Budowa mózgu

Mózg człowieka dorosłego, ważąc przeciętnie od 1100 do 1400 gramów, zawiera około 100 miliardów komórek nerwowych i dziesięć razy więcej innych komórek (np. gleju). Komórka nerwowa swoimi kilkuset wypustkami łączy się z innymi komórkami nerwowymi. W ten sposób tworzy się sieć neuronowa niewyobrażalnej wręcz złożoności. Tam powstaje świadomość, inteligencja, pamięć, emocje czy uzdolnienia twórcze.

Upraszczając zagadnienie można powiedzieć, że mózg składa się z dwóch półkul połączonych ze sobą spoidłem wielkim. U podstawy półkul znajduje się pień mózgu, kontrolujący funkcje fizjologiczne (między innymi oddychanie, krążenie i trawienie), oraz móżdżek koordynujący ruchy.

Powierzchnia kory mózgowej jest silnie pofałdowana i po rozwinięciu miałaby w przybliżeniu powierzchnię 1, 5 metra kwadratowego. Korę mózgową dzielimy, w zależności od położenia względem czaszki, na płaty: czołowe, skroniowe, ciemieniowe i potyliczne. Można korę mózgową podzielić także, w zależności od funkcji pełnionej przez jej dany obszar na: pola sensoryczne (odbierające informacje), motoryczne (kontrolujące ruchy) i asocjacyjne (kojarzące i przetwarzające informację).

Mózg nigdy nie znajduje się w stanie spoczynku. Zawsze przejawia aktywność bioelektryczną opartą na impulsach wysyłanych przez komórki nerwowe. Aby zrozumieć, jak powstaje i funkcjonuje chociażby pamięć czy myślenie, konieczne jest poznanie sposobu pracy komórki nerwowej, systemów komunikacji między nimi, a przede wszystkim jak ich praca zmienia się pod wpływem informacji napływającej z zewnątrz.

Neuron - mechanizm funkcjonowania

Komórki nerwowe zwane też neuronami, różnią się znacznie pomiędzy sobą. Dotyczy to przede wszystkim wielkości ciała komórkowego oraz liczby, długości i budowy wypustek. Neuron składa się z kadłuba komórki i dwóch rodzajów wypustek - aksonu i dendrytów. Komórka nerwowa za pomocą aksonu wysyła impulsy na zewnątrz (do innych komórek nerwowych lub do efektorów, czyli narządów wykonawczych - mięśni). Wypustki drugiego rodzaju - dendryty przewodzą impulsy do wnętrza komórki. Każda komórka nerwowa ma jeden (nawet do ponad jednego metra długości), akson i wiele (nieraz tysiąc) krótkich, rozgałęzionych dendrytów.

Wszystkie neurony przekazują informacje pod postacią impulsów, które rozchodzą się wzdłuż aksonów do synaps. W synapsach stanowiących miejsce kontaktu pomiędzy neuronami, impulsy przekształcane są z sygnałów bioelektrycznych na chemiczne.

Podstawową cechą neuronu jest pobudliwość, czyli zdolność do reagowania pobudzeniem na bodziec. Bodźcem może być oddziaływanie specyficznej energii na narządy zmysłowe, może też być informacja przekazywana wewnątrz organizmu.

Pobudliwość komórka nerwowa opiera na polaryzacji elektrycznej swojej błony. Wnętrze komórki w stanie spoczynku utrzymuje potencjał około - 70 miliwoltów w stosunku do zewnętrznego płynu międzykomórkowego. Jest to rezultat 10 - krotnie większego stężenia jonu sodu (Na+) w przestrzeni międzykomórkowej w porównaniu z wnętrzem neuronu. Efekt ten nazywamy potocznie "pompą jonową". Jest to układ enzymatyczny, aktywnie niewpuszczający poprzez błonę komórkową do wnętrza komórki jonów sodu. Sód gromadzi się na zewnątrz komórki. Zaczynają wtedy działać dwie siły: elektryczna - będąca rezultatem różnic potencjału elektrycznego i biochemiczna - gradientu stężeń. Siły te dążą do wyrównania stanu polaryzacji komórki. Uczestniczą w tym także jony potasu (K+) i chloru (Cl-) (Walawski 1967).

Aktywność "pompy jonowej" jest wprost proporcjonalna do stężenia jonów (Na+) we wnętrzu komórki. Stanowi to regulację o charakterze ujemnego sprzężenia zwrotnego. Dla pozostałych jonów błona komórkowa jest przepuszczalna. Dlatego też, aby wyrównać różnicę potencjału, z wnętrza komórki dyfundują jony (Cl-), a do wnętrza wnika (K+). Wywołuje to różnicę stężeń tych jonów w komórce i na zewnątrz jej. W tych warunkach działa siła chemiczna gradientu stężeń, skierowana przeciwnie do siły elektrostatycznej. W efekcie różnicy stężeń i różnicy potencjału elektrycznego, siły te równoważą się i powstaje stan dynamicznej równowagi, w którym potencjał wynosi około -70 miliwoltów.

Pod wpływem bodźca komórka nerwowa ulega depolaryzacji. Przez kilka milisekund błona komórki nerwowej staje się w pełni przepuszczalna dla wszystkich jonów, w tym także i sodu. Następuje wyrównanie potencjału elektrycznego oraz stężeń w komórce i na zewnątrz jej. Stan ten rozprzestrzenia się po całej komórce nerwowej i poprzez wypustki nerwowe dociera do synaps. W okresie braku aktywności "pompy jonowej" komórka jest niepobudliwa, to znaczy nawet najsilniejszy bodziec nie może wywołać w niej impulsu. Po kilku milisekundach "pompa jonowa" zaczyna znowu działać, a komórka wraca do stanu wyjściowego: jest gotowa do reakcji impulsem na bodziec. Praktycznie komórka nerwowa człowieka może maksymalnie dwieście razy na sekundę reagować pobudzeniem (Walawski 1967).

Bodziec przekazywany jest z neuronu do neuronu poprzez synapsy. Gdy impuls dotrze do końca aksonu, powoduje uwolnienie do synapsy mediatora chemicznego, wywołującego impuls w następnej komórce. Prawie natychmiast (opóźnienie jest rzędu kilku milisekund) mediator jest dezaktywowany przez enzymy komórki pobudzonej impulsem. Występuje też tak zwany "wychwyt zwrotny" neuromediatory., to znaczy część neuromediatory pobudzającego wraca do komórki pobudzającej. Cały proces synaptyczny trwa przeważnie kilkanaście milisekund. Tak krótki czas przekazywania impulsu jest związany z niewielkimi rozmiarami przestrzeni synaptycznej. Błonę komórki presynaptycznej od błony komórki postsynaptycznej oddziela przestrzeń o grubości zaledwie 20 nanometrów (Fischbach, 1992).

W synapsach działają dwa rodzaje mediatorów: pobudzające (wywołujące pobudzenie następnej komórki; należą do nich acetylocholina i noradrenalina) oraz hamujące (dezaktywujące mediatory pobudzające, np. serotonina, glutaminian, kwas gamma-aminomasłowy) (Jankowski, 1975).

Komórka nerwowa jest wąsko wyspecjalizowaną komórką. Potrafi jedynie przewodzić i generować impulsy. Procesy odżywiania, wydalania, tworzenia blizn, nadawania sztywności strukturze neuronów wykonują komórki glejowe, których są dwa rodzaje: makroglej i mikroglej.

Komórki makrogleju pośredniczą w wymianie produktów przemiany materii pomiędzy krwią i neuronami, izolują także od siebie poszczególne neurony, a szczególnie ich synapsy. Jak wykazują ostatnie badania, makroglej stanowi również magazyn substancji biochemicznej, w której system nerwowy koduje ślady pamięciowe (Kandel, Hawkins 1992). Z kolei komórki mikrogleju pod wpływem czynników patogennych uszkadzających tkankę nerwową szybko się dzielą (mnożą) i migrują ku ogniskom choroby, infekcji, krwiaka, guza. Tam wykazują silne zdolności żerne. Zwyrodniałe lub obumarłe komórki nerwowe pożerane są przez komórki mikrogleju. Puste miejsca wypełnia następnie blizna glejowa (Walawski, 1967).

W latach pięćdziesiątych XX wieku Hebb (1958) wykazał, że jeżeli bodziec pobudza równocześnie kilka neuronów, to powstają między nimi połączenia synaptyczne. Później pobudzenie jednego z neuronów tak ukształtowanej ich grupy powoduje aktywizację pozostałych neuronów znajdujących się często w odległych od siebie obszarach mózgu.

Podstawowy schemat (matryca) połączeń między neuronami jest zakodowany genetycznie. Jednak w toku życia matryca ta jest odpowiednio modyfikowana. Polega to na nakładaniu się wielowarstwowych struktur zespołów engramów w miarę nabywania doświadczenia osobniczego.

Na bodziec odpowiadamy zwykle reakcją. Powtarzające się reakcje stają się odruchem (lub w przypadku bardziej złożonych czynności umiejętnościami). Anatomicznym (mózgowym) podłożem odruchów są właśnie zespoły engramów.

Rola poszczególnych struktur mózgu

Jedną z podstawowych cech systemu nerwowego jest jego plastyczność. Potencjały czynnościowe (impulsy) nie tylko przenoszą informację. Pod ich wpływem tworzą się w neuronach i następnie magazynowane są w otaczającym neurony makrogleju zmiany biochemiczne będące nośnikami śladów pamięciowych (engramów). Niemal wszystko, co potrafimy i co wiemy, jest efektem zapamiętywania. Stanowi ono podstawę naszej osobowości. Zdolność do uczenia się umożliwia przekazywanie własnych doświadczeń innym ludziom niejednokrotnie przez wiele pokoleń. Z kolei, zanik pamięci doprowadza do utraty własnej tożsamości, kontaktu z przeszłością i braku rozumienia teraźniejszości.

Płaty skroniowe

Od wielu lat neuroanatomowie poszukiwali w mózgu ośrodków gdzie zlokalizowana jest pamięć. W latach pięćdziesiątych XX wieku Penfield (1958) - kanadyjski neurochirurg - drażnił elektrycznie mózg operowanych przez siebie chorych na padaczkę. Podczas operacji wykorzystał fakt, że mózg nie ma receptorów bólowych, dzięki czemu operację można przeprowadzać po miejscowym znieczuleniu czaszki i opon mózgowych. Drażniąc okolice skroniowe Penfield (1958) uzyskał u operowanych ciekawy efekt. Pacjenci przeżywali niezwykle wyraziste wspomnienia. Wyrazistość i szczegółowość tych doznań była porównywalna z przeżywaniem teraźniejszości

Rolę płatów skroniowych opisał też Łuria (1967). Jego pacjentem był człowiek z postrzałową raną głowy. W jej rezultacie doznał obustronnego uszkodzenia płatów skroniowych mózgu. Chory utracił zdolność zapamiętywania jakichkolwiek nowych treści. Lekarza, który go leczył przez wiele lat, każdorazowo witał jak obcego. Nie był w stanie zapamiętać wiadomości o śmierci swojego ojca itd. Równocześnie jego wcześniejsza wiedza była nienaruszona, również inteligencja nie doznała uszczerbku. Pacjent potrafił normalnie rozmawiać, jednak po upływie kilku sekund treść rozmowy była dla niego już niedostępna. Łuria sądził, że zdolność zapamiętywania dotyczy wszystkich rodzajów zapamiętywanych informacji. Jednak szczegółowe badania wykazały, że pacjent potrafił, podobnie jak inni, nabywać nowe umiejętności ruchowe, np. jazdę na rowerze opanował bez trudu, mimo że wcześniej na rowerze nigdy nie jeździł. Oczywiście samych lekcji jazdy na rowerze nie pamiętał. Wręcz przeciwnie, twierdził, że nigdy nie jeździł na rowerze.

Przeprowadzone w ostatnich latach badania wykazały, że po usunięciu lub zniszczeniu - na skutek choroby czy kontuzji - płatów skroniowych kory mózgowej upośledzeniu ulegają formy zapamiętywania angażujące świadomość. Dotyczy to zapamiętywania wydarzeń, nazwisk, treści przeczytanych itp. Natomiast praktycznie nieupośledzona jest zdolność nabywania umiejętności ruchowych (Squire, 1993). W normalnych warunkach świadome uczenie się (zapamiętywanie) przebiega szybko, a jego efekty można zaobserwować już po pierwszej próbie. W przeciwieństwie do tego, nabywanie umiejętności przebiega w sposób utajony i narasta stosunkowo wolno w miarę powtarzania danej czynności.

Ta forma uczenia się nie ma związków ze zgromadzoną wiedzą werbalną (Kandel, Hawkins (1992). Nabywanie umiejętności przypomina uczenie się zwierząt. Jak się okazuje, nawet proste bezkręgowce mogą opanować kilka umiejętności, np. unikania miejsca jasnego, gdzie pod wpływem przepływającego tam prądu doznają bólu.

Fields (2005) wykazał, że u podstaw zarówno pamięci długotrwałej, jak i krótkotrwałej leży specyfika połączeń miedzy neuronami. W miejscu styku neuronów, czyli synapsie, wypustka przekazująca sygnał (aksonem), napotyka dendryt - jedną z wielu rozgałęzionych wypustek sąsiadujących neuronów. Podczas tworzenia pamięci krótkotrwałej pobudzenie synapsy tymczasowo uwrażliwia ją na następną stymulację wzmacniając jej działanie. Po pewnym czasie braku nowych stymulacji sytuacja wraca do stanu wyjściowego. Natomiast w przypadku pamięci długotrwałej synapsy wzmacniane są na stale. Już od lat sześćdziesiątych naukowcy wiedzieli, że do utrzymania takich zmian w mózgu niezbędna jest aktywność genów w jądrze komórkowym, czyli ich ekspresja prowadząca do produkcji białek i kwasów nukleinowych (głównie RNA w przypadku pamięci autobiograficznej i DNA w pamięci umiejętności).

Engram powstaje, gdy komórki nerwowe tworzące sieć wzajemnych połączeń zwiększają wrażliwość synaps. W przypadku pamięci krótkotrwałej wzmocnienie transmisji synaptycznej utrzymuje się od kilkunastu minut do kilku godzin. Synapsy biorące udział w rozwoju pamięci trwalej wzmacniane są na stale. W powstawaniu pamięci bierze udział sam zapamiętywany sygnał. Swoją podróż od neuronu do neuronu zaczyna on w chwili, gdy pierwsza komórka (presynaptyczna) wygeneruje impuls elektryczny zwany potencjałem czynnościowym, który wędruje wzdłuż aksonu do synapsy (Squire 2004).

Mózgowe ośrodki mowy

Inną, niesłychanie ważną funkcją mózgu jest generowanie i odbieranie mowy. Mowa jest sposobem porozumiewania się ludzi ze sobą. Jednak przy uszkodzeniu mózgu może dojść do różnych zaburzeń mowy. Przytoczę tutaj kilka przykładów. Przy uszkodzeniu pewnych fragmentów kory ciemieniowej chorzy cierpią na tzw. anomię kolorów. Doznają oni normalnych wrażeń kolorów. Potrafią wypowiadać słowa określające kolory. Bez trudu odnajdują barwę identyczną z barwą testową. Potrafią wśród wielu plansz wybrać te jednego koloru i ułożyć je według rosnącego stopnia jasności czy nasycenia. Jednak ich zdolność do nazywania kolorów jest znacznie upośledzona. Chory, wskazując kolor, używa niewłaściwej dla niego nazwy.

Znany jest przypadek pacjenta niepotrafiącego ani wypowiedzieć, ani napisać litery "K". Było to następstwo przebytego wylewu krwi do mózgu. Innych zaburzeń u tej osoby nie stwierdzono.

Fields (2005) wykazał, że u podstaw zarówno pamięci długotrwałej, jak i krótkotrwałej leży specyfika połączeń miedzy neuronami. W miejscu styku neuronów, czyli synapsie, wypustka przekazująca sygnał (aksonem), napotyka dendryt - jedną z wielu rozgałęzionych wypustek sąsiadujących neuronów. Podczas tworzenia pamięci krótkotrwałej pobudzenie synapsy tymczasowo uwrażliwia ją na następną stymulację wzmacniając jej działanie. Po pewnym czasie braku nowych stymulacji sytuacja wraca do stanu wyjściowego. Natomiast w przypadku pamięci długotrwałej synapsy wzmacniane są na stale. Już od lat sześćdziesiątych naukowcy wiedzieli, że do utrzymania takich zmian w mózgu niezbędna jest aktywność genów w jądrze komórkowym, czyli ich ekspresja prowadząca do produkcji białek i kwasów nukleinowych (głównie RNA w przypadku pamięci autobiograficznej i DNA w pamięci umiejętności).

Engram powstaje, gdy komórki nerwowe tworzące sieć wzajemnych połączeń zwiększają wrażliwość synaps. W przypadku pamięci krótkotrwałej wzmocnienie transmisji synaptycznej utrzymuje się od kilkunastu minut do kilku godzin. Synapsy biorące udział w rozwoju pamięci trwalej wzmacniane są na stale. W powstawaniu pamięci bierze udział sam zapamiętywany sygnał. Swoją podróż od neuronu do neuronu zaczyna on w chwili, gdy pierwsza komórka (presynaptyczna) wygeneruje impuls elektryczny zwany potencjałem czynnościowym, który wędruje wzdłuż aksonu do synapsy (Squire 2004).

Engram powstaje, gdy komórki nerwowe tworzące sieć wzajemnych połączeń zwiększają wrażliwość synaps. W przypadku pamięci krótkotrwałej wzmocnienie transmisji synaptycznej utrzymuje się od kilkunastu minut do kilku godzin. Synapsy biorące udział w rozwoju pamięci trwalej wzmacniane są na stale. W powstawaniu pamięci bierze udział sam zapamiętywany sygnał. Swoją podróż od neuronu do neuronu zaczyna on w chwili, gdy pierwsza komórka (presynaptyczna) wygeneruje impuls elektryczny zwany potencjałem czynnościowym, który wędruje wzdłuż aksonu do synapsy

Lewa i prawa półkula mózgu

Mózg składa się z dwóch półkul kontrolujących przeciwne strony ciała. W normalnych warunkach obie półkule porozumiewają się ze sobą poprzez łączącą je wiązkę włókien nerwowych (ciało modzelowate). Cokolwiek dzieje się w jednej półkuli, od razu przekazywane jest do drugiej.
Istnieje też zróżnicowanie funkcji półkul mózgowych. Zjawisko to nosi nazwę lateralizacji funkcji. Mowa związana jest najczęściej z lewą półkulą mózgu i są zróżnicowane, a orientacja w przestrzeni z prawą.

Na zjawisko lateralizacji zwrócono uwagę jeszcze w XIX wieku, kiedy to antropolog francuski Broca opisał chorego potrafiącego wypowiedzieć tylko jedno słowo "Tan-tan", który równocześnie rozumiał, co się do niego mówi i zdawał sobie sprawę z własnego defektu. Pośmiertne badanie jego mózgu wykazało uszkodzenie lewego płata czołowego.

W tym samym czasie neurolog Wernicke, doniósł o badaniu przeprowadzonym przez siebie z pacjentem, który nie rozumiał mowy innych, chociaż sam mógł mówić. Badanie jego mózgu wykazało uszkodzenie lewego płata skroniowego (Augustynek, Pilecka 1995).

Co się jednak stanie, gdy linie komunikacyjne zostaną przerwane? Jedną z pierwszych odpowiedzi na to pytanie uzyskano w oparciu o historię przypadku z 1908 roku. Psychicznie chora kobieta nieustannie próbowała się udusić za pomocą lewej ręki. Prawą ręką odciągała rękę lewą od gardła. Twierdziła, że lewa ręka znajduje się poza jej kontrolą. Wykonywała też inne destrukcyjne czynności, jak rzucanie poduszkami albo darcie pościeli, ale zawsze tylko lewą ręką. Neurolog podejrzewał uszkodzenie ciała modzelowatego, powodujące brak komunikacji pomiędzy obu stronami mózgu. Autopsja po śmierci pacjentki potwierdziła to przypuszczenie (Tavris, Wade 1999).

Przypadek ten wskazuje, że obie strony mózgu mogą doświadczać różnych emocji. Co się stanie, gdy zostaną zupełnie rozdzielone? Czy będą snuć różne myśli, przechowywać różne wspomnienia i generować odmienne zachowania?

Aby uniemożliwić przenoszenie się ataków epileptycznych z jednej połowy ciała na drugą, dokonał zabiegu nazwanego komisurotomią, a polegającego na przecięciu spoidła wielkiego łączącego ze sobą dwie półkule mózgowe. Zabieg ten izoluje półkule od siebie. Pozwala to kierować wybiórczo bodźce tylko do jednej z półkul (Budohoska, 1989).

Wszyscy pacjenci po takim zabiegu sprawnie nazywali przedmioty pokazywane w prawym polu widzenia, a więc adresowane do lewej półkuli. Natomiast nie mogli tego dokonać, gdy przedmiot, który mieli opisać lub nazwać, eksponowany był w lewym polu widzenia.

Późniejsze badania prowadzone przez wielu innych badaczy wskazały, że prawa półkula w pewnym stopniu rozumie informację werbalną. Jeżeli pacjentowi z rozdzielonymi półkulami umieszczono przed lewym okiem kartkę z nazwą jakiegoś przedmiotu, nie potrafił on tego przeczytać. Potrafił jednak wskazać ten przedmiot wśród innych wyłożonych przed nim. Jeżeli było to słowo np. papieros, a przed badanym nie było papierosa, pacjent wybrał lewą ręką cygarniczkę. Dowodzi to, że prawa półkula była nie tylko zdolna do zrozumienia napisu, lecz i do logicznego kojarzenia (Augustynek, Pilecka 1995).

W szeregu eksperymentów badacze jednoznacznie wykazali, że prawa półkula, choć nie potrafi generować mowy, to jednak myśli, pamięta i również posiada ograniczone możliwości rozumienia prostych treści werbalnych (Budohoska, 1989).

Opierając się na swoich badaniach Sperry (1968) uważał, że każda półkula stanowi jak gdyby oddzielny mózg, który posiada własną percepcję, pamięć, świadomość i samoświadomość. Ponadto, mimo że większość czynności psychicznych w normalnych warunkach półkule wykonują wspólnie, to jednak każda z nich posiada swoją specjalizację. Półkula lewa opracowuje napływające informacje sekwencyjnie (kolejno). Najbardziej do takiej obróbki nadają się właśnie werbalne. Prawa półkula analizuje napływające informacje holistycznie (całościowo). Specjalizacją jej jest orientacja w otoczeniu i analiza stanów emocjonalnych. Prawa półkula jest lepsza od lewej przykładowo w lokalizowaniu dźwięku.

Badania z ostatnich lat wykazały, że prawa półkula odpowiedzialna jest za pamiętanie różnego typu wzorców (twarze, przedmioty oraz graficzny wzorzec słowa) (Augustynek, Pilecka 1995).

To ostatnie ma szczególne znaczenie. Ucząc się pisać ortograficznie posługujemy się pewnymi regułami. W większości opieramy się jednak na pamięci sposobu pisania słowa (graficzny wzorzec słowa). Wzorce te zakodowane są właśnie w prawej półkuli. Jest dla niej obojętne, co znaczy napisane słowo. Jej funkcją jest jedynie porównanie obrazu napisanego słowa z zakodowanym wzorcem. Dlatego też uszkodzenie prawej półkuli może prowadzić do zaburzeń w umiejętności ortograficznego pisania.

Jeżeli osoba z jakiegoś powodu nie pamięta jak należy poprawnie napisać dane słowo, często pisze go dwukrotnie i zapis ten porównuje. Na ogół dokonuje prawidłowego wyboru dzięki prawopółkulowemu wzorcowi graficznemu tego słowa. Są osoby, które popełniają liczne błędy ortograficzne. Przeważnie dotyczą one pisowni, której nie da się zróżnicować fonetycznie, ani też nie występują tutaj jednoznaczne reguły. Dotyczy to przykładowo słów zawierających: h - ch, u - ó, ż - rz itd. W tym przypadku przyczyną błędu jest nieumiejętność wytworzenia graficznego wzorca słowa. Taka przypadłość rozpoznana w badaniu psychologicznym, będąc formą dysleksji jest podstawą do nadzwyczajnego złagodzenia wymagań szkolnych w zakresie ortografii.

Inną specjalizacją prawej półkuli jest rozpoznawanie i analiza emocji. W badaniach eksperymentalnych (Gazzaniga 2000) wykazano, że (u osób zdrowych) fotografie twarzy, niezależnie od emocji, jakie wyrażają, są lepiej rozpoznawane, gdy pojawią się w lewym polu widzenia. Z kolei, przy tworzeniu (generowaniu) emocji biorą udział obydwie półkule. Z tym, że lewa półkula tworzy pozytywne emocje, a prawa negatywne. Dramatycznym tego potwierdzeniem był przypadek osoby z rozszczepionym operacyjnie mózgiem. Zaczęła ona lewą ręką dusić swoją żonę, równocześnie odciągając tę rękę swoją prawą dłonią i krzycząc: "puść ją!". Inny przykład to sytuacja, kiedy badany w coś gra i przegrywa, wtedy prawa półkula wykazuje większą aktywność niż lewa. Odwrotnie, kiedy badany wygrywa.

Przy wybiórczym, ogniskowym i prawostronnym uszkodzeniu ośrodków rozpoznawania emocji chory nie rozróżnia zabarwienia emocjonalnego w mowie innych. Nie wie, czy go chwalą, czy ganią (np. powiedzenie "tylko ciebie nam tutaj brakowało!" przyjmie za pochwałę

Przy uszkodzeniach niektórych obszarów prawej półkuli pojawiają się różnego typu zaburzenia w orientacji. Chory nie może trafić do swojego pokoju. Nie potrafi narysować planu kilku ulic miasta, w którym mieszka od lat. Nie umie posługiwać się mapą, ani nawet narysować linii równoległych. Często traci umiejętność narysowania czegokolwiek, nawet odrysowania bardzo prostego rysunku (np. koła czy trójkąta). Uszkodzenie prawej półkuli może wywołać tzw. anozognozję, czyli nieprawidłowy odbiór informacji z własnego ciała w zakresie jego schematu czy podstaw budowy. Pacjent myli strony ciała. Rękę wkłada do nogawki spodni, może skarżyć się, że jego ręka urosła wielokrotnie. Innym ciekawym objawem uszkodzenia prawej półkuli jest prozopagnozja, czyli nieumiejętność rozpoznawania twarzy ludzi (nawet najbliższych: własnych dzieci, rodziców, współmałżonka).

Przy uszkodzeniu okolic potylicznych którejś z półkul chory może nie dostrzegać jednej ze stron otaczającego go świata. Rysując dom, narysuje tylko jedną jego stronę (przy uszkodzeniu lewej półkuli lewą stronę domu narysuje w miarę poprawnie; wynika to z faktu, że prawa część obrazu jest adresowana do uszkodzonej lewej półkuli). Co ciekawe, przy uszkodzeniu motorycznych obszarów kory mózgowej prawej półkuli zdarza się, że chory nie ma świadomości swego defektu, np., gdy lewa strona jego ciała jest sparaliżowana, on chce iść pobiegać po lesie. (Gazzaniga 2000).

Po wielu latach badań (Gazzaniga 2000) nad rozdzielonym mózgiem okazało się, że obdarzona zdolnością tworzenia oraz rozumienia mowy, inwencją i zdolnością do interpretacji lewa półkula ma poczucie świadomości zupełnie inne niż konkretna, odpowiedzialna za rozpoznawanie oraz orientację, prawdomówna, dosłowna półkula prawa. Chociaż obie te połowy mózgu mogą być uznane za świadome, świadomość lewej daleko przewyższa świadomość prawej, (którą niektórzy badacze nazywają ukrytym obserwatorem - hidden observer).

Odkrycia kilku ostatnich lat wykazały, że lateralizacja funkcji występuje niemal u wszystkich zbadanych do tej pory gatunków zwierząt. Wokalizacja u ptaków śpiewających związana jest z lewą półkulą. Lewostronnie zlokalizowane jest u kurcząt uczenie się wyjadania ziaren z piasku.

Natomiast prawostronnie zlokalizowana jest reakcja podążania za matką (tzw. imprinting). Dotyczy on głównie zwierząt i ptaków, które bezpośrednio po urodzeniu muszą sprawnie poruszać się i podążać za matką, np. ptaków nieżyjących w gniazdach: bażantów, kaczek, a także zwierząt stadnych, zwykle kopytnych. Sens biologiczny tej funkcji jest oczywisty. Młody organizm jak najszybciej musi zapamiętać obraz matki, która stanowi dla niego szansę przeżycia dzięki ochronie i żywieniu. Dla pisklęcia bezpośrednio po wykluciu się z jaja wszystko to, co jest większe od niego i porusza się w pobliżu, może być "matką". Wystarczy dziesięciominutowy kontakt dla utrwalenia tej reakcji. Gdy osesek owcy zostanie porzucony przez matkę i zajmie się nim pasterz, "wdrukuje" on obraz pasterza, jako matki. Znany jest eksperyment Lorenza (1981) - laureata nagrody Nobla z dziedziny medycyny, za którym w wyniku wdrukowania (imprintingu) podążały młode gęsi jak za matką. Ciekawie przebiegał też eksperyment, kiedy gęsiom zastępuje matkę zdalnie sterowany model samolotu. Już kilkutygodniowe gęsi sprawnie latały za samolocikiem (Augustynek 1982).

Reakcja imprinting musi być wytworzona w ciągu pierwszych 24 godzin życia. W przeciwnym wypadku zwierzę czy ptak nie wytworzy reakcji podążania za matką. Zależność ta jest zresztą dwustronna. Owca, która nie wyliże swojego dziecka po jego urodzeniu, nie zaakceptuje go już nigdy.

Obserwacje następstw operacyjnego wycięcia płatów skroniowych, dokonywanych głównie w Instytucie Neurologicznym w Montrealu przez W. Penfielda i B. Milner (Penfield, 1958), wskazują, że trwała niepamięć występuje tylko, wówczas, gdy usunięto obydwa płaty skroniowe (lewej i prawej półkuli). U żadnego chorego z usuniętym lub uszkodzonym tylko jednym płatem skroniowym amnezji nie zaobserwowano. Rodzi to pytanie, czy poszczególne ślady pamięciowe znajdują się tylko w jednej półkuli, a obie mają do nich dostęp, czy też są zdublowane.

W zdrowym mózgu obie półkule ściśle współpracują i opracowują napływające informacje. Odmienny charakter aktywności bioelektrycznej półkul przemawia jednak dodatkowo za tym, że w odmienny sposób dokonują one analizy tych informacji. O współpracy między półkulami świadczy też fakt, że materiał wyuczony przez jedną półkulę nie wymaga już uczenia się przez drugą. Odruch mrugania wytworzony dla prawego oka samoczynnie obejmuje również oko lewe. Uszkodzenie nawet dużych obszarów jednej z półkul nie wywołuje niepamiętania określonych faktów (prowadzi jedynie do ogólnego - niespecyficznego osłabienia wyrazistości przypomnień). Wskazuje to, że engramy (ślady pamięciowe) są w naszym mózgu zdublowane, a może raczej zapamiętane, jako efekt równoczesnego działania obu półkul mózgu, z których każda na swój sposób opracowuje napływającą informację.

Problem ten stał się przedmiotem licznych badań eksperymentalnych. Uczono w nich zwierzęta wykonywania zadania, przy którym tylko jedna półkula otrzymywała informację sensoryczną (tworzono odruch warunkowy dla prawego oka, gdy lewe oko było zasłonięte). Jak się okazało, odruch warunkowy ujawniał się również, gdy bodziec zadziałał na oko lewe przy prawym przysłoniętym.

W drugim etapie eksperymentu, na innych zwierzętach, przecinano skrzyżowanie wzrokowe. W efekcie lewe oko łączyło się tylko z lewą półkulą; a prawe z prawą. Następnie uczono zwierzę jakiejś reakcji na bodźce wzrokowe, gdy jedno z oczu miało przysłonięte przepaską. Po wyuczeniu przenoszono przepaskę na drugie oko i dawano zwierzęciu do wykonania to samo zadanie. Zwierzę dobrze radziło sobie z zadaniem, chociaż prawa półkula jego mózgu nigdy wcześniej nie odebrała bezpośrednio niezbędnej informacji. Prawa i lewa są najwidoczniej, więc zorientowane, w tym co robi każda z nich.

Dalszym etapem omawianego eksperymentu było najpierw, tak jak w poprzednim etapie, wytworzenie odruchu na lewe oko. Następnie przecinano nie tylko skrzyżowanie wzrokowe, ale i spoidło wielkie. W efekcie wymiana informacji pomiędzy półkulami stała się niemożliwa. Mimo to zwierzę reagowało odruchem również na bodziec działający na prawe oko. Dowodzi to, że ślady pamięciowe zostały zdublowane w obu półkulach mózgu.

Korowe i podkorowe ośrodki mózgu

Mózg jest skomplikowanym układem o wielopiętrowej organizacji. Inne funkcje pełnią ośrodki podkorowe, a inne korowe. Funkcje te nieraz uzupełniają się (chociażby na zasadzie układu antagonistycznego; np. jeden ośrodek wywołuje uczucie głodu, a drugi sytości - przewaga jednego z nich determinuje przeżywane przez nas subiektywne doznania). Zaburzenie w działaniu jednego ośrodka może upośledzić, a nawet uniemożliwiać pracę innego.

W mózgu istnieje wiele ośrodków podkorowych regulujących funkcje psychiczne. Do najważniejszych zaliczamy wzgórze i podwzgórze. Regulacja funkcji fizjologicznych ustroju dokonywana jest przede wszystkim przez pień mózgu (rdzeń przedłużony). Istotną rolę w regulacji hormonalnej spełniają przysadka i szyszynka. Za wyższe czynności psychiczne (świadomość, samoświadomość, logiczne myślenie) odpowiada kora mózgowa. U chorego z zanikiem mózgu (proces degeneratywny obejmujący przede wszystkim korę mózgową) może dojść do zupełnego zaniku świadomości, ale równocześnie jak długo będzie on przytomny, tak długo reagować będzie na bodźce specyficznym odruchem. Odwróci głowę za światłem lub w kierunku źródła dźwięku, będzie gryzł i przełykał, kiedy w jego ustach znajdzie się pokarm. Dzieje się tak, gdyż za odbiór wrażeń zmysłowych i odruchowe reagowanie na nie odpowiedzialne są ośrodki zlokalizowane w pniu mózgu.

Drażnienie słabym prądem elektrycznym (wywołuje to aktywność drażnionych ośrodków) przedniej części podwzgórza wywołuje u kota - w zależności od lokalizacji pobudzenia - agresję, ucieczkę, ruchy wymiotne, lizanie łapy. Czynnościom tym towarzyszy odpowiednia postawa ciała (np. syczenie, jeżenie sierści, wygięcie grzbietu, wysunięcie pazurów). Znamienne jest tutaj to, że nawet najsilniejsza reakcja, powstała pod wpływem drażnienia prądem elektrycznym, ustępuje błyskawicznie z chwilą przerwania pobudzenia i kot zachowuje się tak, jakby nic przed chwilą nie zaszło. Stymulując tylne części podwzgórza, wywołujemy pęd do jedzenia i picia. Kot pije mleko, wodę, je w dużych ilościach każdy pokarm, a nawet próbuje jeść przedmioty niejadalne, np. klucz, talerz czy gazetę. Drażnienie środkowych części podwzgórza prowadzi do natychmiastowego zaśnięcia. Można takiego kota obudzić potrząsaniem lub podstawiając mu pod nos kawałek mięsa. Zbudziwszy się pożre mięso i położy się, aby dalej spać.

Ośrodek regulacji okresów czuwania i snu

Mechanizm snu od strony biochemicznej dobrze obrazuje eksperyment przeprowadzony w 1912 roku przez Legendre'a i Pierona. Badacze wciągu 10 dni uniemożliwili psom zaśnięcie. Następnie surowicę z ich krwi wstrzykiwali do mózgu zdrowych psów. Te niezwłocznie zapadały w głęboki sen (Bilikiewicz, 1979).

Badania zapoczątkowane w latach siedemdziesiątych XX wieku doprowadziły do wykrycia trzech ośrodków, od których zależy regulacja czuwania i snu.

Pierwszy z nich znajduje się w środkowej części wzgórza. Reguluje on rytm snu i czuwania. Jego podrażnienie wywołuje sen. Inną funkcją wzgórza jest odcięcie od efektorów (mięśni) śpiącej kory mózgowej. Prowadzi to do zwiotczenia całego ciała i spokojnego snu. W przypadku niepełnego odłączenia śniący człowiek wykonuje ruchy związane z tym, o czym śni. Zjawisko to znane jest dobrze właścicielom psów, które śpiąc przebierają nogami, szczekają czy wykonują ruchy pożerania pokarmu. U człowieka może dojść do lunatyzmu (somnambulizmu). Człowiek śpiąc wykonuje nieraz złożone czynności, których następnie nie pamięta. Czasami mówi. Dostosowując do niego intonację głosu można nawiązać rozmowę. Niejednokrotnie rozmowa taka bywa całkiem składna. W cięższych przypadkach somnambulizmu chory opuszcza dom i jak historia kryminalistyki podaje, może dokonywać czynów również przestępczych.

Drugi ośrodek snu zlokalizowany jest w tzw. tworze siatkowatym (formatio reticularis), który znajduje się w pniu mózgu. Jego uszkodzenie prowadzi do stanu śpiączki, a raczej omdlenia, z którego nawet najsilniejsze bodźce zewnętrzne nie są w stanie chorego wyprowadzić.

Działanie nasenne większości narkotyków polega na porażeniu tworu siatkowatego. Uszkodzenie przedniej części tworu siatkowatego może doprowadzić do stanu osłupienia. Chory bez ruchu będzie przebywał przez wiele godzin. Mimo że nie śpi, brak u niego reakcji na bodźce zewnętrzne.

Układ siatkowaty uchodzi także za ośrodek regulujący poziom stanu czuwania i świadomości. Spadek aktywności tworu siatkowego prowadzi do uczucia senności i zawężenia pola świadomości.

Trzeci ośrodek regulujący sen znajduje się w tzw. węchomózgowiu (rhinen ? cephaloń). Od ośrodka tego zależy głębokość snu oraz przede wszystkim nasycenie świadomości. Są momenty, kiedy czujemy, że nasza psychika funkcjonuje znakomicie. Są chwile, kiedy jesteśmy ospali, senni, trudno nam się na czymś skupić. To właśnie regulują ośrodki snu i czuwania w węchomózgowiu. W tym miejscu należy jednak pamiętać, że sen nie jest zjawiskiem występującym u wszystkich ssaków. Dorosłe krowy i owce w ogóle nie zasypiają. Świnka morska sypia najwyżej 2-3 minuty. U delfinów sen nie trwa dłużej niż 30 sekund. Także oswojony zając nie śpi dłużej niż parę sekund (Bilikiewicz, 1979).

Dość trudno jest ustalić ile snu potrzebuje człowiek. Zależy to od przyzwyczajeń i warunków życia. Zwykle przyjmuje się, że siedem godzin snu to optymalny okres. Badania eksperymentalne wykazały jednak, że pięć godzin snu w zupełności wystarcza. Szczególnie, gdy osoba może na sen w środku dnia przeznaczyć chociażby 15-30 minut. Jak udowodniono, półgodzinny sen we wczesnych godzinach popołudniowych daje więcej organizmowi niż 2-3 godziny snu nocnego. Pamiętajmy też, że śpiąc przeżywamy swoje życie nieświadomie. U tych, którzy mniej śpią, życie trwa niejako dłużej.

Znaczący wpływ na regulację aktywności ma także szyszynka. Wytwarza ona szereg hormonów, m. in. serotoninę (wywołuje sen nocny), noradrenalinę (mediator dezaktywujący pobudzenie na synapsie), melatoninę (decyduje o barwie skóry) przede wszystkim jednak szyszynka jest swoistym biologicznym zegarem ustalającym rytm dobowej aktywności. Jest on regulowany przez dopływ światła dziennego. W jasne, słoneczne i długie dni aktywność aktywizująca szyszynki rośnie. Przeciwnie, w krótkie, pochmurne dni jesienne dominuje uczucie senności determinowane przez szyszynkę.

Są takie choroby, w przebiegu których człowiek traci kontrolę nad tym, czy śpi, czy też czuwa. Jedną z nich jest narkolepsja, czyli spowodowane uszkodzeniem układu siatkowatego nagłe i napadowe zasypianie bez względu na sytuację, w której znajduje się chory. Odczuwa on nagle nieprzepartą senność i nie mając czasu na wygodne ułożenie się do snu, siada lub kładzie się tam, gdzie stoi i po paru sekundach śpi. Jeżeli prowadzi samochód lub idzie po schodach, skutki narkolepsji mogą być tragiczne. Chory budzi się po kilku lub kilkunastu minutach całkowicie wypoczęty. Można go obudzić bezpośrednio po zaśnięciu. Dziennie może mieć nawet dwadzieścia napadów narkolepsji, zwykle jest ich jednak od dwóch do pięciu na dobę.

Wielu badaczy zadawało sobie pytanie, gdzie zlokalizowana jest świadomość. Większość autorów zakładało, że w płatach czołowych kory mózgowej. Jednak lezja (usunięcie) części płatów czołowych lub skroniowych kory mózgowej tylko w nieznacznym stopniu zaburza świadomość. Dopiero uszkodzenie większości kory (odkorowanie np. na skutek niedotlenienia) sprowadza człowieka do poziomu rośliny. Dowodzi to raz jeszcze, że mózg pracuje jako całość, a poszczególne swoje funkcje realizuje poprzez własne, współpracujące ze sobą ośrodki.

Płeć mózgu

Wykazano, że mózg mężczyzny i kobiety jest pod wieloma względami bardzo podobny. Niemniej naukowcy badający to zagadnienie na przestrzeni ostatnich 10 udokumentowali dużą liczbę strukturalnych, biochemicznych i czynnościowych różnic między płciami (Cahil 2004).

Przez tysiące lat w czasie, których kształtowały się nasze mózgi, ludzie żyli w stosunkowo małych grupach myśliwych - zbieraczy. W grupach tych zaznaczał się wyraźny podział pracy w zależności od płci. Mężczyźni polowali, bronili grupy przed wrogami, przemieszczali się po dużych obszarach. Kobiety opiekowały się potomstwem, przygotowywały jedzenie, wytwarzały ubrania. Taka specjalizacja mogła doprowadzić do selekcji odmiennych cech u kobiet i mężczyzn. Dla mężczyzn istotna była orientacja w rozległym terenie, poznawanie zwyczajów zwierząt i wrogów, umiejętność walki, celowania oraz przewidywania toru lotu broni, którą się posługiwali. Z kolei kobiety musiały wykonywać precyzyjne ruchy przy czynnościach codziennych, a także dostrzegać niewielkie zmiany (choroby) w wyglądzie i zachowaniu dzieci (Kimura, 1992).

To, jakie role społeczne i związane z nimi czynności pełnią współcześnie przedstawiciele obu płci, nie ma oczywiście znaczenia dla aktualnej budowy mózgu. Zmiany te kształtują się i zachodzą powoli, na przestrzeni wielu pokoleń. Dlatego też analizując różnice w budowie i funkcji mózgu, musimy abstrahować od wymagań, jakie stawia nam współczesne życie z zacierającymi się rolami męskimi i kobiecymi.

Z wyjątkiem chromosomów płciowych, mężczyźni i kobiety mają ten sam kod genetyczny. Nie w genetyce należy więc szukać ewentualnych podstaw różnic. Badania eksperymentalne, obserwacja życia codziennego i następstwa uszkodzeń mózgu jednoznacznie wskazują, iż one występują. Przypisywane są często odmiennym doświadczeniom życiowym. Z drugiej jednak strony istnieją dowody na to, że już w czasie życia płodowego hormony płciowe determinują w sposób nieodwracalny sposób funkcjonowania mózgu.

Aby odpowiedzieć na to pytanie, Melissa Hines z City University London wraz z Gerianne M. Alexander z Texas A&M University postanowiły przyjrzeć się grupie młodziutkich koczkodanów. Badaczki dały do wyboru różne zabawki: szmaciane lalki, samochodziki oraz trochę´ innych, neutralnych płciowo przedmiotów, jak książki z obrazkami. Okazało się, że samce najdłużej zajmowały się zabawkami dla chłopców, czyli samochodami, samice preferowały lalki. Książki z obrazkami i inne neutralne zabawki okazały się jednakowo interesujące dla obu płci.

To raczej mało prawdopodobne, by koczkodany działały pod presją ludzkiej kultury. Wyniki badania dowodzą, że dobór zabawek przez dzieci jest przynajmniej w części spowodowany wrodzonymi różnicami biologicznymi. Rozbieżne preferencje, jak również wszystkie anatomiczne odmienności w budowie mózgu obu płci pojawiły się prawdopodobnie w toku ewolucji, jako efekt presji selekcyjnej (Rathus 2004).W efekcie określone predyspozycje są charakterystyczne dla poszczególnych płci. Liczne badania eksperymentalne wykazały tutaj szereg zależności (Augustynek, Pilecka 1995):

I tak kobiety szybciej niż mężczyźni rozpoznają emocje i symptomy choroby u innych, identyfikują pasujące do siebie, elementy (szybciej układają puzzle), więcej wypowiadają słów, cechuje je przy tym większa fluencja (płynność) mowy. Kobiety lepiej pamiętają szczegóły przeszłych zdarzeń, sprawniej dokonują prostych obliczeń arytmetycznych oraz szybciej rozpoznają punkty orientacyjne na drodze. Lepiej też wykonują złożone czynności manualne.

Natomiast mężczyźni zazwyczaj lepiej niż kobiety orientują się w przestrzeni. Przewyższają kobiety w rozumowaniu matematycznym, celowaniu, rzucaniu i antycypowaniu toru rzucanego do celu przedmiotu. Znacznie sprawniej dokonują wyobrażeniowego obracania przedmiotów (ma to duże znaczenie przy projektowaniu urządzeń i budowli). Lepiej też odnajdują zamaskowane tłem figury.

Na koniec pewien przykłady: kobiety szybciej rozwiążą następujące zadanie 14 x 3 - 17 + 52; natomiast mężczyźni będą szybsi w takim zadaniu: jeżeli tylko 60% sadzonek przeżyje, to jak dużo trzeba ich posadzić, aby wyrosło 600 drzewek (Augustynek, Pilecka 1995).

Inne aspekty funkcjonowania mózgu człowieka

Doznania fantomowe

Pewne aspekty funkcjonowania mózgu można przedstawić na przykładzie tzw. "doznań fantomowych". Ludzie, którzy utracili kończynę, często doznają wrażenia, że ich ręka czy noga jest nadal na swoim miejscu. Zjawisko odczuwania tzw. "kończyn fantomowych" po amputacji występuje dość powszechnie. Pacjenci niezwykle wyraziście odczuwają istnienie usuniętej kończyny. Ma ona swoje dokładne ułożenie w przestrzeni, płyną z niej liczne doznania dotykowe (uciski, swędzenia, ale także ból). Zwłaszcza w początkowym okresie po amputacji kończyna wydaje się istnieć realnie. Pacjenci próbują stawać na fantomowej nodze lub sięgać fantomową ręką po filiżankę. Zdarza się, że fantom wydaje się być bardziej realny niż kończyna rzeczywista, szczególnie przy doznawaniu bólu (Melzack, 1992). Najczęściej złudzenie ułożenia lub ruchu kończyny fantomowej jest ściśle skoordynowane z aktualnym położeniem ciała. Gdy pacjent siada, noga fantomowa odpowiednio się zgina; wyciąga, kiedy człowiek się kładzie; prostuje podczas wstawania. Zdarza się jednak, że pacjent doznaje wrażenia nietypowego ułożenia fantomu (np. ramię sterczy na bok i dlatego chory, gdy przechodzi przez drzwi, odwraca się bokiem, aby uniknąć uderzenia w futrynę). Pacjenci mogą nawet odczuć ucisk obrączki na palcu amputowanej dłoni. Realność takich odczuć potęguje się przy korzystaniu z protez - fantom odczuwa protezę tak jak ręka rękawiczkę lub noga but. Różnorodne doznania płynące z kończyny fantomowej wzmacniają poczucie jej rzeczywistego istnienia. Można doznać uczucia zimna, a nawet wilgoci, gdy spostrzeże się, że stanęło się protezą w kałuży. Uczucie swędzenia na ogół znika po podrapaniu się w nieistniejące miejsce, uczucie spocenia się po wytarciu miejsca, gdzie normalnie znajdowałaby się stopa zdrowej nogi.

Zjawisko odczuwania fantomów występuje nie tylko po amputacji. Bywa też efektem uszkodzenia nerwów obwodowych lub rdzenia nerwowego. W następstwie kontuzji kończyna jest sparaliżowana i brak w niej czucia dotyku i bólu. W takim przypadku fantomy przeważnie sprawiają wrażenie oddzielonych od ciała (np., że nogi unoszą się nad głową, nawet, jeśli chory widzi je leżące na łóżku). Stopniowo jednak po wypadku doznania fantomowe dopasowują się do pozycji ciała. Według koncepcji powstałych w latach pięćdziesiątych XX wieku zjawisko kończyn fantomowych wiąże się z przewodzeniem impulsów przez nerwy, które dotąd unerwiały amputowaną kończynę. Ich podrażnienie w kikucie ma powodować powstanie impulsów docierających do odpowiednich obszarów czuciowych kory mózgowej. Aby przeciwdziałać bólom z fantomu, zgodnie z wyżej zasygnalizowaną koncepcją, przecinano nerwy nad kikutem. Przecinano także drogi nerwowe w obrębie rdzenia, usuwano nawet określone fragmenty kory mózgowej odbierające informacje z amputowanej kończyny. Każdy z tych zabiegów przynosił ulgę w bólach na kilka miesięcy. Po tym czasie ból i inne doznania fantomowe przeważnie powracały.

Badania z ostatnich lat dowiodły, że fantomowe doznania nie są jedynie doznaniami z kończyn amputowanych lub porażonych. Istnieją także: fantomowe widzenie, słyszenie, a nawet fantomowe smaki i zapachy. Pojawiają się przy uszkodzeniu narządu zmysłowego, w efekcie czego do mózgu nie docierają informacje z danego narządu zmysłowego. Jednak zdarza się i tak, że fantomowe widzenie współistnieje z normalnym widzeniem (należy tu odróżnić halucynacje i iluzje występujące w przebiegu różnych chorób psychicznych np. schizofrenii). Zazwyczaj fantomy wzrokowe to wizerunki ludzi i dużych budynków. Mogą one dotyczyć zdarzeń, miejsc lub ludzi, których osoba chora nigdy wcześniej nie widziała. Jedna z chorych straciła w dużym stopniu wzrok na skutek degeneracji siatkówki. Widziała wszystko rozmazane, jakby przez gęstą mgłę. Pewnego dnia, wglądając przez okno, zobaczyła niezwykle wyraźnie wysoki budynek zamiast zadrzewionego parku. Po kilku sekundach obraz budynku zniknął, by powrócić po kilku godzinach. Około 15% osób, które utraciły wzrok, przeżywa epizody fantomowego widzenia. Liczba ta może być zaniżona, gdyż wiele osób - bojąc się posądzenia o zaburzenia psychiczne - nie mówi o przeżywaniu fantomowego widzenia.

Fantomowe słyszenie jest częstsze niż wszystkie pozostałe doznania fantomowe razem wzięte. Ludzie, którzy utracili słuch często doznają wrażeń dudnienia, łoskotu, gwizdu, dzwonienia. Niektórzy słyszą dźwięki układające się w muzykę czy głosy. Kobieta będąca przed utratą słuchu muzykiem "słyszała" koncerty fortepianowe tak realnie, iż myślała, że dźwięki pochodzą z radia sąsiada. Muzyka ta zazwyczaj stawała się głośniejsza w nocy, kiedy chciała zasnąć. Inna osoba, która w dużej mierze utraciła zarówno wzrok jak i słuch, z przyjemnością opisywała swoje wizje: występy cyrkowe i towarzyszącą im muzykę.

Według najnowszych teorii doznania fantomowe występują wówczas, gdy mózg traci dopływ normalnych sygnałów z narządów zmysłowych. W takiej sytuacji komórki czuciowe kory mózgowej stają się coraz bardziej aktywne. Poszukują śladów nawet najsłabszych bodźców, a gdy ich nie ma, własną aktywność zaczynają przetwarzać na fantomowe doznania. Teorię tę potwierdzają badania nad omówioną w dalszej części tego rozdziału deprywacją sensoryczną.

Jednostronne uszkodzenie płatów ciemieniowych mózgu może prowadzić do uczucia obcości jakiejś części ciała. Pacjent wypychał jedną ze swoich nóg ze szpitalnego łóżka, gdyż był przekonany, że należy ona do kogoś innego. Inne ciekawe przypadki opisali Katz i Melzack (1990). Zetknęli się z wieloma ludźmi urodzonymi bez ręki lub nogi, którzy mimo to często doznawali żywych wrażeń fantomowych z kończyny, której nigdy nie mieli. I tak 32 - letni inżynier, urodzony bez nogi, opowiadał o doznaniach płynących z fantomowej stopy. Były one dla niego przyjemnym przeżyciem. Przykład ten dowodzi, że fantomowe doznania nie są jedynie rezultatem pamięci wcześniejszych doznań.

Deprywacja sensoryczna

Mózg nie tylko odbiera i analizuje bodźce, ale też w oparciu o napływające bodźce aktywizuje zakodowane w nim wcześniej engramy. Tworzy on także wyobrażenia, iluzje i halucynacje. Oczywiście w normalnych warunkach wrażenia płynące z naszych zmysłów modulują pracę mózgu. Gdy jednak zanikną, może pojawić się spontaniczna aktywność mózgu. Właśnie tak się dzieje w przypadku deprywacji (izolacji) sensorycznej, czyli w warunkach pozbawienia człowieka dopływu do niego wystarczającej ilości bodźców zmysłowych.

Pierwszy zwrócił uwagę na to zjawisko w latach dwudziestych naszego wieku znany badacz hipnozy Ferenczi (1909). W czasie swojego pobytu na Grenlandii uczestniczył w polowaniu na foki. Tak wspominał tamten epizod: "Tuż przed południem myśliwi wypływają na swoich łódkach po foki. Następnie zamierają bez ruchu, aby ich nie płoszyć. Oślepia ich wtedy ostry blask słońca odbitego od lustra nieruchomej wody. Wokół panuje niczym niezmącona cisza. Podczas gdy cierpliwie oczekują na wypłynięcie fok, chwyta ich paraliż, uniemożliwiający poruszanie mięśniami. Siedzą jak skamieniali i doznają uczucia, że woda podnosi się, zatapia ich, a oni nie mogą poruszyć nawet ręką. Stopniowo ogarniają ich barwne wizje....Ja sam doznałem transu lub choroby łódkowej. Siedziałem w mojej łódce już od paru godzin. Ostre słońce, bezchmurne niebo, zupełna cisza i bezruch spowodowały, że mój umysł jakby zwariował. Śniłem bez spania, zmartwychwstały zapomniane epizody z mojego dzieciństwa. Nagle wielkie tajemnice stały się na moment jasne dla mnie. Później uświadomiłem sobie, że znajdowałem się w nienormalnym stanie, zbliżonym do hipnozy. Nie mogę opisać dokładnie uczucia, które wtedy przeżywałem. Wyglądało na to, jakby moja dusza została uwolniona z ciała, życia, obowiązków i wzbiła się w górę. Mogłem oglądać samego siebie siedzącego nieruchomo w łódce. Zbliżyłem się wtedy do zrozumienia tajemnic niedostępnych dla mnie w normalnym życiu..." (Ferenczi S., 1909, s. 165 -166).

W 1949 roku Hebb przeprowadził ciekawy eksperyment, w którym płacono studentom 20 dolarów dziennie za to, że przez 8 godzin dziennie nic nie robili. Leżeli w wygodnych łóżkach z oczyma przysłoniętymi półprzezroczystymi okularami (przepuszczały światło, lecz uniemożliwiały spostrzeganie kształtów) z przymocowanymi na rękach specjalnymi cylindrami (badany mógł poruszać ręką, lecz nie doznawał żadnych dotykowych wrażeń), z założonymi na uszy słuchawkami, w których stale było słychać brzęczenie. Warunki eksperymentu zezwalały jedynie na spożycie posiłku i wyjście do toalety. Tylko niewielu studentów mogło wytrzymać taką monotonię przez więcej niż dwa lub trzy dni. Górna granica wyniosła sześć dni. Badani chętnie słuchali czegokolwiek, co przerywało tę monotonną sytuację - nawet dziecięcego gaworzenia, którego unikaliby w normalnych warunkach. W końcu odczuwali nieodpartą chęć patrzenia, słyszenia, normalnej aktywności. Skarżyli się na niemożność logicznego myślenia, byli mniej sprawni w rozwiązywaniu prostych zadań i pojawiały się u nich omamy. Jeden widział szeregi żółtych ludzików w czarnych czapkach, inni maszerujące wiewiórki z workami na plecach lub prehistoryczne zwierzęta w dżungli. Sceny te opisywali, jako podobne do filmów rysunkowych. Występowały również omamy czuciowe. Odczuwali np. jakby mieli dwa ciała, czuli oddzielanie się głowy od reszty ciała. Niektórzy badani podawali, że mieli wrażenie, iż ich umysł odłącza się od ciała i mogą obserwować samych siebie leżących nieruchomo na łóżku.

Badania nad deprywacją sensoryczną mają olbrzymie znaczenie praktyczne. Na deprywację sensoryczną narażeni są kosmonauci, lotnicy, samotni żeglarze, przebywający na stacjach polarnych, w więzieniach, szpitalach czy kopalniach. Nie można też zapominać o załogach łodzi podwodnych, mieszkańcach schronów, a szczególnie uwięzionych podczas katastrof górników pod ziemią.

Najbardziej wyrafinowane badania nad deprywacją sensoryczną przeprowadzono w Veterans Administration Hospital of Oklahoma City. Ograniczano w nich wszystkie rodzaje bodźców zmysłowych. Osoby badane, nagie, zaopatrzone tylko w maskę tlenową, zanurzone były w wodnym roztworze soli fizjologicznej o takim stężeniu, że całe ciało człowieka utrzymywało się tuż pod powierzchnią. Temperatura wody odpowiadała temperaturze ciała. Basen znajdował się w ciemności. Eksperymentator noktowizyjnie (w paśmie promieniowania podczerwonego) kontrolował zachowania uczestników eksperymentu. Taka sytuacja redukowała praktycznie do minimum nie tylko bodźce wzrokowe, słuchowe i dotykowe, ale także odczucia ciężaru i położenia przestrzennego własnego ciała. Poddający się eksperymentowi już po kilkudziesięciu minutach doznawali licznych halucynacji wzrokowych i słuchowych, mieli zaburzoną zdolność myślenia logicznego, tracili poczucie czasu i położenia własnego ciała. Przeżywali silny lęk, stopniowo pojawiały się u nich mimowolne skurcze i drgawki mięśniowe. W miarę upływu czasu coraz trudniej oddychali, a funkcje poszczególnych narządów wewnętrznych rozregulowywały się. Żaden z badanych nie był w stanie wytrzymać w takiej sytuacji dłużej niż 6 godzin. Po zakończeniu badania przez kilkanaście minut widzieli wszystko dwuwymiarowo, a poziom ich logicznego myślenia był znacznie obniżony.

Deprywacją doznań grawitacyjnych również wpływa na funkcję mózgu. Od trzydziestu paru lat prowadzi się badania kosmonautów w warunkach lotów orbitalnych. Stwierdzono, że deprywacja doznań grawitacyjnych, a także ograniczenie innych bodźców wywołuje u kosmonautów szereg efektów. Na przykład podczas lotu orbitalnego Jegorowa i Fieokistowa jednemu z nich wydawało się, że zwisa w kabinie głową w dół, drugiemu, że do góry. Amerykański kosmonauta Grissom, odbywający lot w ramach programu ?Merkury", doznał w nieważkości zawrotów głowy. Wnętrze kabiny zaczęło mu wirować przed oczami z dużą szybkością, a on sam miał uczucie spadania w otchłań bez dna. Ponadto szybko rozwinęły się u niego symptomy ?choroby morskiej".

W przeważającej liczbie przypadków iluzje u kosmonautów przebywających w nieważkości dotyczą uczucia spadania lub zawieszenia głową w dół. Niekiedy doznania takie miały skrajnie silne natężenie. Towarzyszyły im: przerażenie, krzyki i bezładne miotanie się po kabinie. Jeden z kosmonautów opisuje swoje doznania: "...Przed startem byłem spokojny, mogłem spokojnie rozmawiać. Od pierwszych sekund nieważkości poczułem, że spadam w dół. Wydawało się, że wszystko wokół się wali. Ściany kabiny, grożąc zgnieceniem, zbliżały się do mnie. Następnie zaczęły się wydłużać, uciekając na wielką odległość. Ogarnęło mnie skrajne przerażenie. Nie rozumiałem, co wokół się dzieje. Nagle poczułem, jakby coś uderzyło mnie w głowę. Moje ciało z olbrzymią szybkością zaczęło krążyć po kabinie. Nie mogłem się niczego uchwycić. Obraz kabiny migotał i wirował. Cały czas oczekiwałem straszliwego uderzenia w ciało na skutek upadku. Gdy później oglądałem na taśmie filmowej samego siebie, widziałem przerażenie na swojej twarzy, podczas gdy ciało nieruchomo wisiało w kabinie" (Augustynek 1990).

Dezorientacji przestrzennej może doznać każdy, chodząc w gęstej mgle. Lotnicy znają uczucie utraty orientacji, co do położenia statku powietrznego względem Ziemi podczas lotów bez jej widoczności. Sam przeżywałem to zjawisko, wykonując szybowcowe loty w chmurach. Miałem np. wyraźne uczucie krążenia w lewo, podczas gdy przyrządy wskazywały na obrót w przeciwnym kierunku. Wylatując z chmury każdorazowo stwierdzałem, że to przyrządy miały rację, a nie mój błędnik.

Piloci samolotowi w trakcie długotrwałych nocnych lotów tracą często poczucie położenia własnego ciała względem ziemi i za punkt odniesienia przyjmują kabinę. Wydaje im się, że lecą prawidłowo, gdy w rzeczywistości lot odbywa się głową w dół. Nie reagują na wskazania przyrządów, co może się zakończyć katastrofą (Augustynek, 1990).

Każdemu z nas podobne doznania są dostępne, a nawet wielokrotnie je przeżywamy, często pozostają jednak niezauważone. Na przykład, gdy wędkarz łowi ryby, koncentruje się tylko na spławiku. Inne bodźce wzrokowe nie odwracają jego uwagi, na słuch działa uspokajający szum wody. Wtedy może doznać wrażenia, że poziom wody podnosi się. Wystarczy jednak drobny ruch głowy, aby iluzja zniknęła.

Również wielu kierowców doświadcza analogicznych przeżyć podczas jazdy autostradą w nocy. Dookoła panuje ciemność, jedynie wstęga drogi jest oświetlona reflektorami samochodu, a pracujący silnik wydaje jednostajny, uspokajający pomruk. Kierowcy często nie pamiętają później, jak przebyli długie odcinki drogi. Wydaje im się, że spali lub zamyślili się do tego stopnia, że przestali reagować na to, co dzieje się na zewnątrz. A przecież prawidłowo reagowali wtedy na sytuacje drogowe.

Człowiek nie może funkcjonować bez stałego dopływu bodźców zmysłowych. Gdy zostanie ich pozbawiony, funkcje mózgu ulegają narastającej dezorganizacji. W ślad za tym idą zaburzenia sterowanego przez mózg funkcjonowania narządów. W naszych doznaniach pojawiają się liczne fantomy. Zdolność logicznego myślenia obniża się. Coraz trudniej jest oddychać. Powstaje coraz silniejszy lęk.

Biologia agresji

Agresja, jako pojęcie biologiczne - to uwarunkowany genetycznie rodzaj zachowania, zmierzającego do pokonania lub zmuszenia przeciwnika do ucieczki. Według Lorenza (1966), agresja to spontaniczna i wrodzona gotowość do walki, która jest niezbędna do przeżycia. W relacjach wewnątrzgatunkowych agresja przejawia się często w formie instynktownego imponowania i grożenia przeciwnikowi, co zwykle pozwala uniknąć bezpośredniej walki (słabszy okazuje uległość i poddaje się, co hamuje agresję u silniejszego). Agresję może hamować także dziecięcy wygląd ofiary lub przynależność do tego samego stada.

Z kolei w stosunkach międzygatunkowych agresja występuje przeważnie wtedy, gdy obcy osobnik przekroczy dystans krytyczny (wkroczy na teren zajmowany przez danego osobnika), co prowadzi do walki. Zagadnienie agresji wśród zwierząt me jest jednak tematem tego opracowania. Zainteresowani zawsze mogą sięgnąć do wielu opracowań z zakresu etologii, chociażby fundamentalnych prac z tego zakresu wzmiankowanego powyżej laureata Nagrody Nobla Konrada Lorenza (w Polsce przetłumaczono kilka jego książek, najbardziej znana to "Tak zwane zło").

Agresja jest procesem o stosunkowo dobrze zbadanym podłożu fizjologicznym. Kierowana jest przez ośrodkowy układ nerwowy. Zilustruję to na przykładzie agresji u kota (bardziej złożone, acz podobne reakcje można wywołać także u człowieka). Podrażnienie przy pomocy słabego prądu elektrycznego (mikroelektrodą) okolic znajdujących się poniżej podwzgórza w mózgu, powoduje izolowane reakcje, niemające charakteru emocjonalnego - może to być przykładowo tylko zjeżenie sierści, wysunięcie pazurów i wygięcie grzbietu. Natomiast drażnienie odpowiednich ośrodków podwzgórza wywołuje nieukierunkowaną reakcję emocjonalną. Tak np. w eksperymentach przeprowadzanych przez Massermana (1950) elektryczne bądź mechaniczne drażnienie podwzgórza powodowało objawy wściekłości lub strachu. "Na początku działania bodźca kot tulił uszy, syczał, wyginał grzbiet i stroszył ogon. Jego oddech stawał się głęboki. Jednak nie była to pełna reakcja agresji. Określono ją, bowiem jako agresję rzekomą. W zestawieniu z reakcją autentyczną, różni ona się od niej kilkoma cechami:

• nie jest ukierunkowana,

• nie jest celowa (uciekające zwierzę nie korzysta z otwartych drzwi klatki, wściekłe zwierzę nie koncentruje ataku na określonym przedmiocie - można je nawet wziąć na ręce i bezpiecznie głaskać),

• reakcja ta nie wyklucza innych, z pozoru konfliktowych czynności (kot w stanie pobudzenia może jednocześnie pić mleko),

• reakcja ta zanika natychmiast po przerwaniu drażnienia, (podczas gdy prawdziwa wściekłość lub strach utrzymują się na ogół przez pewien jeszcze czas po ustaniu stymulacji).

Reakcja wściekłości regulowana jest również na wyższych piętrach układu nerwowego - w tzw. układzie limbicznym. Badania nad drażnieniem i usuwaniem jądra migdałowatego (fragment układu limbicznego) ujawniły, że agresywne zachowanie zwierzęcia pozostaje w związku ze stanem funkcjonalnym tego obszaru. Drażnienie grzbietowo-przyśrodkowej części jądra migdałowatego wyzwala u zwierząt zespół reakcji obronnych: ucieczki lub ataku.

Przykładowo sygnały elektryczne przekazywane drogą radiową do jądra migdałowatego zatrzymywały w miejscu szarżującego byka (Zimbardo, Rucha, 1997). Natomiast po usunięciu niektórych części jądra migdałowatego (część grzbietową u jednej grupy, a przyśrodkową u drugiej) reakcja zmienia się. Zwierzęta, którym usunięto część grzbietową, wykazały wzrost gotowości do reakcji agresywnej. Agresja rozwijała się u tych zwierząt przy stosunkowo małej prowokacji i osiągała ogromną gwałtowność: "Po kilku minutach pies zmieniał się w tak niebezpieczną bestię, że cztery lub pięć osób musiało trzymać go. Po eksperymencie pies stawał się znów łagodny i spokojny (Fonberg, 1965, s. 430). Natomiast psy, którym usunięto część przyśrodkową jądra migdałowatego były spokojne i łagodne, nie okazywały złości ani podniecenia mimo drażnienia.

Rolę jądra migdałowatego w regulacji agresji potwierdzono także u ludzi (Reykowski, 1974). Przy obustronnym (z lewej i prawej półkuli mózgu) wycięciu tego fragmentu mózgu (tzw. lobotomii, zabiegu obecnie niepraktykowanego) u ludzi (wyjątkowo agresywnych przestępców) dochodzi do całkowitego zaniku agresywności (temat ten podjęto w kultowym już filmie: "Lot nad kukułczym gniazdem").

Na poziomie biochemicznym agresję regulują hormony i neuromediatory, (czyli związki chemiczne, pośredniczące pomiędzy neuronami w przekazywaniu informacji w formie pobudzenia). Jak wykazują liczne badania, istotnym w regulacji zachowań agresywnych neuromediatorem jest serotonina. Jej niski poziom wykryto zarówno u dzieci torturujących zwierzęta jak i u dorosłych skłonnych do impulsywnych napadów agresji. Także u samobójców (autoagresja) wykryto obniżony poziom serotoniny, (Zagrodzka, 1999). Istnieje szereg leków podnoszących poziom serotoniny w mózgu (blokując tzw. jej wychwyt zwrotny) jak np. Prozac czy Fevarin. Ich działanie zmniejsza u ludzi poziom nie tylko depresji, ale i często agresji. Zauważono też, że poziom serotoniny u mężczyzn jest niższy niż u kobiet, co w połączeniu z wyższym poziomem hormonów męskich może być jedną z przyczyn, iż mężczyźni, niezależnie od narodowości są bardziej agresywni niż kobiety (popełniają około 90% wszystkich przestępstw) (Zagrodzka, 1999).

Także niektóre uszkodzenia mózgu mogą prowadzić do agresji. Padaczka występuje wśród przestępców dziesięć razy częściej niż u niepopełniających przestępstw. Nieprawidłowy zapis elektroencefalograficzny (EEG) również stwierdza się częściej u tych więźniów, którzy są recydywistami. U pewnej kilkunastoletniej dziewczyny, która napastowała niemowlęta i w końcu udusiła jedno z nich, (ponieważ jego płacz denerwował ją), lekarze zlokalizowali specyficzne pole mózgu, którego czynność bioelektryczna, powstająca pod wpływem dźwięku płaczu dziecka (zarejestrowana w zapisie EEG), znacznie odbiegała od normy. Guzy w mózgu również mogą mieć związek z agresywnym zachowaniem, na co wskazuje chociażby przypadek wielokrotnego mordercy Charlesa Whitmana (Zimbardo, Rucha, 1997).