Способността на човешкия мозък да се адаптира и променя, известна като невропластичност, отдавна плени както научната общност, така и общественото въображение. Това е концепция, която носи надежда и очарование, особено когато чуем невероятни истории за, например, слепи хора, развиващи обострени сетива, които им позволяват да се движат в разхвърляна стая единствено въз основа на ехолокация или оцелели от инсулт, възстановяващи по чудо двигателни способности, веднъж смятани за изгубени.
От години идеята, че неврологичните проблеми като слепота, глухота, ампутация или инсулт водят до драматични и значителни промени в мозъчната функция, е широко приета. Тези разкази рисуват картина на силно ковък мозък, който е способен на драматична реорганизация, за да компенсира загубените функции. Това е привлекателна идея: мозъкът, в отговор на нараняване или дефицит, отключва неизползваните потенциали, пренастройва се, за да постигне нови способности и самостоятелно пренасочва своите региони, за да постигне нови функции. Тази идея може да се свърже и с широко разпространения, макар и по своята същност неверен мит, че използваме само 10 процента от мозъка си, което предполага, че имаме обширни невронни резерви, на които да разчитаме в моменти на нужда.
Но колко точно е това изобразяване на адаптивните способности на мозъка да се реорганизира? Наистина ли можем да използваме резерви от неизползван мозъчен потенциал след нараняване или тези завладяващи истории са довели до неразбиране на истинската пластична природа на мозъка? В статия, която написахме за списанието eLife, ние навлязохме в сърцевината на тези въпроси, анализирайки класически изследвания и преоценявайки дългогодишните вярвания относно кортикалната реорганизация и невропластичността. Това, което открихме, предлага завладяваща нова гледна точка за това как мозъкът се адаптира към промяната и предизвиква някои от популярните представи за гъвкавия му капацитет за възстановяване.
Корените на това очарование могат да бъдат проследени до пионерската работа на невролога Майкъл Мерцених и то беше популяризирано чрез книги като Норман Дойдж Мозъкът, който се променя. Прозренията на Мерцених са изградени върху влиятелните проучвания на носителите на Нобелова награда невролози Дейвид Хюбел и Торстен Визел, които изследват очното доминиране при котенца. Техните експерименти включват зашиване на един клепач на коте, след което наблюдават произтичащите от това промени в зрителната кора. Те открили, че невроните в зрителната кора, които обикновено биха реагирали на информация от затворено око, започнали да реагират повече на отворено око. Тази промяна в очното господство беше приета като ясна индикация за способността на мозъка да реорганизира своите пътища за сензорна обработка в отговор на променени сензорни преживявания в ранния живот. Когато Hubel и Wiesel тестваха възрастни котки обаче, те не успяха да възпроизведат тези дълбоки промени в предпочитанията на очите, което предполага, че мозъкът на възрастните е много по-малко пластичен.
Работата на Мерцених показа, че дори мозъкът на възрастните не е неизменната структура, за която някога се е смятало. В своите експерименти той щателно наблюдава как, когато пръстите на една маймуна са ампутирани, кортикалните сензорни карти, които първоначално представляват тези пръсти, започват да реагират на съседните пръсти. В своя разказ Мерцених описва как областите в кората се разширяват, за да заемат или „превземат“ кортикалното пространство, което преди това е представлявало ампутираните пръсти. Тези констатации бяха интерпретирани като доказателство, че мозъкът на възрастен наистина може да пренастрои структурата си в отговор на промени в сензорния вход, концепция, която беше едновременно вълнуваща и пълна с потенциал за подобряване на процесите на възстановяване на мозъка.
Тези основополагащи проучвания, заедно с много други, фокусирани върху сензорна депривация и мозъчни наранявания, подчертаха процес, наречен мозъчно повторно картографиране, при който мозъкът може да преразпредели една мозъчна област – принадлежаща на определен пръст или око, например – за поддържане на различен пръст или око . В контекста на слепотата се предполагаше, че зрителният кортекс е преназначен, за да поддържа подобрените способности за слух, докосване и обоняние, които често се проявяват от лица със слепота. Тази идея надхвърля простата адаптация или пластичност в съществуваща мозъчна област, разпределена за специфична функция; това предполага цялостно пренасочване на мозъчните региони. Нашето изследване обаче разкрива друга история.
Водени от смесица от любопитство и скептицизъм, ние избрахме 10 от най-типичните примери за реорганизация в областта на неврологията и преоценихме публикуваните доказателства от нова гледна точка. Ние твърдим, че това, което често се наблюдава при успешни случаи на рехабилитация, не е мозъкът да създава нови функции в несвързани преди това области. Вместо това става въпрос повече за използване на латентни способности, които присъстват от раждането. Това разграничение е изключително важно. Това предполага, че способността на мозъка да се адаптира към нараняване обикновено не включва командване на нови невронни територии за напълно различни цели. Например, в случаите на проучванията на Мерцених върху маймуни и работата на Хюбел и Визел върху котенца, по-внимателното изследване разкрива по-нюансирана картина на адаптивността на мозъка. В първия случай кортикалните региони не са започнали да обработват напълно нови видове информация. По-скоро способностите за обработка на другите пръсти са били готови за потупване в изследваната област на мозъка дори преди ампутацията. Учените просто не им обърнаха особено внимание, защото бяха по-слаби от тези в пръста, който беше на път да бъде ампутиран.
По същия начин, в експериментите на Hubel и Wiesel, промяната в очното доминиране при котенцата не представлява създаването на нови зрителни способности. Вместо това имаше корекция в предпочитанията за противоположното око в съществуващия зрителен кортекс. Невроните, първоначално настроени към затвореното око, не са придобили нови зрителни способности, а по-скоро са повишили реакцията си към входа от отвореното око. Също така не открихме убедителни доказателства, че зрителната кора на индивиди, които са родени слепи, или ненаранената кора на преживели инсулт са развили нова функционална способност, която иначе не съществува от раждането.
Това предполага, че това, което често се тълкува като способността на мозъка за драматична реорганизация чрез пренастройване, всъщност може да бъде пример за способността му да прецизира съществуващите си входове. В нашето изследване открихме, че вместо напълно да пренасочва регионите за нови задачи, мозъкът е по-вероятно да подобри или модифицира своята предварително съществуваща архитектура. Това предефиниране на невропластичността предполага, че адаптивността на мозъка е белязана не от безкраен потенциал за промяна, а от стратегическо и ефективно използване на неговите съществуващи ресурси и капацитет. Докато невропластичността наистина е реален и мощен атрибут на нашия мозък, нейната истинска природа и степен са по-ограничени и специфични от широките, всеобхватни промени, които често се изобразяват в популярните разкази.
И така, как слепите хора могат да се ориентират само въз основа на слуха или хората, преживели инсулт, да възстановят двигателните си функции? Отговорът, предполага нашето изследване, не се крие в способността на мозъка да претърпи драматична реорганизация, а в силата на обучението и ученето. Това са истинските механизми на невропластичността. За да може сляп човек да развие остри умения за ехолокация или преживелия инсулт да научи отново двигателните функции, е необходимо интензивно, повтарящо се обучение. Този процес на обучение е доказателство за забележителния, но ограничен капацитет на мозъка за пластичност. Това е бавно, постепенно пътуване, което изисква постоянни усилия и практика.
Нашият обширен анализ на много от случаите, описани по-рано като „реорганизация“, предполага, че няма преки пътища или бързи пътища в това пътуване на мозъчна адаптация. Идеята за бързо отключване на скрит мозъчен потенциал или използване на огромни неизползвани резерви е по-скоро пожелателно мислене, отколкото реалност. Разбирането на истинската природа и границите на пластичността на мозъка е от решаващо значение, както за определяне на реалистични очаквания за пациентите, така и за насочване на клиничните лекари в техните рехабилитационни подходи. Способността на мозъка да се адаптира, макар и невероятна, е ограничена от присъщи ограничения. Признаването на това ни помага да оценим упоритата работа зад всяка история за възстановяване и да адаптираме стратегиите си съответно. Далеч от това да е царство на магически трансформации, пътят към невропластичността е път на отдаденост, устойчивост и постепенен напредък.
Тази статия е публикувана за първи път в Scientific American. © ScientificAmerican.com. Всички права запазени. Последвай TikTok и Instagram, х и Facebook.