Всупереч загальноприйнятій думці, мозок не вміє перебудовуватись

Всупереч загальноприйнятій думці, мозок не має здатності перебудовуватися, щоб компенсувати, наприклад, втрату зору, ампутацію чи інсульт, стверджують вчені з Кембриджського університету та Університету Джона Хопкінса.

У статті, опублікованій в журналі eLife, професори Тамар Макін (Кембридж) і Джон Кракауер (Джонс Хопкінс) стверджують, що уявлення про те, що мозок у відповідь на травму або дефіцит може реорганізовувати себе і перепрофілювати певні області для виконання нових функцій, докорінно помилково – незважаючи на те, що воно часто згадується у наукових підручниках. Натомість вони стверджують, що відбувається просто навчання мозку використанню вже існуючих, але прихованих здібностей.

Один з найбільш поширених прикладів: людина втрачає зір або народжується сліпим, і зорова кора, що раніше спеціалізувалась на обробці зору, перебудовується на обробку звуків, що дозволяє їй використовувати "ехолокацію" для навігації в захаращеному приміщенні. Інший поширений приклад - люди, які перенесли інсульт і спочатку нездатні рухати кінцівками, перепрофілюють інші області мозку, щоб повернути контроль над ними.

Кракауер, директор Центру з вивчення моторного навчання та відновлення мозку при Університеті Джона Хопкінса, сказав: "Ідея про те, що наш мозок має дивовижну здатність до самовідновлення та реорганізації, дуже приваблива. Вона вселяє в нас надію та захоплення, особливо коли ми чуємо дивовижні історії про сліпих людей, які розвивають майже надлюдські здібності до ехолокації, наприклад, або про людей, які пережили інсульт, які чудово відновлюють рухові здібності, які вони вважали втраченими, ця ідея виходить за рамки простої адаптації чи пластичності - вона передбачає повне перепрофілювання областей. Але хоча ці історії цілком можуть бути правдою, пояснення того, що відбувається, по суті, неправильне”.

У своїй статті Макін та Кракауер розглядають десять фундаментальних досліджень, які нібито демонструють здатність мозку до реорганізації. Однак вони стверджують, що хоча ці дослідження дійсно демонструють здатність мозку адаптуватися до змін, він не створює нові функції в раніше не пов'язаних з ним областях, а використовує приховані можливості, закладені в ньому з народження.

Наприклад, в одному дослідженні, проведеному в 1980-х роках професором Майклом Мерзеничем із Каліфорнійського університету в Сан-Франциско, вивчалося, що відбувається, коли рука втрачає палець. Рука має певне уявлення у мозку, причому кожен палець, очевидно, пов'язані з певної областю мозку. Якщо видалити вказівний палець, то ділянка мозку, раніше призначена для цього пальця, буде перерозподілена для обробки сигналів від сусідніх пальців, стверджує Мерзенич, - іншими словами, мозок перебудовується у відповідь на зміни в сенсорному введенні.

Це не так, вважає Макін, чиє власне дослідження дає альтернативне пояснення.

У дослідженні, опублікованому в 2022 році, Макін використовувала блокатор нервів, щоб тимчасово імітувати ефект ампутації вказівного пальця у своїх піддослідних. Вона показала, що навіть до ампутації сигнали від сусідніх пальців відображалися на область мозку, що "відповідає" за вказівний палець, - іншими словами, хоча ця область мозку, можливо, в першу чергу відповідала за обробку сигналів від вказівного пальця, вона не була виключно такою . Все, що відбувається після ампутації пальця, це те, що існуючі сигнали від інших пальців "набираються" у цій галузі мозку.

Макін, співробітник відділу когнітивних та мозкових наук Ради з медичних досліджень (MRC) при Кембриджському університеті, сказав: "Здатність мозку адаптуватися до травми не полягає в тому, що він виділяє нові області мозку для зовсім інших цілей. Ці області не починають обробляти абсолютно нові Інформація про інші пальці була доступна в досліджуваній області мозку ще до ампутації, просто в оригінальних дослідженнях вчені не звертали на неї особливої ​​уваги, оскільки вона була слабшою, ніж для пальця, який збиралися ампутувати.

Ще одним переконливим контрприкладом аргументу про реорганізацію є дослідження вроджено глухих кішок, у яких слухова кора – область мозку, що обробляє звуки, – як виявилося, перепрофільована для обробки зору. Але коли їм встановлюють кохлеарний імплантат, ця область мозку відразу починає знову обробляти звук, що свідчить про те, що мозок насправді не перебудовувався.

Вивчаючи інші дослідження, Макін і Кракауер не знайшли переконливих доказів того, що зорова кора людей, що народилися сліпими, або неушкоджена кора мозку людей, які пережили інсульт, коли-небудь розвивала нову функціональну здатність, якої не існувало в інших випадках.

Макін і Кракауер не відкидають історії про те, що сліпі люди можуть орієнтуватися виключно на основі слуху, або, наприклад, люди, які перенесли інсульт, відновлюють свої рухові функції. Вони стверджують, що замість того, щоб повністю перепрофілювати регіони для виконання нових завдань, мозок удосконалює чи модифікує вже існуючу архітектуру – і робить це шляхом повторення та навчання.

На їхню думку, розуміння істинної природи та меж пластичності мозку вкрай важливе як для формування реалістичних очікувань пацієнтів, так і для орієнтації лікарів-практиків у їх реабілітаційних підходах.