Visiomme, kuten kaikki muut aistit, on muokattavissa ja vaihteleva kokemuksesta riippuen. Otetaan esimerkiksi ne tapaukset, joissa yhdestä aistista puuttuvilla ihmisillä on kompensoiva lisäys toisissa - esimerkiksi sokeissa, kosketus- ja kuulotunnet ovat terävöityneet. Nykyaikaisten menetelmien avulla neurotieteilijät ovat vakuuttuneesti todistaneet, että aivojen hermostopiirit muuttuvat fyysisesti: aistikeskukset järjestetään uudelleen etsittäessä tehokasta tasapainoa käytettävissä olevien hermoresurssien mahdollisuuksien ja saapuvien aistivaikutelmien asettamien vaatimusten välillä. Tämän ilmiön tutkimus osoittaa, että joillakin aistivyöhykkeillä on luonnollinen taipumus tiettyihin toimintoihin, mutta ne osoittavat myös selvästi kehittyvien aivojen plastilisuuden.
Ota rotta, joka on sokea syntymästään saakka, sanoen molempien verkkokalvojen vaurioiden vuoksi. Kun hän kasvaa, opetat häntä käymään labyrintin läpi. Sitten vaurioitat kevyesti hänen visuaalista kuortaan. Laitat rotan jälleen labyrinttiin ja vertaa aikaa, joka kului ennen leikkausta ja sen jälkeen. Periaatteessa visuaalisen aivokuoren vaurioitumisen ei pitäisi vaikuttaa sokean rotan kykyyn navigoida sokkelo. Mutta Carl Lashleyn ja hänen kollegoidensa vuosikymmeniä sitten tekemä klassinen kokeellinen havainto on, että rotta menee huonommin tehtävänsä suhteen: ilmeisesti sen visuaalinen aivokuori on sijoitettu prosessiin, vaikka emme tiedä miten.
Noin samaan aikaan lääkärit ilmoittivat kahdentyyppisestä kehityssokeudesta. Ensimmäisessä vaihtoehdossa potilas, jonka toinen silmä oli sokea syntymästään kaihien tai harvinaisen silmäluomen sairauden takia, tämän anatomisen ongelman poistamisen jälkeen, pysyi silti sokeana tai melkein sokeana silmälle - jokin esti sen hermosolujen yhdistymisen oikein. Toinen vaihtoehto sisälsi synnynnäisiä rynnäkkölapsia: kun he kasvoivat, yksi silmistä lopetti usein toimintansa - ns. "Laiska silmä", tieteellisesti - ambliopia. Silmä ei oikeastaan mene sokeaksi - sen verkkokalvo toimii, mutta henkilö ei näe sitä.
Vision pioneerit David Hubel ja Thorsten Wiesel, jotka löysivät kuvankäsittelyn periaatteet visuaalisessa aivokuoressa (ja saivat siitä Nobel-palkinnon) eläinkokeissa, selkiivät amblyopian neurologista perustaa. Verkkokalvon soluja keskushermostoon yhdistävät synapsit ovat melko muovattavia kriittisen ajanjakson aikana varhaisessa vaiheessa. Jos aivokuoren hermosolut vastaanottavat paljon tietoa yhdeltä silmältä eivätkä vastaanota toiselta, silloin ensimmäistä silmää edustavat aksonit vangitsevat kaikki aivokuoren hermosolujen synaptiset tilat. Samanaikaisesti toinen silmä pysyy toiminnallisena, mutta ilman yhteyksiä aivokuoren hermoihin.
Normaaliolosuhteissa molemmat silmät tallennetaan melkein täydellisesti, ja sama kohta visuaalisessa kohtauksessa stimuloi yhtä ryhmää aivokuoren hermoja. Mutta kun Hubel ja Wiesel "kiskottivat" nuorten eläinten silmiä keinotekoisesti prismalla, joka muutti näkyvää kuvaa, kahden silmän kuvat eivät lähentyneet kunnolla samassa aivojen määräpaikassa. Strabismus-sovelluksella ihminen näkee kaksi erillistä ja ristiriitaista kuvaa. Aivot pakotetaan valitsemaan yksi silmä. Samanaikaisesti toisen kytkennät vaimennetaan - ensin väliaikaisesti, sitten pysyvästi, ja silmä muuttuu toiminnallisesti sokeaksi.
Toinen taitava kokeilu osoittaa aivokuoren reaktioiden erilaista uudelleenorganisointia. Verkkokalvon”kartta” on asetettu visuaaliselle aivokuorelle - tietysti sen vääristää aivokuoren pinnan aaltoisuus; silti on helppo varmistaa, että verkkokalvon naapuripisteet heijastuvat visuaalisen aivokuoren naapuripisteisiin järjestämällä siihen eräänlainen visuaalinen kohtauskartta. Charles Gilbert Rockefeller-yliopistosta poltti kivuttomasti pienen aukon apinan verkkokalvosta kivuttomasti laserilla, sitten tallensi sen visuaalisesta aivokuoresta nähdäkseen kuinka kortikaalinen kartta reagoi. Aluksi siinä oli reikä, joka vastaa verkkokalvon reikää. Mutta jonkin ajan kuluttua aivokuoren naapurialueet siirtyivät yli ja käyttivät vapautuneen tilan: verkkokalvon naapurialueet olivat nyt yhteydessä aivokuoren hermoihin, jotka yleensä reagoivat vaurioituneelle alueelle.
Tämä ei tarkoita, että verkkokalvon vaurioituneen alueen visio palautui. Jos verkkokalvollesi on vaikutusta, et koskaan näe mitään tuhoutunutta - siellä on nyt sokea piste. Mutta vaikka aivot eivät pysty kompensoimaan verkkokalvon reikää, sen ympärillä oleva alue "omistaa" enemmän kortikaalisia hermosoluja kuin ennen. Voimme sanoa, että luonto estää siten aivokuoren joutumattomuuden: Kuoren osan ikuinen toimimattomuus, joka on lakannut vastaanottamasta signaaleja luonnollisesta lähteestä, on kielletty ylellisyys, niin että ajan myötä se alkaa tarjota toiminnallisesti ehjiä yhteyksiä.
Mainosvideo:
Vahvat todisteet aivojen plastilisuudesta tulivat sokeana syntyneiden ihmisten aivojen toiminnan tarkistuksista. Kun skannerin sokeat vapaaehtoiset käyttivät sormeaan pistekirjoituksen lukemiseen, aivojen ensisijainen visuaalinen aivokuori, joka normaalisti käsittelee visuaalisia signaaleja, oli aktiivinen. Jotenkin tunto-informaation käsittely on käyttänyt käyttämätöntä visuaalista keskusta.
Toinen silmiinpistävä esimerkki on viulistit. Viulua soittaessasi teet lakaistaan liikkeitä yhdellä kädellä, kumartuen jousia pitkin ja toisella kädellä sarjan erittäin hienovaraisia liikkeitä, painatkoa jousia kaulan määritellyissä kohdissa - erittäin nopeasti, jos olet hyvä viulisti, ja yllättävän nopeasti, jos olet tähti. Erinomainen haaste nopeudelle ja tarkkuudelle! Ammattimaiset viulistit harjoittavat näitä liikkeitä useita tunteja päivittäin. Ja tämä heijastuu niiden aivojen yhteyksien fyysisessä sijainnissa. Aivojen tietty alue hallitsee sormen liikkeitä, ja viulistimissa se laajenee - naapurimaiden aivokudoksen ansiosta, jolla on omat toiminnot. Mutta tämä pätee vain baarikäteen. Sama alue aivojen toisella puolella, joka ohjaa kumartuvaa kättä, ei laajene, koska tämän käden liikkeet ovat suhteellisen karkeita.
Laboratoriossa on tutkittu myös päinvastaista tilannetta - riistämistä liikakäytön sijasta. Pimeässä kasvatetut kissat ovat menettäneet kyvyn yhdistää molemmat silmät oikein. Muita kissoja kasvatettiin sellaisissa olosuhteissa, että he näkivät vain pysty- tai vaakaraidat: primaarisessa visuaalisessa aivokuoressa heillä oli epänormaalin suuri määrä neuroneja, jotka oli viritetty pystysuoraan ja vaakasuoraan. Toinen kissaryhmä kasvoi pimeässä huoneessa, jota valaisivat hyvin lyhyet valovälit: sellaiset eläimet näkivät, mutta eivät havainneet liikettä, koska niiden verkkokalvolla ei ollut aikaa rekisteröidä esineiden liikkeitä välähdysten aikana ja heidän kuoressaan ei ollut neuroneja, jotka reagoivat selektiivisesti liikkumiseen eri suuntiin.
Kaikki tämä osoittaa syntyvien aistijärjestelmien muovattavuutta. Mutta entä jos ihminen kasvaa näkemättä ollenkaan? Neuropsykologi Donald Hebb ennusti, että näkö voidaan oppia suurelta osin. Monimutkaiset käsitykset muodostuvat kokemuksen kautta, yhdistymisellä, ja hänen mielestään tämän pitäisi tapahtua varhaisessa iässä, ennen kuin aivot ovat menettäneet kykynsä muodostaa uusia tarvittavia kokoonpanoja. Periaatteessa hänen ajatuksensa oli oikea: paljon todella riippuu visuaalisesta kokemuksesta. Päätelmä, että tämä tapahtuu nuorena, näyttää kuitenkin olevan vain osittain oikea.
Todisteet tulevat kokeista ihmisten kanssa, jotka ovat syntyneet sokeina ja myöhemmin lahjakkaita näkökyvystä. Pavan Sinha Massachusetts Institute of Technologystä vieraili kotimaassaan vieraillessaan, että Intian kylissä asuu noin 300 tuhatta synnynnäistä kaihia koskevaa lasta. Näillä lapsilla silmän linssi korvataan samealla kuitukudoksella. Kaihi antaa valon kulkea läpi ja antaa sinun erottaa se pimeydestä, mutta yksityiskohtien tarkastelemisesta ei tarvitse puhua. Yhdistämällä tieteen ja humanismin loistavasti, Sinha järjesti ohjelman näiden lasten löytämiseksi ja kuljettamiseksi New Delhiin, missä nykyaikaisen sairaalan kirurgit korvasivat linssinsä keinotekoisilla analogeilla (sama kaihileikkaus tehdään monille vanhuksille).
Sinhan joukkue testasi nuorten potilaiden näön ennen leikkausta, heti leikkauksen jälkeen ja kuukausia tai vuosia myöhemmin. Kaihimen poistamisen jälkeen lasten näkö ei parantunut nopeasti. Aluksi maailma näytti heiltä samea ja epämääräinen. Mutta ajan myötä he alkoivat nähdä selvästi, ja muutaman kuukauden kuluttua he pystyivät jo erottamaan yksityiskohdat eikä vain erottamaan valoa pimeydestä. Monet pystyivät nyt kävelemään ilman valkoista sokeriruokaa, ajamaan polkupyörällä tungosta kadulla, tuntemaan ystäviä ja perheenjäseniä, käymään koulussa ja tekemään muita nähtävyyksiä.
Silti he eivät koskaan näytä saavuttaneen täydellistä näkemystä. Sen vakavuus pysyi normaalin alapuolella jopa kuukausien harjoittelujakson jälkeen. Yksi potilas kertoi voivansa lukea sanomalehtien otsikoita, mutta ei hienopainoa. Toisilla oli vaikeuksia tiettyjen visuaalisten tehtävien kanssa, kuten kahden päällekkäisen muodon tunnistaminen erikseen. Siten visio voidaan palauttaa, mutta visuaalisen järjestelmän plastisus ei ole rajaton.
Toinen todiste tästä on alemman ajallisen keuran erityisalueiden, jotka reagoivat yksinomaan kasvoihin visuaalisena ärsykkeenä, toiminta - ns. "Kasvopisteet" (karan muotoiset kasvoalueet). Se tosiasia, että niitä löytyy vakaasti samoista paikoista eri ihmisillä (tai apinoilla), viittaa siihen, että ne ovat upotettuina luonnollisesti aivoihin. Kuten intialaiset lapset oppivat näkemään, heidän aivotoimintansa muuttuivat: heti kaihimen poistamisen jälkeen reaktio visuaalisiin ärsykkeisiin, mukaan lukien kasvojen kuvat, oli häiriintynyt, hajallaan koko aivokuoressa, mutta pian se korvattiin sarjalla täpliä, jotka sijaitsivat heidän normaalissa asennossaan. … Tämä osoittaa, että aivot tiesivät etukäteen, missä kasvopisteiden tulisi olla, ja osoittaa visuaalisten rakenteiden tietyn ennalta määrätyn määrän.
Lopuksi vuonna 2017 Margaret Livingston ja muut Harvard Medical Schoolista julkaisivat tulokset kiinteästä ja tyylikästä kokeesta aistien hermosto plastillisuudesta. He kasvattivat makakkeja syntymästä alkaen niin, etteivät he koskaan nähneet kasvoja. Ei ihminen, ei apina, eikä kukaan muu henkilö. Apinoita hoidettiin rakkaudella, mutta kokeilijat käyttivät joka kerta hitsausmaskia kommunikoidakseen heidän kanssaan.
Muuten makakit kasvoivat täysin normaalissa visuaalisessa maailmassa: he näkivät kaiken häkissään ja muussa huoneessa; näki kokeilijan vartalon, kädet ja jalat; näki pullon, josta heitä syötettiin. He kuulivat apinapakkauksen tavalliset äänet. Ainoa asia, jota he eivät voineet nähdä, olivat kasvot. Makkakit kehittyivät yleensä suurimmaksi osaksi normaalisti, ja kun heidät johdettiin parveen, he alkoivat menestyksekkäästi kommunikoida sukulaistensa kanssa ja integroida onnistuneesti apinayhteiskuntaan.
Kokeilijat testasivat makakkien aivoaktiivisuutta esittämällä heille erilaisia näköärsykkeitä, mukaan lukien kasvot. Kuten ehkä arvasit, he varttuivat aivoissa ilman kasvojen laikkuja. On huomionarvoista, että ajallisen keilan ne alueet, jotka normaalisti toimisivat kasvojen tunnistamiseen, reagoivat sen sijaan käsien kuvaan. Normaalissa sosiaalisessa ympäristössä kädellisen tärkeimmät visuaaliset esineet ovat kasvot. Kasvot osoittavat vihaa, pelkoa, vihamielisyyttä, rakkautta ja kaikkea muuta emotionaalista tietoa, joka on tärkeä selviytymisen ja vaurauden kannalta. Ilmeisesti kädellisten toiseksi tärkein ympäristötieto on kädet: apinoiden omat kädet ja niitä ruokkineet ja kasvataneet kokeilijoiden kädet.
Vaikka heidän”kasvojensa” täplät muuttuivat”kesyiksi”, tämä korvaus osoittautui jossain määrin muoviseksi. Noin kuuden kuukauden kuluttua siitä, kun makakeilla oli vihdoin annettu nähdä kokeilijoiden ja muiden apinoiden kasvot, näillä aivoalueilla sijaitsevat neuronit palauttivat vähitellen alttiuden kasvoille. Ilmeisesti kasvot välittävät niin paljon tärkeätä tietoa, että ne kykenevät vangitsemaan aivojen alueet, jotka aikaisemmin olivat tarttuneet käsiin.
Ote amerikkalaisen neurotieteilijän ja silmälääkärin Richard Maslandin (1942–2019) teoksesta "Tunnemme sen kun näemme"