Viziunea noastră, ca toate celelalte simțuri, este maleabilă și variabilă în funcție de experiență. Luăm, de exemplu, acele cazuri în care persoanele private de un singur simț au o creștere compensatorie la altele - de exemplu, la orb, simțul atingerii și auzului sunt accentuate. Cu ajutorul metodelor moderne, neurocienții au dovedit în mod convingător că circuitele neuronale ale creierului se schimbă fizic: centrii senzoriali sunt rearanjați în căutarea unui echilibru eficient între capacitățile resurselor neuronale disponibile și cerințele pentru acestea prin impresii senzoriale primite. Cercetările asupra acestui fenomen arată că unele zone senzoriale au o tendință naturală spre anumite funcții, dar demonstrează în mod clar plasticitatea creierului în curs de dezvoltare.
Luați un șobolan care este orb de la naștere, spuneți din cauza deteriorării ambelor retine. Pe măsură ce crește, o înveți să treacă prin labirint. Apoi îi afectezi ușor cortexul vizual. Vă lansați din nou șobolanul în labirint și comparați timpul necesar înainte de operație și după. În principiu, deteriorarea cortexului vizual nu ar trebui să afecteze capacitatea unui șobolan orb de a naviga într-un labirint. Însă descoperirea experimentală clasică făcută de Carl Lashley și colegii săi în urmă cu zeci de ani este că șobolanul face mai rău în sarcină: aparent, cortexul său vizual este investit în acest proces, deși nu știm cum.
Aproximativ în același timp, medicii au raportat două tipuri de orbire de dezvoltare. În prima variantă, un pacient al cărui un ochi a fost orb de la naștere din cauza cataractei sau a unei boli de pleoape rare, după eliminarea acestei probleme anatomice, a rămas orb sau aproape orb de acest ochi - ceva a împiedicat căile sale neuronale să se conecteze corect. A doua opțiune a implicat copiii cu picior congenital: când au crescut, unul dintre ochi a încetat foarte des să funcționeze - așa-numitul „ochi leneș”, științific - ambliopia. Ochiul nu prea este orb - retina ei funcționează - dar persoana nu o vede.
Pionierii viziunii, David Hubel și Thorsten Wiesel, care au descoperit principiile procesării imaginilor în cortexul vizual (și au primit un premiu Nobel pentru asta), în experimente cu animale, au clarificat baza neurologică a ambliopiei. Sinapsele care leagă celulele retinei de sistemul nervos central sunt destul de maleabile într-o perioadă critică la începutul vieții. Dacă neuronii corticali primesc o mulțime de informații de la un ochi și nu primesc de la celălalt, atunci axonii reprezentând primul ochi captează toate spațiile sinaptice de pe neuronii corticali. În același timp, cel de-al doilea ochi rămâne funcțional, dar fără conexiuni cu neuronii cortexului.
În condiții normale, imaginile din ambii ochi sunt înregistrate aproape perfect și același loc în scena vizuală stimulează un grup de neuroni corticali. Dar, când Hubel și Wiesel au „strâmbat” artificial ochii animalelor tinere cu o prismă care a schimbat imaginea vizibilă, imaginile din cei doi ochi nu au convergent în mod corespunzător la aceeași destinație a creierului. Cu strabismul, o persoană vede două imagini separate și contradictorii. Creierul este obligat să aleagă un ochi. În același timp, conexiunile celei de-a doua sunt suprimate - mai întâi temporar, apoi permanent și ochiul devine orb funcțional.
Un alt experiment artistic demonstrează un alt tip de reorganizare a reacțiilor corticale. „Harta” retinală este așezată pe cortexul vizual - desigur, este distorsionată de ondularea suprafeței cortexului, cu toate acestea, este ușor să vă asigurați că punctele vecine de pe retină sunt proiectate pe punctele vecine de pe cortexul vizual, organizând un fel de hartă a scenei vizuale pe ea. Charles Gilbert de la Universitatea Rockefeller a ars fără durere o gaură minusculă în retina unei maimuțe cu un laser fără durere, apoi a înregistrat-o din cortexul vizual pentru a vedea cum a reacționat harta corticală. La început, a fost o gaură în ea, corespunzătoare găurii din retină. Dar, după un timp, zonele adiacente ale cortexului s-au mutat și au ocupat spațiul vacant: zonele vecine ale retinei comunicau acum cu neuronii corticali, care ar reacționa în mod normal la zona deteriorată.
Aceasta nu înseamnă că viziunea zonei deteriorate a retinei a fost restaurată. Dacă retina dvs. este afectată, nu veți vedea niciodată nimic distrus - acum aveți un loc orb. Dar chiar dacă creierul nu poate compensa gaura retinei, zona din jurul său va „deține” mai mulți neuroni corticali decât înainte. Putem spune că natura împiedică astfel mângâierea corticală: inactivitatea eternă a unei secțiuni a cortexului care a încetat să mai primească semnale de la o sursă naturală este un lux imperceptibil, astfel încât, în timp, începe să ofere funcțional conexiuni intacte.
Video promotional:
Dovada puternică a plasticității creierului a provenit din scanările activității cerebrale a persoanelor care s-au născut orbe. Când voluntarii orbi din scaner își foloseau degetele pentru a citi Braille, cortexul vizual primar al creierului, care în mod normal procesează semnale vizuale, era activ. Cumva, procesarea informațiilor tactile a ocupat un centru vizual neutilizat.
Un alt exemplu izbitor sunt violonistii. În timp ce cântați la vioară, efectuați mișcări de măturare cu o mână, înclinați-vă de-a lungul corzilor și o serie de mișcări foarte subtile cu cealaltă mână, apăsând coardele în puncte bine definite de pe gât - foarte repede dacă sunteți un bun violonist și surprinzător de rapid dacă sunteți o stea. O provocare extraordinară pentru viteză și precizie! Violonistii profesionisti practica aceste miscari timp de multe ore in fiecare zi. Și acest lucru se reflectă în locația fizică a conexiunilor din creierul lor. Mișcările degetelor sunt controlate de o zonă specifică a creierului, iar la violinisti se extinde - datorită țesutului cerebral vecin cu propriile funcții. Dar acest lucru este valabil doar pentru mâna barului. Aceeași zonă din partea cealaltă a creierului care controlează mâna arcuită nu se extinde, deoarece mișcările acestei mâini sunt relativ grosiere.
Situația opusă - privarea în loc de suprautilizare - a fost studiată și în laborator. Pisicile crescute în întuneric și-au pierdut capacitatea de a combina corect imaginile din ambii ochi. Alte pisici au fost crescute în astfel de condiții încât au văzut doar dungi verticale sau orizontale: în cortexul vizual primar, au avut un număr anormal de mare de neuroni, reglați pe verticală și respectiv pe orizontală. Un alt grup de pisici au crescut într-o cameră întunecată iluminată de licăriri de lumină foarte scurte: astfel de animale puteau vedea, dar nu percepeau mișcare, deoarece retinele lor nu aveau timp să înregistreze mișcările obiectelor în timpul sclipirilor și nu existau neuroni în cortexul lor care să reacționeze selectiv la mișcarea din direcții diferite.
Toate acestea indică maleabilitatea sistemelor senzoriale emergente. Dar dacă o persoană crește fără vedere deloc? Neuropsihologul Donald Hebb a prezis că viziunea poate fi în mare parte învățată. Percepțiile complexe se formează prin experiență, prin asociere și, după părerea sa, acest lucru ar trebui să se întâmple la o vârstă fragedă, înainte ca creierul să își piardă capacitatea de a forma noi asamblări necesare. Practic, ideea lui era corectă: foarte mult depinde de experiența vizuală. Cu toate acestea, concluzia că acest lucru apare la o vârstă fragedă pare a fi doar parțial corectă.
Dovada provine din experimente cu oameni care s-au născut orbi și mai târziu înzestrați cu vederea. Pavan Sinha de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts, în timpul unei vizite în patria sa, a aflat că aproximativ 300.000 de copii cu cataracte congenitale dense trăiesc în satele din India. La acești copii, lentila ochiului este înlocuită de un țesut fibros tulbure. O cataractă permite trecerea luminii și vă permite să o distinge de întuneric, dar nu este necesar să vorbim despre privirea detaliilor. Îmbinând strălucitor știința cu umanismul, Sinha a organizat un program pentru a găsi și transporta acești copii la New Delhi, unde chirurgii dintr-un spital modern și-au înlocuit lentilele cu analogi artificiali (aceeași operație de cataractă se face și pentru mulți vârstnici).
Echipa Sinha a testat viziunea pacienților tineri înainte de operație, imediat după operație și luni sau ani mai târziu. După ce cataracta a fost îndepărtată, viziunea copiilor nu s-a recuperat rapid. La început, lumea li s-a părut haioasă și vagă. Însă, în timp, au început să vadă clar și, după câteva luni, au putut deja să distingă detaliile și nu doar să distingă lumina de întuneric. Mulți au putut acum să meargă fără trestie albă, să meargă cu bicicleta pe o stradă aglomerată, să cunoască prieteni și familie, să participe la școală și să se angajeze în alte activități văzute.
Cu toate acestea, se pare că nu au atins niciodată o viziune perfectă. Gravitatea sa a rămas sub normal chiar și după luni de antrenament. Un pacient a spus că poate citi titlurile ziarului, dar nu și tipăritul. Alții au avut dificultăți cu sarcini vizuale specifice, cum ar fi recunoașterea a două forme care se suprapun separat. Astfel, viziunea poate fi restaurată, dar plasticitatea sistemului vizual nu este nelimitată.
O altă dovadă în acest sens este activitatea zonelor speciale ale lobului temporal inferior, care răspund exclusiv fețelor ca stimul vizual - așa-numitele „pete faciale” (zone faciale în formă de fus). Faptul că se găsesc stabil în aceleași locuri la diferite persoane (sau maimuțe) sugerează că sunt încorporate în mod natural în creier. După cum au învățat copiii indieni, activitatea creierului a suferit modificări: imediat după îndepărtarea cataractei, reacția la stimuli vizuali, inclusiv imagini ale fețelor, a fost dezordonată, împrăștiată în cortexul cerebral, dar în curând a fost înlocuită cu o serie de pete care au fost localizate în pozițiile lor normale. … Acest lucru arată că creierul știa dinainte unde ar trebui să fie petele faciale și indică o anumită predeterminare a structurilor vizuale.
În cele din urmă, în 2017, Margaret Livingston și alții de la Harvard Medical School au publicat rezultatele unui experiment solid și elegant privind plasticitatea neuronală senzorială. Au crescut macacii de la naștere în așa fel încât nu au văzut niciodată fețe. Nici om, nici maimuță, nici altă persoană. Maimuțele erau îngrijite cu dragoste, dar experimentatorii purtau de fiecare dată o mască de sudură pentru a comunica cu ei.
Altfel, macacii au crescut într-o lume vizuală complet normală: puteau vedea totul în cușca lor și în restul camerei; putea vedea torsul, brațele și picioarele experimentatorului; putea vedea biberonul din care erau hrăniți. Auzeau sunetele obișnuite ale unui pachet maimuță. Singurul lucru pe care nu-l puteau vedea erau chipurile. Macacii s-au dezvoltat normal, în cea mai mare parte, și când au fost introduși în turmă, au început cu succes să comunice cu rudele lor și s-au integrat cu succes în societatea maimuței.
Experimentatorii au testat activitatea cerebrală a macacii, prezentându-le cu diverse stimuli vizuali, inclusiv fețe. După cum ați putut ghici, au crescut fără pete faciale în creier. Este de remarcat faptul că acele zone ale lobului temporal, care ar servi în mod normal pentru recunoașterea feței, au reacționat în schimb la imaginile mâinilor. Într-un mediu social normal, cele mai importante obiecte vizuale pentru un primat sunt fețele. Fețele semnalează furie, teamă, ostilitate, iubire și toate celelalte informații emoționale care sunt importante pentru supraviețuire și prosperitate. Aparent cel de-al doilea detaliu de mediu cel mai important pentru un primat este mâinile: mâinile proprii ale maimuțelor și mâinile experimentatorilor care le-au hrănit și le-au crescut.
Deși petele lor „faciale” s-au transformat în cele „îmblânzite”, această înlocuire s-a dovedit a fi într-o anumită măsură plastică. La aproximativ șase luni după ce macacii au fost lăsați în cele din urmă să vadă fețele experimentatorilor și ale altor maimuțe, neuronii din aceste zone ale creierului au recăpătat treptat receptivitatea la fețe. Evident, fețele transmit atât de multe informații importante încât sunt capabile să recupereze zone ale creierului care au fost anterior capturate de mâini.
Extras din cartea „O știm când o vedem” de neuroștiințistul și oftalmologul american Richard Masland (1942-2019)
