Zraková deprivace a neuroplasticita: co dělá mozek při pobytu ve tmě

Co dělá zraková část mozku, když nemá co vidět? Většina lidí tipuje, že se vypne. Jako televize, do které nejde signál. Při pobytu ve tmě by tedy měla v klidu „spát“. Výzkumy zrakové deprivace ukazují něco jiného a navíc se zvratem. Neuroplasticita, tedy schopnost mozku přizpůsobit se tomu, co do něj přichází, se ve tmě ukáže rychleji, než bys čekal.

Ve tmě jsem sám strávil týden a s Lenčou jí provázíme lidi už řadu let. Jenže zkušenost z chatek není měření. Proto tu budu poctivě rozlišovat, co ukázaly laboratorní pokusy a co vídáme my. A hned na začátku jedno důležité upozornění: většina studií, o kterých bude řeč, nepracovala s tmavou místností, ale s páskou přes oči. To není totéž.

Jak se měří, že je mozek „ve střehu“

Vědci k tomu používají transkraniální magnetickou stimulaci, zkráceně TMS. Cívka přiložená k hlavě vyšle krátký magnetický pulz do zrakové kůry a člověk uvidí záblesk, který ve skutečnosti nikde není. Říká se mu fosfén. Pak se hledá nejslabší pulz, při kterém se záblesk ještě objeví. To je práh fosfénů. Čím nižší práh, tím je zraková kůra dráždivější, tedy snadněji „naskočí“.

Je to jako se psem na zahradě. Když je ospalý, nezvedne ho ani zvonek u branky. Když je ve střehu, stačí mu šustnutí v trávě. Práh fosfénů měří přesně tohle: jak slabé „šustnutí“ zrakovou kůru vzbudí.

Tři čtvrtě hodiny tmy a zraková kůra zbystří

Boroojerdi a kolegové sledovali práh fosfénů u zdravých dospělých ve třech chvílích: před tříhodinovým pobytem bez světla, v jeho průběhu a po něm. Snížený práh se objevil po 45 minutách a vydržel po celé tři hodiny. Když se rozsvítilo, byl do dvou hodin zpátky na výchozí hodnotě. Ve druhém pokusu ukázala fMRI, že po 60 minutách bez světla reaguje zraková kůra na světelný podnět silněji, a to ještě 30 minut po návratu na světlo.¹

Poctivě musím dodat, co ze shrnutí, které mám k dispozici, nevím: kolik lidí se účastnilo a jestli seděli v tmavé místnosti, nebo měli pásku přes oči. Proto je důležitá druhá studie. Fierro a kolegové měli 12 dobrovolníků, ale hlavní pokus dokončilo jen těch 6, u kterých se fosfény daly spolehlivě vyvolat. Celkem 60 minut seděli v zatemněné místnosti a k tomu měli ještě zavázané oči. Práh opět výrazně klesl po 45 minutách (p < 0,001), po 60 minutách ještě víc a na světle se zhruba za 30 minut vrátil zpátky. Autoři výslovně píší, že tím zopakovali výsledek Boroojerdiho týmu.²

Takže nejde o jednu osamocenou studii. Ale taky ne o velké vzorky: v té druhé to bylo šest lidí. Co z toho plyne: zraková kůra se ve tmě nevypíná. Spíš nastraží uši. Pardon, oči 🙂

Pátý den se to otočí

Lákavé by bylo říct: čím déle ve tmě, tím citlivější mozek. Jenže to neplatí. Pitskel a kolegové nechali lidi nosit pásku přes oči pět dní po sobě a opakovaně jim měřili práh fosfénů. Po 48 hodinách práh klesl, kůra byla dráždivější. Pátý den ale práh naopak výrazně stoupl, kůra byla méně dráždivá. Jakmile pásku sundali, za dvě hodiny bylo všechno jako na začátku.³ Počet účastníků shrnutí, ze kterého vycházím, neuvádí.

Mozek tedy není zesilovač, který jen přidává. Spíš ladič, který hledá, kam má knoflík otočit. První dny přidá, pak ubere. A po rozsvícení se během pár hodin vrátí tam, kde byl.

Pěkně to doplňuje i pokus, který s tmou přímo nesouvisí. Lunghi, Burr a Morrone zakryli dospělým na 150 minut jen jedno oko, a to průsvitnou páskou, takže oko dostávalo světlo, ale ne obraz. Po odkrytí mělo toto oko ve vnímání až 90 minut zhruba dvakrát větší váhu než druhé. Autoři to vykládají tak, že kůra „zesílila“ oko, které nic nedostávalo.⁴ Ani dospělá zraková kůra tedy není zabetonovaná.

Metamodální mozek: rozhoduje úkol, ne smysl

Proč by se vůbec měla „zraková“ kůra ve tmě k něčemu hodit? Pascual-Leone a Hamilton v roce 2001 vyslovili hypotézu, že jednotlivé oblasti mozkové kůry se nespecializují ani tak na konkrétní smysl, jako spíš na určitý typ výpočtu. A že smysly propojují skrytá spojení, která vyplavou na povrch, jakmile zrak vypadne.⁵ Pořád jde jen o hypotézu, ale dobře se s ní vysvětluje, proč zraková kůra ve tmě nesedí se založenýma rukama.

Pozdější přehled stejné skupiny jde ještě dál: plasticita je vlastnost mozku, ne výjimka. Nejdřív se rychle mění síla spojení, která už existují, a teprve potom mohou vznikat nová. Autoři zároveň připomínají, že plasticita stojí za učením, ale může stát i za potížemi.⁶ Tohle mi přijde důležité. Přizpůsobivost mozku není automaticky „dobrá zpráva“, je to prostě způsob, jakým mozek funguje.

Jak hypotéza vypadá v praxi, ukazuje pokus, při kterém měli lidé pět dní zavázané oči a jejich zraková kůra se začala zapojovat do hmatu. Rozebírám ho zvlášť v článku Pět dní se zavázanýma očima. A co se ve tmě děje s hmatem a sluchem během pár hodin, popisuje článek o hmatu a sluchu.

Co to znamená pro týden v chatce

Teď pozor, ať si nenamlouváme víc, než víme. Laboratorní pokusy trvaly minuty, hodiny, nejvýš pět dní. Většinou s páskou, v normálním prostředí, s lidmi kolem a s testy. Pobyt ve tmě u nás je jedna, tři nebo sedm nocí v úplné tmě, o samotě v chatce a bez programu. Nakolik laboratorní výsledky platí i v chatce, zatím nikdo pořádně nezměřil. Pobyty u nás dlouhodobě sleduje Ostravská univerzita, mimo jiné kognitivní funkce a melatonin. Je to výzkum, ne slib, a o výsledcích tu psát nebudu.

Z chatek známe tohle: lidé popisují barvy a obrazce, které se jim zjevují před očima, hlava se první dny „vyvzteká“ a po návratu je světlo ostré a ozvou se chutě a vůně. Jestli to souvisí s tím, co měří TMS, nevíme. Lákavé je to spojit. Poctivé je říct, že je to zatím jen domněnka.

A teď k obavě, která tě po přečtení může napadnout: „Nerozbije se mi ve tmě něco v hlavě?“ Rozumím jí. Když čteš o „přestavbě mozku“, zní to dramaticky. Jenže právě tyhle pokusy ukazují, že o žádné drama nejde. Mozek se přizpůsobí, a jakmile se vrátí světlo, do pár hodin je zase tam, kde byl. Přesně to dělá celý život, jen to normálně nevidíš.

Souvislý výklad o tom, co dělá tma s okem a s mozkem, najdeš na stránce Zraková deprivace. Přehled všech studií je na stránce Výzkumy pobytu ve tmě. A kdo váhá, jestli se do tmy hodí, ať si přečte i Pro koho pobyt ve tmě není. Rádi ti to probereme i po telefonu.

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