused kujunevad kogemuste kaudu, ühinemise teel ja tema arvates peaks see toimuma varases eas, enne kui aju on kaotanud võime moodustada uusi vajalikke kooslusi. Põhimõtteliselt oli tema idee õige: väga palju sõltub visuaalsest kogemusest. Kuid järeldus, et see toimub noores eas, näib olevat vaid osaliselt õige.
Tõendid pärinevad katsetest inimestega, kes on sündinud pimedana ja hiljem andeka nägemisvõimega. Pavan Sinha Massachusettsi tehnoloogiainstituudist sai kodumaal visiidi ajal teada, et India külades elab umbes 300 tuhat tiheda kaasasündinud kataraktiga last. Nendel lastel asendab silma lääts häguse kiulise koe. Katarakt laseb valgust läbi pääseda ja võimaldab seda pimedusest eristada, kuid detailide vaatamisest ei pea rääkima. Ühendades teaduse suurepäraselt humanismiga, korraldas Sinha nende laste leidmiseks ja transportimiseks New Delhis programmi, kus moodsa haigla kirurgid asendasid läätsed kunstlike analoogidega (sama kataraktioperatsiooni tehakse paljudele eakatele).
Sinha meeskond testis noorte patsientide nägemist enne operatsiooni, vahetult pärast operatsiooni ning kuid või aastaid hiljem. Pärast katarakti eemaldamist ei taastunud laste nägemine kiiresti. Alguses tundus maailm neile udune ja ebamäärane. Kuid aja jooksul hakkasid nad selgelt nägema ja mõne kuu pärast võisid nad juba detaile eristada, mitte ainult eristada valgust pimedusest. Paljud said nüüd kõndida ilma valge suhkruroota, sõita jalgrattaga rahvarohkel tänaval, tutvuda sõprade ja perega, käia koolis ja tegeleda muude vaatamisväärsustega.
Kuid näib, et nad pole kunagi ideaalset visiooni saavutanud. Selle raskusaste jäi normaalsest madalamaks ka pärast kuudepikkust väljaõpet. Üks patsient ütles, et ta võib küll ajalehtede pealkirju lugeda, kuid mitte peentrükki. Teistel oli raskusi konkreetsete visuaalsete ülesannetega, näiteks kahe kattuva kuju eraldi äratundmisega. Nii saab nägemist taastada, kuid visuaalsüsteemi plastilisus pole piiramatu.
Veel üks tõend selle kohta on alumise ajutüve spetsiaalsete alade töö, mis reageerivad visuaalse stiimulina eranditult nägudele - nn "näolaigud" (spindlikujulised näotsoonid). Fakt, et neid leidub stabiilselt samades kohtades erinevatel inimestel (või ahvidel), viitab sellele, et nad on looduslikult aju kinnistunud. Nagu India lapsed õppisid nägema, muutus nende ajutegevus muutustena: kohe pärast katarakti eemaldamist oli reaktsioon visuaalsetele stiimulitele, sealhulgas nägude kujutistele, häiritud, hajus kogu ajukoores, kuid peagi asendas see rea täppidega, mis paiknesid nende normaalses asendis … See näitab, et aju teadis juba ette, kus näo laigud peaksid olema, ja näitab visuaalsete struktuuride teatavat ettemääramist.
Lõpuks, 2017. aastal avaldasid Margaret Livingston ja teised Harvardi meditsiinikoolis sensoorse neuraalse plastilisusega seotud soliidse ja elegantse eksperimendi tulemused. Nad kasvatasid makaakusid sünnist alates nii, et nad ei näinud kunagi nägusid. Ei inimene ega ahv ega ükski teine inimene. Ahvide eest hoolitseti armastusega, kuid eksperdid kandsid nendega suhtlemiseks iga kord keevitusmaski.
Muidu kasvasid makaakid täiesti tavalises visuaalses maailmas: nad nägid kõike oma puuris ja ülejäänud toas; nägi katsetaja keha, käsi ja jalgu; võis näha lutipudelit, millest neid söödeti. Nad said kuulda ahvipaki tavalisi helisid. Ainus, mida nad ei näinud, olid näod. Makad arenesid enamasti enamasti normaalselt ning kui nad karja sisse viidi, hakkasid nad edukalt oma sugulastega suhtlema ja integreerusid edukalt ahvide ühiskonda.
Katsetajad katsetasid makaakide ajutegevust, tutvustades neile erinevaid visuaalseid stiimuleid, sealhulgas nägusid. Nagu arvata võis, kasvasid nad ajus ilma näopisteteta. On tähelepanuväärne, et need ajalised lobe piirkonnad, mis tavaliselt toimiksid näo tuvastamisel, reageerisid selle asemel käte kujutistele. Tavalises sotsiaalses keskkonnas on primaadi jaoks kõige olulisemad visuaalsed objektid näod. Näod annavad märku vihast, hirmust, vaenulikkusest, armastusest ja kogu muust emotsionaalsest informatsioonist, mis on oluline ellujäämise ja õitsengu jaoks. Primaadi teine kõige olulisem keskkonnaalane detail näib olevat käed: ahvide enda käed ning neid toitnud ja kasvatanud eksperimentide käed.
Ehkki nende “näo” laigud muutusid “taltsateks”, osutus see asendus teatud määral plastiliseks. Umbes kuus kuud pärast seda, kui makaakidel lasti katsetajate ja teiste ahvide nägusid lõpuks näha, taastusid nende ajupiirkondade neuronid järk-järgult näo suhtes vastuvõtlikkuse. Ilmselt edastavad näod nii palju olulist teavet, et nad suudavad tagasi püüda ajupiirkonnad, mis olid varem kätega kinni püütud.
Katkend Ameerika neuroteadlase ja silmaarsti Richard Maslandi raamatust "Me teame seda, kui seda näeme" (1942–2019)
