Urodziła się bez ważnej części mózgu. Nie powinna mówić, a skończyła studia i nauczyła się języków, bo jej mózg się dostosował

Neuroplastyczność mózgu najczęściej kojarzona jest z udarami niedokrwiennymi mózgu, w których gra kluczową rolę przy rehabilitacji i powrocie do zdrowia. Jednakże jest ona też fenomenem, niezwykłą właściwością, która zaskakuje naukowców i lekarzy. Ludzki mózg niejednokrotnie "ominął" oczekiwania lekarzy, sprytnie adaptując się do niekorzystnych sytuacji, jakimi są... ubytki w mózgu.

Kilka dni temu na łamach czasopisma Neuropsychologia opublikowano wyniki badań pewnej kobiety, której dane - by zachować anonimowość - ukryto pod inicjałami EG. Urodziła się bez wykształconej części mózgu.
Historia przypadku EG zaczyna się w 2016 roku, kiedy to do naukowców z Massachusetts Institute of Technology wiadomość email napisała osoba, która miała dla nich przypadek "interesującego mózgu".

I w istocie tak było, gdyż EG nie posiadała płata skroniowego w lewej półkuli mózgu. Z perspektywy neurologicznej kobieta powinna mieć problemy tak z mową, jak i jej rozpoznawaniem, a także trudności w zapamiętywaniu czy w rozpoznawaniu twarzy. Jednak EG nie posiadała żadnego z tych objawów, a fakt, że jest absolwentką uniwersytetu, w życiu osiągnęła sukces zawodowy oraz - przy okazji - nauczyła się języka rosyjskiego, "nie miał dla lekarzy sensu".

Przypadek EG z perspektywy lekarzy był fenomenem, gdyż u większości ludzi zdecydowana część przetwarzania języka - mowa, pamięć werbalna czy przetwarzanie mowy - ma miejsce w płacie skroniowym w lewej półkuli mózgu. U niektórych zadanie to rozkłada się równo między dwie półkule. W bardzo niewielkim odsetku przypadków to prawa półkula przejmuje większość przetwarzania języka.

Przetwarzanie języka w dużej mierze odbywa się w dwóch głównych częściach mózgu: w okolicy czołowej i skroniowej. Płaty skroniowe rozwijają się jako pierwsze, następnie, w wieku około 5 lat rozwijają się płaty czołowe - w tym samym okresie tzw. sieć językowa osiąga dojrzałość. Ponieważ u EG brakuje lewego płata skroniowego, zespół pod przewodnictwem Grety Tuckute miał okazję sprawdzić, w jaki sposób mózg zaadaptował się do tak znaczącego braku.

W swoim pierwszym artykule poświęconym badaniu naukowcy chcieli opowiedzieli, czy mózg EG wykazuje aktywność językową w całkowicie nienaruszonym, lewym płacie czołowym. Gdyby tak było, sugerowałoby to, że obszary odpowiadające za posługiwanie się językiem mogą wykształcić się bez potrzeby istnienia wcześniej istniejącego płata skroniowego w tej samej półkuli mózgu. W przeciwnym wypadku sugerowałoby to, że obszary językowe w płacie skroniowym są niezbędne do wykształcenia się obszarów językowych w płacie czołowym.

Naukowcy wykorzystali funkcjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym (fMRI), aby uchwycić aktywność mózgu EG podczas wykonywania różnych zadań związanych z posługiwaniem się językiem, takich jak np. czytanie. Podczas wykonywania poszczególnych czynności naukowcy szukali dowodów na aktywność językową w jej lewym płacie czołowym. Następnie porównali zapisy aktywności mózgu z takimi samymi danymi pochodzącymi od ponad 80 osób, u których mózg wykształcił się normalnie.

Badacze nie zaobserwowali aktywności językowej w lewym czołowym płacie mózgu EG. Potwierdziło to jedną z dwóch wcześniejszych hipotez - że istnienie skroniowych obszarów językowych jest niezbędne do wykształcenia się czołowych obszarów językowych.

Jednocześnie obserwacja mózgu EG doprowadziła do odkrycia, że jej lewa kora czołowa jest nie tylko w pełni sprawna, ale i zdolna do przetwarzania bardziej skomplikowanych poleceń. Badacze potwierdzili to poprzez obserwację aktywności mózgu EG, gdy ta wykonywała zadania matematyczne. A to z kolei doprowadziło ich do wniosku, że w przypadku braku lewego płata skroniowego zadanie przetwarzania języka wydaje się po prostu "przełączyć" na prawą półkulę mózgu EG.

To, jak wyjątkowo niewielki wpływ ma wyjątkowość mózgu EG na jej codzienne życie, pokazuje, jak bardzo neuroplastyczny jest mózg w przypadku braku lub utraty jego części. Innym przypadkiem, w którym mózg zaadaptował się do dość radykalnych zmian, jest przypadek dziesięcioletniego Amerykanina.

W lipcu 2018 roku w czasopiśmie Cell Reports lekarze z Uniwersytetu w Pensylwanii opublikowali studium przypadku niezwykłego chłopca. Zgodnie z wynikami trwającej trzy lata obserwacji dziecka, pomimo usunięcia znacznej części mózgu, w tym części związanej z przetwarzaniem wzroku, chłopiec potrafi funkcjonować w świecie. Choć nadal nie widzi niczego po lewej stronie, jego mózg "przekonfigurował" niektóre utracone połączenia, aby mógł rozpoznawać ludzkie twarze.

W studium przypadku lekarze wyjaśniają, że chłopiec od czwartego roku życia cierpiał na wyniszczające napady padaczkowe. Po kilku miesiącach badań odkryli, że winowajcą był wolno rosnący guz w płatach potylicznych i skroniowych prawej półkuli mózgu. Jednocześnie guz nie reagował na żadne terapie, które miałyby złagodzić napady padaczkowe. Tak więc dziewięć miesięcy po jego szóstych urodzinach lekarze usunęli jedną trzecią prawej półkuli mózgu, w tym część płata skroniowego i całego płata potylicznego.

Podczas gdy płat potyliczny zajmuje się przetwarzaniem bodźców wzrokowych - skojarzeniami wzrokowymi analizą koloru, ruchu, kształtu, głębi - płat skroniowy obsługuje również pewien stopień przetwarzania informacji wzrokowych i słuchowych (m.in. słuch muzyczny czy wcześniej wspomniana mowa), w tym w szczególności rozpoznawanie twarzy.

I chociaż mózg chłopca nie odzyskał i prawdopodobnie nie odzyska zdolności przetwarzania informacji wizualnych przekazywanych przez lewe oko - co według lekarzy jest zadaniem "niższego rzędu", amerykańscy badacze stwierdzili, że lewa półkula "przejęła" część zadań wyższego rzędu, które chłopiec utracił wskutek usunięcia części mózgu.

Fenomenem nie tylko w dziedzinie neurologii, ale i psychologii jest przypadek Phineasa Gage’a. Gage urodził się w roku 1823 i z zawodu był kierownikiem budowy kolei. Aż do 1848 roku życie Gage’a nie odstawało niczym od ludzi podobnych mu wiekiem czy zawodem. 13 września 1848 roku mężczyzna uległ wypadkowi na budowie toru kolejowego w pobliżu miasteczka Cavendish w stanie Vermont w USA. Podczas jednego z rutynowych zadań, jakim było przygotowywanie ładunków wybuchowych w wydrążonych wcześniej otworach w przeznaczonej do usunięcia ścianie skalnej. Gage zamyślił się i nie zabezpieczył odpowiednio otworu, w wyniku czego doszło do eksplozji.

Znajdujący się w otworze pręt uderzył mężczyznę w twarz pod lewym łukiem jarzmowym, a następnie wyszedł górą, przebijając czaszkę Gage’a na wylot. Z zachowanych informacji wynika, że pręt uszkodził mózg - a konkretnie jego korę i substancję białą. Pewnym jest fakt, że Gage przeżył wypadek, który nieodwracalnie zmienił jego zachowanie.

Przez okres rekonwalescencji, Gage był pod opieką Johna Martyna Harlowa, który oprócz należytego zaopiekowania się raną (gdyż odłamki kości czaszki pozostały w mózgu, a samą ranę powstałą po uderzeniu wdała się infekcja), dokładnie dokumentował przypadek Gage’a.

Z zapisów lekarza wynika, że w 10 dni po wypadku Gage stracił wzrok w lewym oku, a jego zachowanie drastycznie się zmieniło. Z osoby wytrwałej, inteligentnej i energicznej, mężczyzna stał się niespokojny, niecierpliwy, nie okazywał szacunku innym i nadużywał wulgaryzmów. Zmiana osobowości sprawiły, że wkrótce po wypadku Gage stracił posadę kierownika budowy, stając się - wraz z prętem - objazdową atrakcją, a później łapiąc się prostych zawodów takich jak np. kierowca dyliżansu. Mężczyzna zmarł w wieku 36 lat na skutek komplikacji po drgawkach epileptycznych, które wywołane zostały najprawdopodobniej urazem mózgu. Najprawdopodobniej, gdyż w czasie śmierci Gage nie był już pod opieką doktora Harlowa i wiedzę o ostatnich latach życia Gage’a posiadamy z ustnych przekazów oraz z ekshumacji ciała mężczyzny.

Przypadek Phineasa Gage’a to jeden z dowodów na neuroplastyczność mózgu, bo choć mężczyzna borykał się z powikłaniami po wypadku (przede wszystkim ze zmianami behawioralnymi i utratą wzroku w lewym oku) to niewątpliwie doszło u niego do reorganizacji połączeń neuronalnych, które pozwoliły jego mózgowi przystosować się do zmian. W podobny sposób reaguje w pełni sprawny, nieuszkodzony mózg człowieka, który stracił jeden ze zmysłów - "w zamian" mózg reorganizuje połączenia neuronalne, wyostrzając pozostałe zmysły.

Neuroplastyczność i zdolności adaptacyjne mózgu to od wielu dekad przedmiot zainteresowania i badań naukowców na całym świecie. Współcześni nam neurobiolodzy zrobiliby wiele by móc ponownie zbadać przypadki podobne do EG, amerykańskiego dziesięciolatka czy Phineasa Gage'a. Jednocześnie ich historie pokazują, że obelga "brakuje ci mózgu" z neurobiologicznego punktu widzenia, nie jest aż tak mocna, jakby się mogło wydawać.