Zraková deprivácia a neuroplasticita: čo robí mozog pri pobyte v tme

Čo robí zraková časť mozgu, keď nemá čo vidieť? Väčšina ľudí tipuje, že sa vypne. Ako televízor, do ktorého nejde signál. Pri pobyte v tme by teda mala v pokoji „spať“. Výskumy zrakovej deprivácie ukazujú niečo iné, a ešte s jedným zvratom navyše. Neuroplasticita, teda schopnosť mozgu prispôsobiť sa tomu, čo doň prichádza, sa v tme ukáže rýchlejšie, než by si čakal.

V tme som sám strávil týždeň a s Lenčou do nej sprevádzame ľudí už veľa rokov. Lenže skúsenosť z chatiek nie je meranie. Preto tu budem dôsledne rozlišovať, čo ukázali laboratórne pokusy a čo vídame my. A hneď na začiatok jedno dôležité upozornenie: väčšina štúdií, o ktorých píšem nižšie, nepracovala s tmavou miestnosťou, ale s páskou cez oči. To nie je to isté.

Ako sa meria, či je mozog „v strehu“

Vedci na to používajú transkraniálnu magnetickú stimuláciu, skrátene TMS. Cievka priložená k hlave vyšle krátky magnetický impulz do zrakovej kôry a človek uvidí záblesk, ktorý v skutočnosti nikde nie je. Hovorí sa mu fosfén. Potom sa hľadá najslabší impulz, pri ktorom sa záblesk ešte objaví. To je prah fosfénov. Čím nižší prah, tým je zraková kôra dráždivejšia, teda ľahšie „naskočí“.

Je to ako so psom v záhrade. Keď je ospalý, nezdvihne ho ani zvonček pri bráničke. Keď je v strehu, stačí mu šuchnutie v tráve. Prah fosfénov meria presne toto: aké slabé „šuchnutie“ zrakovú kôru zobudí.

Tri štvrte hodiny tmy a zraková kôra spozornie

Boroojerdi a kolegovia sledovali prah fosfénov u zdravých dospelých v troch chvíľach: pred trojhodinovým pobytom bez svetla, počas neho a po ňom. Znížený prah sa objavil po 45 minútach a vydržal počas celých troch hodín. Keď sa rozsvietilo, bol do dvoch hodín späť na východiskovej hodnote. V druhom pokuse ukázala fMRI u ľudí po 60 minútach bez svetla silnejšiu odpoveď zrakovej kôry na svetelný podnet a tá pretrvala ešte 30 minút po návrate na svetlo.¹

Poctivo musím dodať, čo z dostupného zhrnutia neviem: koľko ľudí sa zúčastnilo a či sedeli v tmavej miestnosti, alebo mali pásku cez oči. Preto je dôležitá druhá štúdia. Fierro a kolegovia mali 12 dobrovoľníkov, ale hlavný pokus dokončilo len 6 z nich, u ktorých sa fosfény dali spoľahlivo vyvolať. Sedeli v zatemnenej miestnosti a k tomu ešte mali zaviazané oči, spolu 60 minút. Prah opäť výrazne klesol po 45 minútach (p < 0,001), po 60 minútach ešte viac a na svetle sa zhruba za 30 minút vrátil späť. Autori výslovne píšu, že tým zopakovali výsledok Boroojerdiho tímu.²

Takže nejde o jednu osamotenú štúdiu. Ale ani o veľké vzorky: v tej druhej to bolo šesť ľudí. Záver, ktorý sa z toho dá vyvodiť: zraková kôra sa v tme nevypína. Skôr nastraží uši. Pardon, oči 🙂

Piaty deň sa to otočí

Lákavé by bolo povedať: čím dlhšie v tme, tým citlivejší mozog. Lenže to neplatí. Pitskel a kolegovia nechali ľudí nosiť pásku cez oči päť dní po sebe a opakovane im merali prah fosfénov. Po 48 hodinách prah klesol, kôra bola dráždivejšia. Piaty deň však prah naopak výrazne stúpol, kôra bola menej dráždivá. Len čo pásku zložili, za dve hodiny bolo všetko ako na začiatku.³ Koľko ľudí sa zúčastnilo, zhrnutie, z ktorého vychádzam, neuvádza.

Mozog teda nie je zosilňovač, ktorý len pridáva. Skôr rádio, ktoré hľadá, kam otočiť gombík. Prvé dni pridá, potom sa preladí inak. A po rozsvietení sa do pár hodín vráti tam, kde bol.

Pekne to dopĺňa aj pokus, ktorý s tmou priamo nesúvisí. Lunghi, Burr a Morrone zakryli dospelým na 150 minút len jedno oko, a to priesvitnou páskou, takže oko dostávalo svetlo, ale nie obraz. Po odkrytí potom toto oko vo vnímaní prevládalo, zhruba dvakrát silnejšie než druhé, a to až 90 minút. Autori to vykladajú tak, že kôra „zosilnila“ oko, ktoré nič nedostávalo.⁴ Ani dospelá zraková kôra teda nie je zabetónovaná.

Metamodálny mozog: kôra podľa úlohy, nie podľa zmyslu

Prečo by sa vôbec mala „zraková“ kôra v tme na niečo hodiť? Pascual-Leone a Hamilton v roku 2001 vyslovili hypotézu, že jednotlivé oblasti mozgovej kôry sa nešpecializujú ani tak na konkrétny zmysel, ako skôr na určitý typ výpočtu. A že zmysly prepájajú skryté spojenia, ktoré vyplávajú na povrch, len čo zrak vypadne.⁵ Stále ide len o hypotézu, ale pomáha pochopiť, prečo zraková kôra v tme nesedí so založenými rukami.

Neskorší prehľad tej istej skupiny ide ešte ďalej: plasticita je vlastnosť mozgu, nie výnimka. Najprv sa rýchlo mení sila spojení, ktoré už existujú, a až potom môžu vznikať nové. Autori zároveň pripomínajú, že plasticita stojí za učením, ale môže stáť aj za ťažkosťami.⁶ Toto považujem za dôležité. Prispôsobivosť mozgu nie je automaticky „dobrá správa“, je to jednoducho spôsob, akým mozog funguje.

Ako vyzerá hypotéza v praxi, ukazuje pokus, v ktorom mali ľudia päť dní zaviazané oči a zraková kôra sa začala zapájať do hmatu. Rozoberám ho zvlášť v článku Päť dní so zaviazanými očami. A čo sa v tme deje s hmatom a sluchom už za pár hodín, opisuje článok o hmate a sluchu.

Čo to znamená pre týždeň v tme v chatke

Teraz pozor, nech si nenahovárame viac, než vieme. Laboratórne pokusy trvali minúty, hodiny, najviac päť dní. Väčšinou s páskou, v normálnom prostredí, s ľuďmi naokolo a s testami. Pobyt v tme u nás je jedna, tri alebo sedem nocí v úplnej tme, sám v chatke, bez programu. Koľko z laboratórnych výsledkov platí v chatke, zatiaľ nikto poriadne nezmeral. Pobyty u nás dlhodobo sleduje Ostravská univerzita, okrem iného kognitívne funkcie a melatonín. Je to výskum, nie sľub, a o výsledkoch tu písať nebudem.

Z chatiek poznáme toto: ľudia opisujú farby a obrazce, ktoré sa im zjavujú pred očami, hlava sa prvé dni „vyzúri“ a po návrate je svetlo ostré a ozvú sa chute a vône. Či to súvisí s tým, čo meria TMS, nevieme. Lákavé je to spojiť. Poctivé je povedať, že je to zatiaľ len domnienka.

A teraz k obave, ktorá ťa po prečítaní môže napadnúť: „Nepokazí sa mi v tme niečo v hlave?“ Rozumiem jej. Keď čítaš o „prestavbe mozgu“, znie to dramaticky. Lenže práve tieto pokusy ukazujú opak drámy. Mozog sa prispôsobí, a len čo sa vráti svetlo, do pár hodín sa zase prispôsobí späť. Presne to robí celý život, len to bežne nevidíš.

Celý súvislý výklad o tom, čo robí tma s okom a s mozgom, nájdeš na stránke Zraková deprivácia. Prehľad všetkých štúdií je na stránke Výskumy pobytu v tme. A kto váha, či sa do tmy hodí, nech si prečíta aj Pre koho pobyt v tme nie je. Radi to s tebou prejdeme aj po telefóne.

Tomáš

Zdroje

1. Boroojerdi B, Bushara KO, Corwell B, et al. (2000). Enhanced excitability of the human visual cortex induced by short-term light deprivation. Cerebral Cortex. doi:10.1093/cercor/10.5.529
2. Fierro B, Brighina F, Vitello G, et al. (2005). Modulatory effects of low- and high-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation on visual cortex of healthy subjects undergoing light deprivation. Journal of Physiology. doi:10.1113/jphysiol.2004.080184
3. Pitskel NB, Merabet LB, Ramos-Estebanez C, et al. (2007). Time-dependent changes in cortical excitability after prolonged visual deprivation. NeuroReport. doi:10.1097/WNR.0b013e3282f0d2c1
4. Lunghi C, Burr DC, Morrone C (2011). Brief periods of monocular deprivation disrupt ocular balance in human adult visual cortex. Current Biology. doi:10.1016/j.cub.2011.06.004
5. Pascual-Leone A, Hamilton R (2001). The metamodal organization of the brain. Progress in Brain Research. doi:10.1016/s0079-6123(01
6. Pascual-Leone A, Amedi A, Fregni F, Merabet LB (2005). The plastic human brain cortex. Annual Review of Neuroscience. doi:10.1146/annurev.neuro.27.070203.144216