MÓZG - JEDEN CZY DWA?
Część naukowców prowadziła wieloletnie badania związane ze skutkami rozszczepienia mózgu na dwie półkule.
Pionierem w tej dziedzinie był Roger W. Sperry. Przykładowo kotu przecięto połączenie między półkulami i połączono lewy nerw wzrokowy z lewą półkulą, a prawy - z prawą. Następnie zasłonięto kotu prawe oko i uczono go poruszania się po labiryncie. Gdy zasłonięto lewe oko, kot musiał na nowo uczyć się drogi przez labirynt, bo nie umiał rozpoznać, w którą stronę należy iść.
U ludzi dwie półkule mózgu komunikują się ze sobą przez ciało modzelowate składające się z ok. 200 milionów włókien nerwowych. Po ich przecięciu połowy mózgu zaczynają funkcjonować niezależnie od siebie. U niektórych osób skrajne przypadki epilepsji leczono przecinaniem ciała modzelowatego, więc badania na ludziach stały się możliwe bez łamania etyki.
Kiedy Sperry zaczął badać ludzi, dołączył do niego Michael Gazzaniga.
Stanowisko teoretyczne:
Sperry i Gazzaniga próbowali odpowiedzieć na pytania:
- Czy utracimy zdolność koordynowania prawej strony ciała z lewą i lewej z prawą, kiedy zostanie przerwany przepływ informacji między obiema połowami?
- Jeśli lewa strona mózgu odpowiada za posługiwanie się językiem, jaki wpływ może mieć taka operacja na umiejętność mówienia i rozumienia słów?
- Czy procesy myślenia i rozumowania zachodziłyby odrębnie w każdej półkuli?
- Jeżeli mózg rzeczywiście składa się z dwóch odrębnych mózgów, to czy człowiek mógłby normalnie funkcjonować po przerwaniu komunikacji między nimi?
- W jaki sposób taka operacja wpłynęłaby na zmysły wzroku, słuchu i dotyku?
Badacze, prowadząc badania nad osobami z rozszczepionym mózgiem, chcieli sprawdzić, do jakiego stopnia dwie półkule mózgowe człowieka mogą funkcjonować niezależnie i czy każda z nich ma odrębne właściwości.
Metoda:
Opracowano trzy rodzaje testów:
- badanie zdolności wzrokowych - obraz przedmiotu, wyrazu lub części wyrazu był przekazywany w pole widzenia albo prawej, albo lewej półkuli, a nie do obydwu
- badanie stymulacji dotykowej - przedmiot, literę z plastiku lub wyraz złożony z takich liter wyczuwało się jedną lub drugą ręką, ale nie można ich było zobaczyć
- badanie zdolności słuchowych - po usłyszanym poleceniu badany miał wyciągnąć z woreczka jakiś przedmiot lewą lub prawą ręką
Wyniki i omówienie:
Zdolności wzrokowe:
Pacjent siedział przed tablicą, na której poziomo zapalał się rząd świateł. Badany wpatrywał się w punkt pośrodku. Twierdził, że światła paliły się tylko po prawej stronie. Gdy zapalano światła tylko po lewej stronie, pacjent mówił, że nic nie widział. Po ponownym włączeniu świateł pacjentom kazano pokazywać żarówki, które się zapaliły. Chociaż mówili, że widzą światła jedynie po prawej stronie, to wskazywali żarówki w obu polach widzenia.
Zdolności dotykowe:
Gdy jakiś przedmiot umieszczano w prawej dłoni pacjenta (badany nie widział i nie słyszał, jaki to przedmiot), mógł on go nazwać i opisać. Gdy przedmiot umieszczano w lewej dłoni, pacjent nie potrafił go nazwać ani opisać. Jednak badany nie miał problemu z dopasowaniem znajdującego się w lewej dłoni przedmiotu do przedstawionego zestawu różnych przedmiotów.
Za ekranem umieszczono plastikowe litery, z których pacjenci układali lewą ręką słowa. Po zakończeniu zadania nie potrafili powiedzieć, jakie słowo ułożyli.
Testy wzrokowo-dotykowe:
Gdy badanym pokazywano obraz przedmiotu tak, że mógł dotrzeć tylko do prawej półkuli, nie potrafili go nazwać ani opisać. Gdy sięgali lewą ręką pod ekran i dotykali wybranych przedmiotów, zawsze potrafili znaleźć ten, który widzieli na obrazku.
Słowo HEART przedstawiano w taki sposób, że litery HE były wysyłane do prawego pola wzrokowego, a ART - do lewego. Pacjenci mówili, że widzą ART, ale lewą ręką wskazywali na HE.
Testy słuchowe:
Pacjenci sięgali lewą ręką do torby i, nie patrząc, wyciągali przedmioty, o które prosili badający. Gdy przedmioty te umieszczano w lewej ręce badanych, nie potrafili powiedzieć, co trzymają.
Wnioski:
- przecięcie połączeń między półkulami nie zmieniło poziomu inteligencji pacjentów, ich osobowości, typowych reakcji emocjonalnych itp.
- obydwie połowy mózgu mają jednakowe możliwości percepcji wzrokowej
- lokalizacja zdolności werbalnych mieści się w lewej półkuli mózgu, więc żeby móc powiedzieć, że się coś widziało, trzeba to dostrzec lewą półkulą mózgu
- prawa półkula również potrafi myśleć o przedmiotach i analizować informacje o nich
- prawa półkula pojmuje mowę, ale inaczej niż lewa - w sposób niewerbalny (rozumie mowę, jednak nie potrafi mówić)
- zadania wzrokowe dotyczące stosunków przestrzennych i kształtów są lepiej wykonywane lewą ręką
Znaczenie wyników badań:
- udowodniono, że dwie połowy mózgu mają wyspecjalizowane zdolności i pełnią wyspecjalizowane funkcje - lewa jest lepsza w mówieniu, pisaniu, liczeniu i czytaniu, to podstawowy ośrodek mowy; prawa lepiej rozpoznaje twarze, rozwiązuje problemy dotyczące stosunków przestrzennych, angażuje się w symboliczne myślenie i odpowiada za działania artystyczne
- większa wiedza na temat wyspecjalizowanych funkcji dwu półkul pozwala skuteczniej leczyć osoby z urazami głowy lub po wylewach; jeśli znamy lokalizację obrażenia, możemy prawdopodobnie przewidzieć skutki; możliwe jest opracowanie właściwych metod ponownego uczenia się i zabiegów rehabilitacyjnych
- po wieloletnich badaniach Gazzaniga i Sperry doszli do wniosku, że każda półkula jest samodzielnym mózgiem; nawet u ludzi o nienaruszonych mózgach komunikacja między półkulami może być niepełna
Krytyka:
Rzadko podważano wyniki badań. Częściej krytykowano to, jak wiedza o półkulach przenika do mediów i świadomości potocznej.
Wśród krytyków teorii o dwóch odrębnie funkcjonujących mózgach jest Jarre Levy. Twierdzi ona, że półkule mają wyspecjalizowane funkcje i właśnie dlatego niezbędna jest integracja ich umiejętności, a nie rozdzielanie. Dzięki integracji mózg może działać lepiej i w inny sposób niż funkcjonujące oddzielnie półkule.
Według Levy w żadnej ludzkiej działalności nie wykorzystuje się wyłącznie jednej strony mózgu.
Najnowsza literatura:
Hommet i Billard podważają to, że przecięcie ciała modzelowatego rozdziela półkule mózgowe. U dzieci, które urodziły się bez ciała modzelowatego, informacje między półkulami są przekazywane. Badacze uznali, że u tych dzieci musi istnieć inne połączenie półkul. Nie wiadomo, czy takie nie występuje u osób z rozszczepionym mózgiem.
Grupa neuropsychologów, w tym Gazzaniga, wykazała, że pacjenci z rozszczepionym mózgiem mogą spostrzegać świat inaczej niż pozostali ludzie. Komunikacja między półkulami jest niezbędna, aby prawidłowo spostrzegać działania innych osób.
Inni badacze badali związek niezależnego funkcjonowania półkul z dysocjacyjnym zaburzeniem świadomości czy stanem fugi.
WIĘCEJ DOŚWIADCZEŃ = WIĘKSZY MÓZG?
Uczonych od wieków nurtowało pytanie czy nabywane w ciągu życia doświadczenia powodują fizyczne zmiany w mózgu.
Malacarne, włoski anatom, poddawał badaniu pary psów z tego samego miotu i ptaków z tego samego wylęgu (rok 1785). Tresował jedno zwierzę z pary, zaś drugie nie. Podczas sekcji zwłok odkrył, że mózgi zwierząt tresowanych są bardziej pobrużdżone i pofałdowane.
Pod koniec XIX w. szukano związku między obwodem głowy a ilością zdobytej wiedzy.
W latach 60. XX w. Mark Rosenzweig, Edward Bennett, Marian Diamond przeprowadzili szereg 16 eksperymentów, w których badali wpływ doświadczeń na mózg:
Stanowisko teoretyczne:
Badania odbywały się na szczurach, co wyjaśniano:
- gładkim mózgiem gryzoni - łatwiejsze badanie i dokonanie pomiarów
- tanim kosztem
- licznymi miotami - możliwość badania zwierząt z jednego miotu w różnych warunkach eksperymentalnych
- różnymi odmianami szczurów - możliwość uwzględnienia czynników genetycznych
Hipoteza: Zwierzęta dorastające w bardzo stymulujących środowiskach wykazują różnice w rozwoju mózgu i w zachodzących w nim procesach chemicznych w porównaniu ze zwierzętami hodowlanymi w nudnym otoczeniu.
Metoda:
W każdym z 16 eksperymentów wzięło udział 12 szczurów. Z danego miotu wybrano 3 dorosłe samce, które losowo umieszczono w:
- standardowej klatce - odpowiednia powierzchnia, stały dostęp do pokarmu i wody, kilka szczurów
- „zubożonym” środowisku - mała klatka w oddzielnym pokoju dla jednego szczura
- „wzbogaconym” środowisku - duża klatka, co dzień nowe i ciekawe przedmioty do zabaw, od 6 do 8 szczurów
Po upływie 4-10 tygodni gryzonie humanitarnie uśmiercono i przeprowadzono sekcję ich mózgów. Aby wykluczyć tendencyjność eksperymentatorów kolejność badania była przypadkowa.
Chciano ustalić wielkość przyrostu komórek i poziom aktywności neuroprzekaźników - acetylocholinesterazy, która usprawnia przekaz impulsów między komórkami w mózgu.
Wyniki:
Mózgi szczurów hodowanych we wzbogaconym środowisku różnią się od mózgów szczurów z otoczenia zubożonego. U gryzoni stymulowanych wykazano:
- cięższą i grubszą korę mózgową
- większą aktywność acetylocholinesterazy
- większe neurony
- większy stosunek RNA do DNA
- większe o ok. 50% synapsy
Po 10 latach swych badań M. Rosenzweig, E. Bennett, M. Diamond stwierdzili, że anatomia mózgu oraz zachodzące w nim procesy chemiczne zmieniają się pod wpływem doświadczeń.
Krytyka i znaczenie eksperymentów:
Zastanawiano się nad tym czy zmiany w mózgach szczurów wynikały z różnic w stymulującym środowisku, czy nie wynikały raczej ze sposobów traktowania zwierząt, takich jak:
- branie na ręce - szczury stymulowane brano na ręce dwa razy dziennie podczas wymiany zabawek, zaś te ze zubożonego środowiska wcale; przeprowadzono jednak badanie, w którym część gryzoni pochodzących z jednego miotu i z jednego środowiska brano na ręce, natomiast resztę nie i okazało się, że między ich mózgami nie było żadnych różnic
- narażenie na stres - szczury ze zubożonego środowiska doświadczały odosobnienia, co było stresujące; tu powołano się na badania, w których celowo narażano gryzonie na stres przez rotację klatek lub aplikowanie słabych wstrząsów elektrycznych i również nie wykazano różnic w rozwoju mózgu
Ponieważ warunki w laboratorium są sztuczne Rosenzweig i jego współpracownicy przeprowadzili badania nad dzikimi myszakami. Cześć z nich umieszczono na dworze w naturalnych warunkach, a część w wzbogaconych klatkach. Po 4 tygodniach okazało się, że bardziej rozwinięte mózgi miały te, żyjące na zewnątrz.
Toteż nawet wzbogacone środowisko laboratoryjne jest uboższe od środowiska naturalnego.
Doszukiwano się związku między badaniami prowadzonymi na zwierzętach z ludźmi. Wykazanie takiej zależności to kwestia przyszłości, lecz wartość tych eksperymentów polega przede wszystkim na tym, że pozwalają one sprawdzić techniki, mogące być przydatne w badaniach z udziałem ludzi.
Wyniki tych eksperymentów można zastosować w:
- badaniach nad pamięcią - zrozumienie sposobu przechowywania wspomnień w mózgu, podłoże dla nowych technik usprawniania pamięci i zapobiegania jej utracie
- związkach między niedożywieniem a inteligencją - złe odżywienie ogranicza rozwój mózgu, jednak wzbogacenie środowiska może zniwelować ten negatywny wpływ na tkankę nerwową
Dalsze badania:
Stwierdzono, że uczenie jest wydajniejsze pod wpływem bogatszych doświadczeń, a przeniesienie nawet dorosłego zwierzęcia z mało do bardziej stymulującego środowiska, może udoskonalić jego mózg. (Bennett)
Przeprowadzenie sekcji zwłok na umarłych śmiercią naturalną, potwierdziło hipotezę, że doświadczenia wpływają na rozwój mózgu człowieka, np. u osób niewidomych wzrokowa część kory mózgowej jest cieńsza, mniej rozwinięta i mniej pofałdowana.
Stymulacja mózgu, pobudzanie do myślenia i do ciekawości chroni przed jego starzeniem się. (Diamond)
Doświadczenia emocjonalne niemowlęcia odnośnie osoby opiekującej się nim, stymulują wydzielanie substancji chemicznych, które przyczyniają się do rozwoju kory mózgowej. Jeśli związek emocjonalny jest negatywny, prowadzi to do nieprawidłowego rozwoju kory mózgowej, czego następstwem są późniejsze zaburzenia psychiczne. (Schore)
Odziedziczona podatność na choroby psychiczne przyczynia się do wczesnych nieprawidłowości w rozwoju psychicznym, które zostawiają fizyczne zmiany w systemie nerwowym, skutkiem tego są zaburzenia psychiki przez całe życie. (Post) Widać więc, iż bardzo istotna w zapobieganiu chorób psychicznych jest szybka interwencja.
UWAGA NA WZROKOWE URWISKO!
Najważniejszą kwestią dotyczącą odbioru wrażeń wzrokowych i interpretacji otaczającego nas świata jest to, czy owe zdolności są wrodzone czy wyuczone. Wielu psychologów sądzi, że spostrzeganie głębi jest główną zdolnością wzrokową i co wydaje się logiczne, stanowi wrodzony mechanizm przetrwania.
Eleonor Gibson i Richard Walk twierdzą jednak, iż niemowlęta raczkując mają tendencję do spadania z mniejszych i większych wysokości. Dopiero w momencie rozwoju koordynacji mięśniowej unikają takich wypadków. Wydaje się, że dziecko przez odczucie bólu, towarzyszącego upadkom, samo uczy się owej głębi.
Uczeni Ci w celu zbadania zdolności spostrzegania głębi, zbudowali „wzrokowe urwisko”.
Stanowisko teoretyczne:
„Wzrokowe urwisko” nie stwarza niebezpieczeństwa upadku czy obrażeń, gdyż uskok widziany przez badanego jest tylko pozorny. Umożliwia sprawdzenie umiejętności dostrzeżenia uskoku i jego uniknięcia.
Wg Gibsona i Walka zdolności te pojawiają się automatycznie i nie są wynikiem doświadczenia.
Metoda:
„Wzrokowe urwisko” stanowił stół wysokości 120 cm pokryty przezroczystym blatem. Po stronie płytkiej - bezpośrednio pod jedną połową blatu umieszczono czerwono-białą kratkę. Taka sama kratka widniała po stronie głębokiej - pod drugą połową blatu, lecz na podłodze. Tak więc na krawędzi strony płytkiej stołu powstawało złudzenie uskoku do poziomu podłogi. Obie strony oddzielała deska szerokości ok. 30 cm.
W eksperymencie wzięło udział 36 niemowląt w wieku od 6 do 14 miesięcy oraz ich matki. Dziecko znajdujące się na środkowej desce było przywoływane przez swą matkę raz od strony głębokiej, a raz od płytkiej.
Podobne testy przeprowadzono na zwierzętach, by porównać ich rozwój spostrzegania głębi z ludzkim. Tu jednak nie uczestniczyły już matki.
Wyniki i omówienie:
Dziewięcioro dzieci odmówiło zejścia ze środkowej deski. Prawdopodobnie był do dziecięcy upór. Pozostałe 27 niemowląt przeszło przez szklany blat po stronie płytkiej. Tylko troje dzieci z wahaniem przeszło po stronie głębokiej, inne pełzły na stronę płytką lub płakały z powodu frustracji. Udowodniono, że dzieci spostrzegają głębokość urwiska.
Gibson i Walk badali też reakcję na wzrokowe urwisko u młodych zwierząt, m.in. kurcząt, koźląt, jagniąt, szczurów kociąt, żółwi. Zwierzęta też dostrzegały „wzrokowe urwisko”. Najgorzej było u szczurów, u których zmysł wzroku nie jest ważny, a także żółwi, które nie umiały poznać, że nie są w wodzie.
Wszystkie zwierzęta, zanim nauczą się samodzielnego poruszania, muszą rozwinąć zdolność spostrzegania głębi, która pomaga przetrwać. U ludzi dzieje się to ok. szóstego miesiąca życia, ale u innych wcześniej. Autorzy wyciągnęli wniosek, że zdolność ta jest wrodzona, gdyż uczenie się metodą prób i błędów prowadziłoby do zbyt wielu potencjalnie śmiertelnych wypadków.
Spostrzeganie głębi u niemowląt jest wcześniejsze niż umiejętność poruszania się.
Krytyka i kolejne badania:
Krytyka dotyczy najczęściej tego, czy rzeczywiście udowodniono, że spostrzeganie głębi jest wrodzoną zdolnością człowieka. Podczas kolejnego badania młodsze niemowlęta umieszczono na szklanym blacie nad urwiskiem. Zaobserwowano u nich spowolnienie tętna, co jest oznaką zaciekawienia, a nie lęku. Oznacza to, że młodsze niemowlęta nie nauczyły się jeszcze lękać upadków, więc umiejętność ta nie jest wrodzona.
Choć uczeni nie są zgodni, od kiedy możemy spostrzegać głębię, w większości podobnych badań stosuje się „wzrokowe urwisko”.
Sorce, Emde, Campos i Klinnert umieszczali roczne dzieci na wzrokowym urwisku, gdzie uskok był pośredni (75 cm). Dzieci zatrzymywały się przy urwisku i szły dalej, gdy matki miały zadowolony i zainteresowany wyraz twarzy, a zatrzymywały się, gdy matki były zalęknione. Ta metoda niewerbalnej komunikacji stosowana przez niemowlęta przy podejmowaniu decyzji dotyczących zachowania jest nazywana odniesieniem społecznym.
Najnowsza literatura:
Adolph i Eppler badali sposób nabywania przez dzieci umiejętności poruszania się po nierównym terenie, w czasie przechodzenia od etapu raczkowania do chodzenia. Stwierdzili, że poprzez działania badawcze na nieznanych powierzchniach układ wzrokowy człowieka uczy się wpływu, jaki na utrzymanie przez nas równowagi ma nierówność powierzchni.
Inne badanie (Strickland) dotyczyło tego, jak nauczyć dzieci z wadami rozwojowymi bezpiecznego poruszania się w środowisku fizycznym. Opracowano system wykorzystujący wirtualną rzeczywistość, który umożliwia dzieciom autystycznym bezpieczne poznawanie świata.