Mūsu redze, tāpat kā visas citas maņas, ir veidojama un mainīga atkarībā no pieredzes. Ņemiet, piemēram, tos gadījumus, kad cilvēkiem, kuriem viena jēga ir liegta, citās rodas kompensācijas pieaugums - piemēram, neredzīgajiem, saasināšanās un dzirdes sajūta ir asāka. Ar mūsdienu metožu palīdzību neirozinātnieki ir pārliecinoši pierādījuši, ka smadzeņu neironu ķēdes fiziski mainās: maņu centri tiek pārkārtoti, meklējot efektīvu līdzsvaru starp pieejamo neironu resursu iespējām un prasībām, ko rada ienākošie maņu iespaidi. Šīs parādības pētījumi rāda, ka dažām maņu zonām ir dabiska tieksme pēc noteiktām funkcijām, taču tās arī skaidri parāda jaunattīstības smadzeņu plastiskumu.
Paņemiet žurku, kura ir akla no dzimšanas, teiksim, abu tīklenes bojājumu dēļ. Kad viņa aug, jūs iemācāt viņai iet cauri labirintam. Tad jūs viegli sabojāt viņas redzes garozu. Jūs atkal palaidat žurku labirintā un salīdziniet laiku, kāds bija pirms operācijas un pēc tās. Principā redzes garozas bojājumiem nevajadzētu ietekmēt neredzīgo žurku spēju pārvietoties labirintā. Bet klasiskais eksperimentālais atradums, ko Karls Lešlijs un viņa kolēģi izdarīja pirms gadu desmitiem, ir tāds, ka žurkai sliktāk veic šo uzdevumu: acīmredzot tās vizuālais garozs tiek ieguldīts šajā procesā, lai gan mēs nezinām, kā.
Aptuveni tajā pašā laikā ārsti ziņoja par divu veidu attīstības aklumu. Pirmajā variantā pacients, kura viena acs no dzimšanas bija neredzīga kataraktas vai retas plakstiņu slimības dēļ, pēc šīs anatomiskās problēmas novēršanas joprojām palika akls vai gandrīz akls šai acij - kaut kas neļāva tās neironu ceļiem pareizi savienoties. Otrajā variantā tika iesaistīti bērni ar iedzimtu šķipsnu: kad viņi uzauga, viena no acīm ļoti bieži pārstāja darboties - tā saucamā “slinkā acs”, zinātniski - ambliopija. Acs īsti neaizklājas - darbojas tīklene -, bet cilvēks to neredz.
Vīzijas pionieri Deivids Hjūels un Thorstens Veliss, kuri eksperimentos ar dzīvniekiem atklāja attēlu apstrādes principus redzes garozā (un par to saņēma Nobela prēmiju), noskaidroja ambliopijas neiroloģisko pamatu. Sinapses, kas savieno tīklenes šūnas ar centrālo nervu sistēmu, ir diezgan kaļamas kritiskā periodā agrīnā dzīves posmā. Ja garozas neironi saņem daudz informācijas no vienas acs un nesaņem no otras, tad aksioni, kas attēlo pirmo aci, uztver visas sinaptiskās telpas uz kortikālajiem neironiem. Tajā pašā laikā otrā acs paliek funkcionāla, bet bez savienojumiem ar garozas neironiem.
Normālos apstākļos attēli no abām acīm tiek ierakstīti gandrīz perfekti, un viena un tā pati vieta vizuālajā ainā stimulē vienu garozas neironu grupu. Bet, kad Habels un Velzels mākslīgi “izķēra” jauno dzīvnieku acis ar prizmu, kas pārbīdīja redzamo attēlu, attēli no abām acīm nesavienojās pareizi tajā pašā smadzeņu galapunktā. Ar šķielēšanu cilvēks redz divus atsevišķus un pretrunīgus attēlus. Smadzenes ir spiestas izvēlēties vienu aci. Tajā pašā laikā tiek nomākti otrā savienojumi - vispirms īslaicīgi, pēc tam pastāvīgi, un acs kļūst funkcionāli akla.
Cits saprātīgs eksperiments demonstrē atšķirīgu garozas reakciju pārkārtošanu. Tīkla tīklenes “karte” ir izkārtota redzes garozā - to, protams, kropļo garozas virsmas viļņošanās, tomēr ir viegli pārliecināties, ka tīklenes kaimiņu punkti tiek projicēti uz vizuālā garozas kaimiņu punktiem, organizējot uz tā sava veida vizuālo ainas karti. Čārlzs Gilberts no Rokfellera universitātes nesāpīgi ar lāzeru sadedzināja sīku caurumu pērtiķa tīklenē, pēc tam to ierakstīja no redzes garozas, lai redzētu, kā kortikālā karte reaģēja. Sākumā tajā bija caurums, kas atbilst tīklenes caurumam. Bet pēc kāda laika blakus esošie garozas apgabali pārcēlās un aizņēma atbrīvoto vietu: tīklenes kaimiņu apgabali tagad sazinājās ar garozas neironiem, kas parasti reaģētu uz bojāto zonu.
Tas nenozīmē, ka tika atjaunota tīklenes bojātā apgabala redze. Ja tiek ietekmēta jūsu tīklene, jūs nekad neredzēsit neko iznīcinātu - tur jums tagad ir neredzīga vieta. Bet pat tad, ja smadzenes nespēj kompensēt caurumu tīklenē, zonai ap to "piederēs" vairāk kortikālo neironu nekā iepriekš. Mēs varam teikt, ka daba tādējādi novērš garozas dīkstāvi: tās garozas daļas mūžīgā neaktivitāte, kas pārstājusi saņemt signālus no dabīga avota, ir nepieļaujama greznība, ka laika gaitā tā sāk funkcionāli nodrošināt neskartus savienojumus.
Reklāmas video:
Spēcīgi smadzeņu plastiskuma pierādījumi nāca no neredzīgo cilvēku smadzeņu darbības skenēšanas. Kad neredzīgie skenera brīvprātīgie izmantoja pirkstus Braila lasīšanai, smadzeņu primārais redzes garozs, kas parasti apstrādā vizuālos signālus, bija aktīvs. Kaut kā taustes informācijas apstrāde ir aizņēmusi neizmantotu redzes centru.
Vēl viens spilgts piemērs ir vijolnieki. Spēlējot vijoli, jūs veicat slaucīšanas kustības ar vienu roku, noliecoties gar stīgām un ar otru roku veicot ļoti smalkas kustības, piespiežot stīgas precīzi noteiktos kakla punktos - ļoti ātri, ja esat labs vijolnieks, un pārsteidzoši ātri, ja esat zvaigzne. Ārkārtas izaicinājums ātrumam un precizitātei! Profesionāli vijolnieki šīs kustības praktizē daudzas stundas katru dienu. Un tas atspoguļojas savienojumu fiziskajā atrašanās vietā viņu smadzenēs. Pirkstu kustības kontrolē noteikts smadzeņu apgabals, un vijolniekos tas izplešas - kaimiņu smadzeņu audu dēļ ar savām funkcijām. Bet tas attiecas tikai uz bāra roku. Tas pats apgabals smadzeņu otrā pusē, kas kontrolē noliekto roku, neizplešas, jo šīs rokas kustības ir samērā rupjas.
Arī laboratorijā ir pētīta pretēja situācija - atņemšana pārmērīgas lietošanas vietā. Kaķi, kas audzēti tumsā, ir zaudējuši spēju pareizi apvienot attēlus no abām acīm. Citi kaķi tika audzēti tādos apstākļos, ka viņi redzēja tikai vertikālas vai horizontālas svītras: primārajā redzes garozā viņiem bija nenormāli liels skaits neironu, attiecīgi noregulēti vertikālā un horizontālā virzienā. Cita kaķu grupa uzauga tumšā telpā, kur apgaismoja ļoti īsus gaismas zibspuldzes: šādi dzīvnieki varēja redzēt, bet neuztvēra kustību, jo viņu tīklenēm nebija laika reģistrēt objektu kustības zibspuldzes laikā un viņu garozā nebija neironu, kas selektīvi reaģētu uz kustību. dažādi virzieni.
Tas viss norāda uz topošo maņu sistēmu pielāgojamību. Bet ko darīt, ja cilvēks vispār aug bez redzesloka? Neiropsihologs Donalds Hebs prognozēja, ka redzi lielā mērā var iemācīties. Sarežģīti priekšstati veidojas pieredzes ceļā, asociējoties, un, viņaprāt, tam jānotiek agrīnā vecumā, pirms smadzenes ir zaudējušas spēju veidot jaunus nepieciešamos blokus. Būtībā viņa ideja bija pareiza: ļoti daudz kas ir atkarīgs no vizuālās pieredzes. Tomēr secinājums, ka tas notiek jaunībā, šķiet tikai daļēji pareizs.
Pierādījumi nāk no eksperimentiem ar cilvēkiem, kuri dzimuši neredzīgi un vēlāk apdāvināti ar redzi. Pavans Sinha no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta savas dzimtenes vizītes laikā uzzināja, ka Indijas ciematos dzīvo apmēram 300 000 bērnu ar blīvu iedzimtu kataraktu. Šajos bērnos acs lēca tiek aizstāta ar duļķainiem šķiedru audiem. Katarakta ļauj gaismai iziet cauri un ļauj to atšķirt no tumsas, taču nav nepieciešams runāt par detaļu aplūkošanu. Lieliski apvienojot zinātni ar humānismu, Sinha organizēja programmu, lai atrastu un transportētu šos bērnus uz Deli, kur ķirurgi modernā slimnīcā aizstāja objektīvus ar mākslīgiem analogiem (tā pati kataraktas operācija tiek veikta daudziem vecāka gadagājuma cilvēkiem).
Sinha komanda pārbaudīja jauno pacientu redzi pirms operācijas, tūlīt pēc operācijas un mēnešus vai gadus vēlāk. Pēc kataraktas noņemšanas bērnu redze ātri neatjaunojās. Sākumā pasaule viņiem šķita miglaina un neskaidra. Bet laika gaitā viņi sāka skaidri redzēt, un pēc dažiem mēnešiem viņi jau varēja atšķirt detaļas, nevis tikai atšķirt gaismu no tumsas. Tagad daudzi varēja staigāt bez baltas spieķa, braukt ar velosipēdu pa pārpildītu ielu, iepazīt draugus un ģimeni, apmeklēt skolu un iesaistīties citās ievērojamās aktivitātēs.
Tomēr šķiet, ka viņi nekad nav sasnieguši perfektu redzējumu. Tā smagums palika zem normālā līmeņa pat pēc mēnešiem ilgas apmācības. Viens pacients teica, ka viņš var lasīt avīžu virsrakstus, bet ne smalko druku. Citiem bija grūtības ar noteiktiem vizuāliem uzdevumiem, piemēram, divu formātu, kas pārklājas, atpazīšanu atsevišķi. Tādējādi redzi var atjaunot, taču redzes sistēmas plastika nav neierobežota.
Vēl viens pierādījums tam ir apakšējās īslaicīgās daivas īpašo zonu darbība, kuras uz vizuālo stimulu reaģē tikai un vienīgi uz sejām - tā dēvētie “sejas plankumi” (vārpstas formas sejas zonas). Fakts, ka tie stabili atrodami vienā un tajā pašā vietā dažādiem cilvēkiem (vai pērtiķiem), liek domāt, ka tie ir dabiski iestrādāti smadzenēs. Kā Indijas bērni iemācījās redzēt, viņu smadzeņu darbība mainījās: tūlīt pēc kataraktas noņemšanas reakcija uz redzes stimuliem, ieskaitot sejas attēlus, bija traucēta, izkliedēta visā smadzeņu garozā, bet drīz to nomainīja virkne plankumu, kas atradās normālā stāvoklī. … Tas parāda, ka smadzenes jau iepriekš zināja, kur jābūt sejas plankumiem, un norāda uz noteiktu redzes struktūru iepriekš noteiktu noteikšanu.
Visbeidzot, 2017. gadā Margaret Livingston un citi Hārvardas Medicīnas skolā publicēja stabilu un elegantu sensoro neironu plastiskuma eksperimenta rezultātus. Viņi no dzimšanas izaudzināja makakus tādā veidā, ka nekad neredzēja sejas. Nedz cilvēks, nedz ape, nedz kāda cita persona. Pērtiķi tika aprūpēti ar mīlestību, bet eksperimentētāji katru reizi nēsāja metināšanas masku, lai ar viņiem sazinātos.
Pretējā gadījumā makakas izauga pilnīgi normālā vizuālā pasaulē: viņi varēja redzēt visu savā būrī un pārējā telpā; varēja redzēt eksperimentētāja rumpi, rokas un kājas; varēja redzēt bērnu pudelīti, no kuras viņi tika baroti. Viņi varēja dzirdēt parastās pērtiķu pakas skaņas. Vienīgais, ko viņi nevarēja redzēt, bija sejas. Makakas lielākoties attīstījās normāli, un, kad viņus ieveda ganāmpulkā, viņi veiksmīgi sāka sazināties ar radiem un veiksmīgi integrējās pērtiķu sabiedrībā.
Eksperimenti pārbaudīja makaku smadzeņu darbību, iepazīstinot tos ar dažādiem redzes stimuliem, ieskaitot sejas. Kā jūs jau varēja nojaust, viņi uzauga bez smadzeņu sejas plankumiem. Jāatzīmē, ka tās īslaicīgās daivas vietas, kuras parasti kalpo sejas atpazīšanai, tā vietā reaģēja uz roku attēliem. Parastā sociālajā vidē primāta vizuālie objekti ir sejas. Sejas signalizē par dusmām, bailēm, naidīgumu, mīlestību un visu citu emocionālu informāciju, kas ir svarīga izdzīvošanai un labklājībai. Acīmredzot otrs vissvarīgākais vides elements primātam ir rokas: pērtiķu pašu rokas un to eksperimentētāju rokas, kuri viņus pabaroja un izaudzināja.
Lai arī viņu “sejas” plankumi pārvērtās par “pieradinātiem”, šī aizvietotāja zināmā mērā izrādījās plastiska. Apmēram sešus mēnešus pēc tam, kad makakiem beidzot ļāva redzēt eksperimentētāju un citu pērtiķu sejas, šajos smadzeņu apgabalos esošie neironi pakāpeniski atguva jutīgumu pret sejām. Acīmredzot sejas sniedz tik daudz svarīgas informācijas, ka spēj atgūt smadzeņu zonas, kuras iepriekš bija notvertas ar rokām.
Izraksts no amerikāņu neirozinātnieka un oftalmologa Ričarda Maslanda (1942–2019) grāmatas “Mēs to zinām, kad to redzam”