Zobacz, co się dzieje, gdy brakuje części mózgu

Cztery lata temu chłopcu usunięto sporą część mózgu. W kolejnych latach neurobiolodzy przekonali się, co potrafi ludzki mózg.

Chłopiec – zwany w medycznych artykułach U.D. – przeszedł operację usunięcia jednej trzeciej części prawej półkuli, wliczając obszar odpowiedzialny za wzrok. Według raportu z 31 Lipca 2018 r. traktującego o stanie U.D., lewa część mózgu zaczęła przejmować zadania związane ze wzrokiem, normalnie zarezerwowanych dla brakującej części prawej półkuli.

U.D. swój pierwszy atak epilepsji przeżył w wieku 4 lat. Ataki z czasem przybierały na sile, a gdy lekarstwa i terapia przestały pomagać, został poddany lobektomii, czyli operacji usunięcia płata mózgu. Podczas operacji, która odbyła się, gdy U.D. miał 7 lat, lekarze usunęli jedną trzecią prawej półkuli, w tym prawą stronę płata potylicznego (mózgowe centrum procesowania wzroku) i większość prawego płata skroniowego (odpowiedzialnego za przetwarzanie słuchu).

U.D. dziś ma 11 lat i jest całkowicie wolny od ataków – jednak nie widzi lewej strony świata.

W czasie pomiędzy zetknięciem światła z okiem a faktycznym ujrzeniem obrazu mózg wykonuje mnóstwo pracy.

Obie strony mózgu przetwarzają obraz, przy czym lewa półkula jest odpowiedzialna za prawą stronę ludzkiego pola widzenia i vice versa. W momencie patrzenia na wprost mózg łączy ze sobą wizualne informacje z obu stron pola widzenia w jeden pełny obraz.

„U.D. pozbawiony prawej strony jego płata potylicznego musi poruszać oczami i głową, aby zebrać informacje z jego lewej strony, dla pozostałych części mózgu przetwarzających obraz” mówi Marlene Behrmann, profesów psychologii na Uniwersytecie Carnegie Mellon. Wyobraźmy sobie panoramiczny kadr, który do obejrzenia go w całości wymaga poruszenia kamery – to właśnie musi robić U.D.

Behrmann twierdzi jednak, że z jego oczami jest wszystko w porządku. U.D. nadal może „widzieć” w takim znaczeniu, iż oboje jego oczu zbierają informacje świetlne z lewej strony, ale ponieważ prawej stronie jego mózgu brakuje ośrodka przetwarzania takich informacji, nie mają one gdzie się udać, więc gubią się po drodze.

„Podejrzewam, że on nie jest świadomy tego, że tych informacji brakuje. To trochę tak, jak to, że każdy ma martwe pole w swoim polu widzenia, jednak nie jesteśmy tego do końca świadomi”, mówi Behrmann.

Marlene i jej zespół zastanawiali się, jak U.D. widziałby i przetwarzałby swój świat przy nieobecności większej części jego systemu przetwarzania wizji.

W ciągu trzech lat od jego operacji zespół przeprowadzał testy behawioralne i zbierał obrazy mózgu U.D. przy użyciu maszyny do funkcjonalnego obrazowania rezonansem magnetycznym (fMRI), dzięki funduszom Narodowego Instytutu Zdrowia. Testy polegały na szukaniu i odnajdywaniu przez U.D. konkretnych obiektów w zabałaganionych obrazach i obserwowaniu, czy jest on w stanie wykryć subtelne zmiany między obrazami.

Poza stwierdzeniem, że U.D. nie widzi lewej połowy świata, zespół uznał, że w kontekście przetwarzania poznawczego i wizualnego funkcjonuje on tak samo dobrze, jak jego rówieśnicy.

Jego zdolność do rozpoznawania obiektów i krajobrazów pozostała niezmieniona po operacji, będąc na równi ze zdolnościami innych dzieci w jego wieku. „Istnieją pewne regiony systemu wzrokowego, które dojrzewają wcześniej i pozostają takie z biegiem czasu”, mówi Behrmann. Obie półkule potrafią wykrywać obiekty i krajobrazy i lewa nadal wykonuje te czynności nawet przy braku prawej. Co więcej, jego biegłość w czytaniu pozostała na poziomie powyżej średniej, zarówno przed, jak i po operacji.

Czy słowa i twarze będą funkcjonować razem, czy też będą walczyć o uwagę?

Podczas gdy obie strony mózgu przetwarzają większość aspektów wizualnych, „funkcje wizualne prawej i lewej półkuli nadal trochę się różnią i są też trochę inaczej wyważone”, mówi Behrmann. Prawa strona dominuje w wykrywaniu twarzy, lewa natomiast prowadzi w przetwarzaniu słów i czytaniu.

Okazuje się, że przy braku prawego ośrodka przetwarzania wizualnego, do akcji wkracza lewy. Lewa strona mózgu U.D. zaczęła rozpoznawać twarze w takim samym stopniu, jakby miała to robić prawa, bez konieczności zaniechania biegłości w wykrywaniu słów. Na obrazach z fMRI widać, że obie te funkcje zaczęły działać obok siebie w obszarach lewej półkuli.

Jest to kolejny uderzający przykład plastyczności mózgu i jego zdolności do adaptacji i zmian. Neurony zaczynają formować nowe połączenia w mózgu i dzięki temu przyjmują nowe zadania. Jednak rozmiar mózgu się nie zmienia, więc jak obszar o stałej wielkości może przyjmować na siebie nowe funkcje, bez rezygnowania ze zdolności do przetwarzania słów?

„Chciałabym móc odpowiedzieć na to pytanie na poziomie komórkowym. Na chwilę obecną nie jest to jasne, jednak neurony mogą oddziaływać na sąsiednie neurony na nowe sposoby i tworzyć nowe połączenia”, mówi pani profesor.

Nie jest również jasne czy młody wiek U.D. miał wpływ na plastyczność jego mózgu. Nie od dziś wiadomo, że mózg dziecka ma dużo większą zdolność dostosowywania się do zmian niż mózg dorosłego. Behrmann twierdzi, że gdyby naukowcy mieliby okazję obserwować dorosłą osobę, która przebyła podobną operację, rezultaty mogłyby być inne.

U.D. nie jest pierwszym pacjentem, który dał neurobiologom mały wgląd w to, co się dzieje, gdy brakuje części mózgu. Prawdopodobnie najsławniejszy taki pacjent, Henry Molaisonn – przez wiele dekad znany tylko jako H.M. – stracił pamięć po zabiegu lobektomii. W ciągu następnych pięćdziesięciu lat dostarczył naukowcom niespotykany dotąd wgląd w działanie pamięci w mózgu i niejako zdefiniował współczesną neuronaukę.