Wbrew powszechnie panującemu poglądowi mózg nie ma zdolności do przeprogramowania się, aby zrekompensować na przykład utratę wzroku, amputację lub udar mózgu, twierdzą naukowcy z uniwersytetów w Cambridge i Johns Hopkins University.
W artykule opublikowanym w eLife profesorowie Tamar Makin (Cambridge) i John Krakauer (Johns Hopkins) argumentują, że pogląd, że mózg w odpowiedzi na uraz lub deficyt może się zreorganizować i ponownie wykorzystać określone obszary do nowych funkcji, jest zasadniczo błędny – mimo że jest powszechnie cytowane w podręcznikach naukowych. Zamiast tego argumentują, że to, co się dzieje, to jedynie szkolenie mózgu w zakresie wykorzystywania już istniejących, ale ukrytych zdolności.
Jednym z najczęściej podawanych przykładów jest sytuacja, w której dana osoba traci wzrok – lub rodzi się niewidoma – a kora wzrokowa, wcześniej specjalizująca się w przetwarzaniu wzroku, zostaje przeprogramowana tak, aby przetwarzać dźwięki, umożliwiając jednostce korzystanie z formy „echolokacji”. poruszać się po zagraconym pokoju. Innym częstym przykładem są osoby, które przeszły udar i początkowo nie są w stanie poruszać kończynami, zmieniając przeznaczenie innych obszarów mózgu, aby umożliwić im odzyskanie kontroli.
Krakauer, dyrektor Centrum Badań nad Uczeniem Motorycznym i Naprawą Mózgu na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa, powiedział: „Pomysł, że nasz mózg ma niesamowitą zdolność do ponownego podłączania i reorganizacji, jest pociągający. Daje nam nadzieję i fascynację, zwłaszcza kiedy na przykład słyszymy niezwykłe historie o niewidomych osobach, które rozwinęły niemal nadludzkie zdolności echolokacyjne, lub o osobach, które przeżyły udar, w cudowny sposób odzyskujących zdolności motoryczne, które myślały, że utraciły.
„Ten pomysł wykracza poza zwykłą adaptację czy plastyczność – zakłada hurtową zmianę przeznaczenia obszarów mózgu. Ale choć te historie mogą być prawdziwe, wyjaśnienie tego, co się dzieje, jest w rzeczywistości błędne”.
W swoim artykule Makin i Krakauer przyglądają się dziesięciu przełomowym badaniom, które mają wykazać zdolność mózgu do reorganizacji. Twierdzą jednak, że choć badania rzeczywiście wykazują zdolność mózgu do przystosowywania się do zmian, nie tworzy on nowych funkcji w obszarach wcześniej niezwiązanych z mózgiem – zamiast tego wykorzystuje ukryte zdolności, które były obecne od urodzenia.
Na przykład jedno z badań – przeprowadzone w latach 80. XX wieku przez profesora Michaela Merzenicha na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco – sprawdzało, co się dzieje, gdy dłoń traci palec. Dłoń ma określoną reprezentację w mózgu, a każdy palec wydaje się być mapowany na określony obszar mózgu. Usuń palec wskazujący, a obszar mózgu poprzednio przydzielony temu palcowi zostanie ponownie przydzielony do przetwarzania sygnałów z sąsiednich palców – argumentował Merzenich – innymi słowy, mózg przeprogramował się w odpowiedzi na zmiany w bodźcach zmysłowych.
Tak nie jest, twierdzi Makin, którego własne badania dostarczają alternatywnego wyjaśnienia.
W badaniu opublikowanym w 2022 r. Makin zastosowała bloker nerwów, aby tymczasowo naśladować efekt amputacji palca wskazującego u swoich pacjentów. Pokazała, że nawet przed amputacją sygnały z sąsiednich palców są mapowane na obszar mózgu „odpowiedzialny” za palec wskazujący – innymi słowy, choć ten obszar mózgu mógł być głównie odpowiedzialny za sygnały procesowe z palca wskazującego, nie było tak wyłącznie. Wszystko, co dzieje się po amputacji, polega na tym, że istniejące sygnały z pozostałych palców są „wybierane” w tym obszarze mózgu.
Makin z Medical Research Council (MRC) Cognition and Brain Sciences Unit na Uniwersytecie w Cambridge powiedział: „Zdolność mózgu do przystosowania się do urazu nie polega na przejmowaniu nowych obszarów mózgu do zupełnie innych celów. Regiony te nie zaczynają się przetwarzanie zupełnie nowego rodzaju informacji.Informacja o pozostałych palcach była dostępna w badanym obszarze mózgu jeszcze przed amputacją, tyle że w oryginalnych badaniach badacze nie zwracali na to większej uwagi, gdyż była słabsza niż dla palca wkrótce zostanie amputowany.”
Inny przekonujący kontrprzykład dla argumentu o reorganizacji można znaleźć w badaniu kotów z wrodzoną głuchotą, których kora słuchowa – obszar mózgu przetwarzający dźwięk – wydaje się być przystosowany do przetwarzania wzroku. Kiedy jednak wszczepia się im implant ślimakowy, ten obszar mózgu natychmiast zaczyna ponownie przetwarzać dźwięk, co sugeruje, że w mózgu w rzeczywistości nie doszło do przebudowy połączeń.
Analizując inne badania, Makin i Krakauer nie znaleźli przekonujących dowodów na to, że kora wzrokowa osób niewidomych od urodzenia lub nieuszkodzona kora osób, które przeżyły udar, kiedykolwiek rozwinęła nowe zdolności funkcjonalne, które w przeciwnym razie nie istniałyby.
Makin i Krakauer nie odrzucają historii o osobach niewidomych, które potrafią poruszać się wyłącznie w oparciu o słuch lub o osobach, które przeszły udar, na przykład odzyskujących funkcje motoryczne. Zamiast tego argumentują, że zamiast całkowicie zmieniać przeznaczenie regionów do nowych zadań, mózg ulepsza lub modyfikuje swoją wcześniej istniejącą architekturę – i robi to poprzez powtarzanie i uczenie się.
Argumentują, że zrozumienie prawdziwej natury i ograniczeń plastyczności mózgu ma kluczowe znaczenie zarówno dla ustalenia realistycznych oczekiwań wobec pacjentów, jak i dla zapewnienia praktykom klinicznym wskazówek w zakresie podejścia rehabilitacyjnego.
Makin dodał: „Ten proces uczenia się jest świadectwem niezwykłej – choć ograniczonej – zdolności mózgu do plastyczności. W tej podróży nie ma skrótów ani szybkich ścieżek. Pomysł szybkiego odblokowania ukrytych potencjałów mózgu lub wykorzystania ogromnych, niewykorzystanych rezerw jest bardziej myślenie życzeniowe niż rzeczywistość. To powolna, stopniowa podróż, wymagająca ciągłego wysiłku i praktyki. Świadomość tego pomaga nam docenić ciężką pracę stojącą za każdą historią zdrowienia i odpowiednio dostosować nasze strategie.
„Wiele razy zdolność mózgu do przebudowy okablowania opisywano jako „cudowną” – ale jesteśmy naukowcami i nie wierzymy w magię. Te niesamowite zachowania, które widzimy, mają swoje korzenie w ciężkiej pracy, powtarzaniu i treningu, a nie magiczne przesunięcie zasobów mózgu.”