Naše vize, stejně jako všechny ostatní smysly, je poddajná a variabilní v závislosti na zkušenosti. Vezměme si například případy, kdy lidé, kteří jsou zbaveni jednoho smyslu, zažívají kompenzační nárůst v jiných - například jsou zesíleni slepí, dotyk a sluch. S pomocí moderních metod neurovědci přesvědčivě dokázali, že nervové okruhy mozku se fyzicky mění: smyslová centra jsou uspořádána tak, aby hledala účinnou rovnováhu mezi možnostmi dostupných nervových zdrojů a požadavky na ně přicházejícími smyslovými dojmy. Výzkum tohoto jevu ukazuje, že některé senzorické zóny mají přirozený sklon k určitým funkcím, ale také jasně ukazují plasticitu vyvíjejícího se mozku.
Vezměte krysu, která je slepá od narození, řekněme kvůli poškození obou sítnic. Jak vyroste, naučíte ji procházet bludištěm. Pak lehce poškodíte její vizuální kůru. Znovu spustíte krysu do bludiště a porovnáte čas, který trvalo před operací a po ní. Poškození zrakové kůry by v zásadě nemělo ovlivnit schopnost slepé krysy procházet bludištěm. Klasickým experimentálním zjištěním, které provedl Carl Lashley a jeho kolegové před desítkami let, je však to, že krysa tuto úlohu horší: očividně se do procesu investuje její vizuální kůra, i když nevíme jak.
Zhruba ve stejnou dobu lékaři hlásili dva typy vývojové slepoty. V první variantě pacient, jehož jedno oko bylo slepé od narození kvůli katarakte nebo vzácnému onemocnění víček, po odstranění tohoto anatomického problému zůstal slepý nebo téměř slepý k tomuto oku - něco bránilo jeho nervovým drahám ve správném připojení. Druhá možnost se týkala dětí s vrozeným šilháním: když vyrostli, jedno z očí velmi často přestalo fungovat - tzv. „Líné oko“, vědecky - amblyopie. Oko opravdu neoslepne - jeho sítnice funguje - ale člověk to nevidí.
Průkopníci vize David Hubel a Thorsten Wiesel, kteří objevili principy zpracování obrazu ve vizuální kůře (a za to obdrželi Nobelovu cenu), experimenty se zvířaty objasnili neurologický základ amblyopie. Synapse spojující sítnicové buňky s centrálním nervovým systémem jsou během kritického období raného života docela poddajné. Pokud kortikální neurony obdrží mnoho informací od jednoho oka a nedostanou od druhého, pak axony představující první oko zachytí všechny synaptické prostory na kortikálních neuronech. Současně druhé oko zůstává funkční, ale bez spojení s neurony kortexu.
Za normálních okolností jsou snímky z obou očí zaznamenávány téměř dokonale a stejné místo ve vizuální scéně stimuluje jednu skupinu kortikálních neuronů. Ale když Hubel a Wiesel uměle „křivili“oči mladých zvířat hranolem, který posunul viditelný obraz, obrazy z obou očí se nespojily správně ve stejném cíli mozku. Se strabismem člověk vidí dva oddělené a protichůdné obrazy. Mozek je nucen zvolit jedno oko. Současně jsou potlačeny spoje druhého - nejprve dočasně, poté trvale a oko je funkčně slepé.
Jiný rafinovaný experiment ukazuje jiný druh reorganizace kortikálních reakcí. Retinální „mapa“je rozložena na vizuální kůře - je samozřejmě zkreslena vlnitostí povrchu kůry, nicméně je snadné zajistit, aby sousední body na sítnici byly promítnuty na sousední body na vizuální kůře a uspořádaly na ni určitý druh vizuální scény. Charles Gilbert z Rockefellerovy univerzity bezbolestně spálil malou díru v opičí sítnici laserem bezbolestně, pak ji zaznamenal z vizuální kůry, aby viděl, jak reagovala kortikální mapa. Nejprve v něm byla díra, která odpovídá díře v sítnici. Ale po chvíli se přilehlé oblasti kůry přesunuly a obsadily uvolněný prostor: sousední oblasti sítnice nyní komunikovaly s kortikálními neurony, které by normálně reagovaly na poškozenou oblast.
To neznamená, že byla obnovena vize poškozené oblasti sítnice. Pokud je postižena vaše sítnice, nikdy neuvidíte nic zničeného - teď máte slepé místo. Ale i když mozek není schopen kompenzovat díru v sítnici, oblast kolem ní bude „vlastnit“více kortikálních neuronů než dříve. Můžeme říci, že příroda tak brání kortikální nečinnosti: věčná nečinnost části kůry, která přestala přijímat signály z přírodního zdroje, je nepřípustným luxusem, takže časem začne funkčně poskytovat neporušená spojení.
Propagační video:
Silné důkazy o plasticitě mozku přišly ze skenování mozkové aktivity lidí, kteří se narodili slepí. Když slepí dobrovolníci ve skeneru používali prsty ke čtení Braillova písma, byla aktivní mozková primární vizuální kůra, která normálně zpracovává vizuální signály. Nějakým způsobem zpracování taktických informací obsadilo nevyužité vizuální centrum.
Dalším nápadným příkladem jsou houslisté. Při hraní na housle provádíte zametací pohyby jednou rukou, sklonením se podél strun a druhou velmi jemnými pohyby, zatlačením na struny v přesně definovaných bodech na krku - velmi rychle, pokud jste dobrým houslistou, a překvapivě rychle, pokud jste hvězdou. Mimořádná výzva pro rychlost a přesnost! Profesionální houslisté praktikují tato hnutí po mnoho hodin každý den. A to se odráží ve fyzickém umístění spojení v jejich mozku. Pohyby prstů jsou řízeny specifickou oblastí mozku a u houslistů se rozšiřuje - díky sousední mozkové tkáni s vlastními funkcemi. Ale to platí pouze pro barovou ruku. Stejná oblast na druhé straně mozku, která ovládá skloněnou ruku, se neroztahuje, protože pohyby této ruky jsou relativně hrubé.
Opačná situace - deprivace místo nadužívání - byla také studována v laboratoři. Kočky chované ve tmě ztratily schopnost správně kombinovat obrázky z obou očí. Ostatní kočky byly chovány v takových podmínkách, že viděly pouze svislé nebo vodorovné pruhy: v primární vizuální kůře měly abnormálně velké množství neuronů naladěných na svislou a vodorovnou. Další skupina koček vyrostla v temné místnosti osvětlené velmi krátkými světelnými záblesky: taková zvířata mohla vidět, ale nevnímala pohyb, protože jejich sítnice neměly čas zaznamenávat pohyby objektů během záblesků a v jejich kůře nebyly žádné neurony, které by selektivně reagovaly na pohyb v různými směry.
To vše naznačuje kujnost vznikajících senzorických systémů. Ale co když člověk vyroste bez zraku? Neuropsycholog Donald Hebb předpověděl, že vizi lze do značné míry naučit. Komplexní vjemy se vytvářejí na základě zkušeností, sdružováním a podle jeho názoru by k tomu mělo dojít v raném věku, než mozek ztratí schopnost vytvářet nová nezbytná shromáždění. Jeho myšlenka byla v zásadě správná: hodně záleží na vizuální zkušenosti. Závěr, že k tomu dochází v mladém věku, se však zdá být jen částečně správný.
Důkazy pocházejí z experimentů s lidmi, kteří se narodili slepí a později obdarovaní zrakem. Pavan Sinha z Massachusetts Institute of Technology se během návštěvy své vlasti dozvěděl, že v indických vesnicích žije asi 300 tisíc dětí s hustou vrozenou katarakta. U těchto dětí je oční čočka nahrazena zakalenou vláknitou tkání. Katarakta umožňuje průchod světla a umožňuje jej odlišit od tmy, ale není třeba mluvit o pohledu na detaily. S úžasnou kombinací vědy a humanismu uspořádal Sinha program, jak tyto děti najít a transportovat do Nového Dillí, kde chirurgové v moderní nemocnici nahradili čočky umělými analogy (stejná operace šedého zákalu se provádí u mnoha starších lidí).
Sinhův tým testoval vidění mladých pacientů před operací, bezprostředně po operaci a po měsících či letech. Po odstranění šedého zákalu se zrak dětí rychle nezotavil. Svět se jim zpočátku zdál mlhavý a vágní. Postupem času však začali jasně vidět a po několika měsících už dokázali rozlišit detaily, a nejen rozlišit světlo od tmy. Mnozí nyní mohli chodit bez bílé hůlky, jezdit na kole na přeplněné ulici, poznávat přátele a rodinu, chodit do školy a dělat další vidění.
Přesto se zdá, že nikdy nedosáhli dokonalé vize. Jeho závažnost zůstala pod normálem i po měsících tréninku. Jeden pacient řekl, že dokáže číst novinové titulky, ale ne drobný tisk. Jiní měli potíže se specifickými vizuálními úkoly, jako je rozeznání dvou překrývajících se tvarů zvlášť. Vidění tak může být obnoveno, ale plasticita vizuálního systému není neomezená.
Dalším důkazem je práce zvláštních oblastí dolního spánkového laloku, které reagují výhradně na obličeje jako vizuální podnět, tzv. „Obličejové skvrny“(vřetenovité obličejové zóny). Skutečnost, že jsou stabilně na stejných místech u různých lidí (nebo opic), naznačuje, že jsou přirozeně zabudováni do mozku. Jak se indické děti naučily vidět, jejich mozková aktivita prošla změnami: okamžitě po odstranění katarakty byla reakce na vizuální podněty, včetně obrazů tváří, nevyzpytatelná, rozptýlená po mozkové kůře, ale brzy ustoupila řadě skvrn, které byly umístěny v jejich normálních polohách. … To ukazuje, že mozek předem věděl, kde by měly být obličejové skvrny, a naznačuje to určité předurčení vizuálních struktur.
V roce 2017 Margaret Livingston a další z Harvard Medical School zveřejnili výsledky robustního a elegantního experimentu senzorické nervové plasticity. Od narození chovali makaky tak, že nikdy neviděli tváře. Ani člověk, ani lidoop, ani žádná jiná osoba. O opice se pečovalo s láskou, ale experimentátoři vždy nosili svářečskou masku, aby s nimi mohli komunikovat.
Jinak vyrostli makakové ve zcela normálním vizuálním světě: v kleci a ve zbytku místnosti viděli všechno; viděl trup experimentu, paže a nohy; viděl kojeneckou láhev, ze které byly krmeny. Slyšeli obvyklé zvuky opice. Jediné, co neviděli, byly tváře. Makakové se zpravidla vyvíjeli z větší části, a když byli zavedeni do hejna, úspěšně začali komunikovat se svými příbuznými a úspěšně integrováni do opičí společnosti.
Experti testovali mozkovou aktivitu makaků prezentováním různých vizuálních podnětů, včetně tváří. Jak jste možná uhodli, vyrostli bez mozkových tváří. Je pozoruhodné, že ty oblasti dočasného laloku, které by normálně sloužily k rozpoznání tváře, místo toho reagovaly na obrázky rukou. V běžném sociálním prostředí jsou nejdůležitějšími vizuálními objekty primáta obličeje. Tváří v tvář hněvu, strachu, nepřátelství, lásce a všem dalším emočním informacím, které jsou důležité pro přežití a prosperitu. Zjevně je druhým nejdůležitějším ekologickým detailem primáta ruce: ruce opic a ruce experimentátorů, kteří je krmili a zvedli.
Přestože se jejich „obličejová“místa změnila na „krotká“, tato náhrada se do jisté míry stala plastickou. Asi šest měsíců poté, co makakům bylo umožněno vidět obličeje experimentátorů a dalších opic, neurony v těchto oblastech mozku postupně získávaly receptivitu k obličejům. Je zřejmé, že tváře přinášejí tolik důležité informace, že jsou schopny znovu zachytit oblasti mozku, které byly dříve zachyceny rukama.
Výňatek z knihy „Víme to, když to vidíme“amerického neurovědce a oftalmologa Richarda Maslanda (1942–1919)