Agykutatás, mit tehet? Mi alakítjuk az agyunkat
Az emberi agy körülbelül százmilliárd idegsejtből áll, amelyek mintegy száz billió kapcsolat révén kommunikálnak egymással, és létrehozzák azt, amit percepciónak (látás, hallás, megérintés, szaglás és ízlelés) hívunk, gondolkodásnak, nyelvnek, motorikus képességeknek, érzelmeknek stb. Itt azt a kérdést kell feltenni, hogy az emberi agy hogyan képes megfelelően "bekötődni" a fejlesztés során, és hogy a mindennapi életben szinte szükség van ilyen rendkívül összetett feladatokra.
Míg a legtöbb idegsejt (neuron) születéskor van jelen az agyban (csak néhány agyi területen, például azokban, amelyek kulcsfontosságúak a memória kialakulásában, a születés után keletkező új idegsejtek), a születés után robbanásveszélyes A kapcsolatok (szinapszisok) növekedése. A környezettől vagy a konkrét tapasztalatoktól függetlenül a neuronok közötti kapcsolódási pontok hatalmas feleslege keletkezik. A fejlesztés során a szinapszisok ezen túlkínálata felhasználásuk mértékétől függően ismét csökken. A vegyületek kiválasztásához ezért elengedhetetlen a tapasztalat. A feldolgozás szempontjából hasznos kommunikációs pontokat funkcionálisan tovább erősítik és differenciálják. A szelekció, a növekedés és a differenciálódás az agy fejlődésének jellemző jellemzői. A tapasztalatok, vagyis a növekvő rendszer környezete meghatározó szerepet játszik. Ezek, tehát a feltételezés, garantálják, hogy idegrendszereink a lehető legjobban alkalmazkodnak egy adott környezet követelményeihez.
Fejlődés a csecsemőkor óta
Az (emberi) agy és ezzel párhuzamosan a mentális funkciók (észlelés, megismerés, érzelem, személyiség stb.) Fejlődésének kérdését többek között kétféle megközelítéssel vizsgálják: A prospektív tanulmányok a funkcionális fejlődést vizsgálják, és annak idegi összefüggései csecsemőkortól kezdve Felnőttkor. Ez lehetővé teszi annak azonosítását, hogy az agy mely változásai járnak együtt a funkcionális fejlődéssel, például az észlelési, kognitív vagy motorikus képességek elsajátításával. A nem invazív idegtudományi folyamatok óriási előrelépései, például az agyhullámok mérése (elektroencefalográfia) lehetővé teszik az újszülöttek és csecsemők agyi funkcióinak nyomon követését.
Noha ez a kutatás információkat nyújt a tipikus fejlődésről, az élményfüggőség kérdésére, vagyis a környezet szerepére a fejlesztési program kibontakozásában nem lehet teljes választ adni. Etikai okokból ugyanis tilos a csecsemők és gyermekek környezetének szisztematikus manipulálása. A neurokognitív folyamat élményfüggő, ha kimutatható, hogy csak a tapasztalatok bizonyos összefüggéseiben alakul ki. Beszélhetünk a fejlődés érzékeny szakaszairól, amikor az élet bizonyos szakaszaiban konkrét tapasztalati lehetőségeket kell biztosítani annak érdekében, hogy egy funkció teljes mértékben kifejlődhessen. Az érzékeny fázisok tehát fokozott plaszticitású időablakok. A plaszticitás azt jelenti, hogy az agy ebben az időben különösen érzékeny a funkcionális és strukturális változásokra. A megismerés és a viselkedés szempontjából ez azt jelenti, hogy a rendszer különösen könnyen és gyorsan tanul. Tehát a tanulás egy pszichológiai funkció, amely az agy neuroplasztikusságából fakad.
Érzékeny időablakok
Annak érdekében, hogy azonosítani lehessen az érzékeny fejlődési időablakokat az emberekben, meg kell vizsgálni azokat az embereket, akik korábban atipikus környezetnek voltak kitéve akár születésüktől kezdve, akár későbbi korban. Például retrospektív fejlesztéspszichológiai tanulmányok kutatják a neurokognitív rendszer alkalmazkodóképességét állandó vaksághoz vagy süketséghez. Itt azt vizsgálják, hogy a neurokognitív rendszer hogyan képes kompenzáló módon reagálni erre az ember számára váratlan környezetre. A különböző észlelési kapacitások és kognitív funkciók vizsgálatával információt kapunk a különböző funkcionális területek plaszticitási potenciáljáról és a hozzájuk kapcsolódó agyi régiókról.
Ha összehasonlítjuk ezeket a kompenzációs reakciókat olyan embereknél, akik vakok voltak születésükkor, például azokhoz, akik csak felnőttek voltak, következtetéseket vonhatunk le az egyes funkciók kialakulásának érzékeny fázisairól. A „tipikus” fejlődés érzékeny fázisainak és a mögöttes idegi mechanizmusok azonosításához azonban meg kell vizsgálni a neurokognitív funkciók helyreállítását a tipikus környezet helyreállításával kapcsolatos atipikus tapasztalatok után. Mint modell az emberi területen, itt olyan embereket vesznek figyelembe, akik veleszületett vagy később alkalmazott vakság után egy műtéten keresztül visszanyerik látásukat. Olyan emberekről van szó, akik sűrű binokuláris lencse opacitással (szürkehályoggal) születtek, vagy gyermekkorukban fejlődtek ki. Egy másik példa a siketekről szóló tanulmány, akik hallásprotézis vagy cochleáris implantátum révén nyerik vissza a hallás benyomásait.
Vakon született személyek tesztalanyok
A vakok kompenzációs előnyei már régóta ismertek. Csak ilyen pszichológiai és idegtudományi kutatások voltak képesek feltárni az ilyen adaptációk funkcionális területeit és idegi mechanizmusait. Időközben számos tanulmány jobb hallást és tapintási teljesítményt mutatott azok számára, akik teljesen vakok voltak. Ily módon a vak embereknek gyorsabban sikerül kódolniuk a beszédjelet, különösen nagy háttérzajjal rendelkező környezetben. Jobban emlékeznek a környezeti zajokra és hangokra, és pontosabban tudják megtalálni a zajokat. Tanulmányok kimutatták, hogy különféle idegi mechanizmusok járulnak hozzá ezekhez a teljesítményjavulásokhoz. Beszámoltak arról, hogy a halli kéregben és a parietális lebenyben (a térbeli érzékelés helye több érzékszervi benyomás alapján) a térbeli ábrázolások összehangolása pontosabb, mint a látó teszt személyeknél, és a beszélő személyazonosságára és az elmondottak tartalmára vonatkozó információk gyorsabban elérhetők a születési vakok agyában. mint látó kontroll személyekkel.
A kérdés itt az, hogy vajon megfigyelhetők-e ilyen kiigazítások, amikor a vakság későbbi időpontban jelentkezik. Ez nem várható el ugyanolyan mértékben, ha az atipikus környezethez való alkalmazkodás érzékeny szakaszhoz kapcsolódik. A késői vakság találkozik a látásalapú élet felé fejlődött aggyal. Megállapítható, hogy a későn megvakult emberek a környezet térbeli kódolásához hasonló ábrázolásokat használnak, mint látók, és hogy itt különböznek a születési vakoktól. Kompenzációs kiigazításokat gyakran találnak azoknál az embereknél, akik későn vakulnak meg, de azok hatóköre kisebb, mint a vakságban szenvedők esetében. Bizonyos funkcionális területeken a későn vak és a születési vakokat nem lehet megkülönböztetni teljesítményük szempontjából, például hangforrások felkutatásakor vagy hangok felismerésekor.
Egy életen át alakítható?
Ez utóbbi megállapításból arra lehetne következtetni, hogy az adott funkció egy életen át plasztikus marad, és akár felnőttkorban is kompenzáló módon változhat. Ez a következtetés azonban gyakran korai: agyunk különböző stratégiákat alkalmazhat ugyanazon eredmény, azaz viselkedés elérése érdekében. Melyik feldolgozási módot és így mely idegrendszereket alkalmazzák, nem lehet a viselkedés tiszta megfigyelései alapján eldönteni. Idegtudományi módszereket kell alkalmazni itt az idegrendszerek közvetlen megfigyeléséhez. Például kimutatták, hogy a születési vakok finomhangolják a szenzoros területeken kódolt térbeli ábrázolásukat a hang lokalizációja érdekében. Ezzel szemben a később vakokká vált emberek hajlamosak javítani a későbbi szelekciós folyamatokon, amelyek magasabb társulási területeket érintenek. Ezek az adatok arra utalnak, hogy az előbbi plaszticitási folyamat csak a korai fejlesztés során alkalmazkodó, azaz érzékeny fázisa van, míg az utóbbi az egész életen át lehetővé teszi az adaptációt.
Ez a példa egyértelművé teszi azt is, hogy az idegtudományi módszerek beépítése elengedhetetlen a fejlődés érzékeny fázisainak azonosításához. A fejlődés érzékeny szakaszai elsősorban azt is jelentik, hogy ha a korai fejlődésben hiányoznak bizonyos tanulási lehetőségek, akkor az idegrendszer és a kapcsolódó viselkedés már nem fejlődhet ki teljesen. Ez azt jelenti, hogy a tipikus tanulási környezetek egy bizonyos időpontban elengedhetetlenek egy tipikus fejlődéshez. A tartósan vak embereken végzett vizsgálatokhoz hasonlóan ezt a kérdést olyan embereknél is megvizsgálhatjuk, akik születésük óta vakok voltak a sűrű lencseopacitás (szürkehályog) miatt, mielőtt a sérült lencséket mesterséges lencsékkel vagy speciális vizuális segédeszközökkel helyettesítették volna, és a vizuális információkat újra rögzíteni lehetett.
Később a lencse homályossága
A tartósan vak emberek modelljéhez hasonlóan az embereket összehasonlító csoportként vizsgálják, akiknél a szürkehályog csak később alakult ki, például gyermekkorában. Ezekben az alanyokban legalább egy ideig az agy látó emberként fejlődött; A lencse homályosságának eltávolítása után a vizuális információ eljut egy vizuálisan „alakú” agyhoz. A veleszületett szürkehályogban szenvedők esetében viszont a vizuális információ először találkozik egy olyan agyvelővel, amely korábban a látás nélküli élethez igazodott.
Visszatérhet-e a neurokognitív rendszer a tipikus fejlődési pályára, és ha igen, mire? Ezekkel az emberekkel kapcsolatos vizsgálatok kimutatták, hogy még a viszonylag rövid vakság is nemcsak tartósan csökkenti az elemi vizuális funkciókat, például a látásélességet, hanem számos bonyolultabb vizuális funkciót is, például az arcok és tárgyak érzékelését. Megfigyelték, hogy olyan funkciók is befolyásolhatók, amelyek csak a fejlődés késői szakaszában jelennek meg, vagyis akkor, amikor a szürkehályog már nem létezik. Ez a jelenség „alvó” hatásként ismert, és azt jelzi, hogy a tapasztalatok csak látensen képesek megváltoztatni az idegsejtek fejlődését, ami állandó változásokhoz vezet a később fejlődő rendszerekben.
Olvasd el az ajkakat
De a veleszületett szürkehályog után nemcsak a vizuális funkciók változnak meg véglegesen az emberekben; a vizuális rendszer kommunikációja más szenzoros rendszerekkel is. Jobban megértünk más embereket hangos háttérzajokban, ha követni tudjuk az ajkak mozgását. Ezt a különböző érzékszervi rendszerekből származó bemenetek megkötésének folyamatát multiszenzoros integrációnak nevezzük. Azok az emberek, akiknek veleszületett szürkehályogja volt, képesek olvasni az ajkakon, de már nem tudják azokat úgy kombinálni a hallási információkkal, hogy javítsák beszédértésüket. Képalkotó vizsgálatok kimutatták, hogy a vizuális információ nem érkezik meg a hallókéregbe, ahol általában a hallási bemenethez kapcsolódik.
Ezek a tanulmányok azt mutatják, hogy nemcsak az idegrendszerek kialakulásához és kölcsönhatásához szükséges konkrét tapasztalatok jelenléte, hanem úgy tűnik, hogy ezeknek a tapasztalatoknak a rendje vagy „hangszerelése” is fontos szerepet játszik az agy fejlődésében. Feltételezhető, hogy az érzékszervi fogyatékossággal élő emberek modelljében az emberi agy fejlődésének alapelvei más funkcionális területekre is vonatkoznak, például érzelmi, motivációs és társadalmi fejlődésre, amelyek kevésbé hozzáférhetők a tudományos vizsgálatok számára.
Eric Knudsen, a Stanford Egyetem 2004-es áttekintésében a szerző többnyire állatkísérletek eredményeit foglalja össze, amelyek bemutatják a kisgyermekkori tapasztalatok szerepét az agy funkcionális fejlődésében és az agy plaszticitásában, és ezáltal a tanulás képességét az élet későbbi szakaszában. A szociológia és a közgazdaságtan munkatársaival együtt ugyanaz a szerző két évvel később következtetett a társadalomra. Ez a cikk egyértelműen bizonyítja, hogy a korai gyermekkori tanulás és a korai gyermekkori tanulási környezetek döntő befolyást gyakorolnak a későbbi teljesítményre és tanulási potenciálra. Ennek megfelelően a kisgyermekkori fejlődésbe történő befektetések az élet minden további évével növekednek. Ha az idegrendszer strukturális és funkcionális kialakulása az érzékeny fázisokban nem „indul be”, például a kedvezőtlen környezetek miatt, akkor ezt a későbbi fejlesztési fázisokban nem lehet teljes mértékben pótolni; A kompenzációs intézkedések ekkor fáradságosak, időigényesek és ezért költségigényesek. Gazdasági szempontból a kisgyermekkori fejlődés és annak érzékeny fázisai különösen fontosak az emberek életminősége és a társadalom jóléte szempontjából.
Idegen nyelv elsajátítása idős korban
Az ilyen terápiás játékok érzelmi és motivációs aspektusai a plaszticitás általános növekedéséhez is vezethetnek, de ez csak azokban az idegsejtrendszerekben fejeződik ki, amelyekre további (percepciós vagy kognitív) tréning foglalkozik. Úgy gondolják, hogy ily módon elérhető a kívánt szelektivitás. Hasonló hatásmechanizmusokat tulajdonítanak más beavatkozásoknak, például a testmozgásnak. A jövőbeni kutatásoknak meg kell mutatniuk, hogy a gyógyszerek képesek-e hasonló hatásokat elérni.
Tehát az emberek egész életük során rendelkeznek bizonyos szintű neuroplasztikussággal és ezáltal tanulási képességgel, amelyet adott határokon belül tovább lehet fejleszteni. Ezeket az egyéni korlátokat, amint azt a fejlődési plaszticitásról szóló tanulmányok sugallják, minden egyén számára meghatározza kora gyermekkori tanulási lehetőségei is. Mindkét, első pillantásra ellentmondó népi bölcsesség igaz: "Amit Hans nem tanul meg, azt Hans soha nem tanul meg" (érzékeny fázisok) és "Soha nem késő megtanulni" (felnőtt plaszticitás).
A szerző pszichológiát tanult a Marburgi Egyetemen. Az oregoni egyetemen folytatott posztdoktori tartózkodás után a Német Kutatási Alapítvány akkori új Emmy Noether programjának egyik első vezetője lett. Brigitte Röder 2004 óta a hamburgi egyetem biológiai pszichológia és neuropszichológia professzora. A Leopoldina tagja; Kutatási területe az agy neuroplaszticitása és az érzékszervi rendszerek kölcsönhatása.
Az előadássorozat
Az előadássorozat „Agykutatás, mit tehet. „A non-profit Hertie Alapítvány kezdeményezése a Frankfurter Allgemeine Zeitung-nal együttműködésben. Az idegtudományok elvárásai, de magának az agykutatásnak az ígéretei is magasak. De mit tehet valójában? Ebben a cikksorozatban a sikerekről és a lehetőségekről kérdezünk, de a modern idegtudományok hátrányairól és korlátairól is a társadalmi érdekű területeken. A nonprofit Hertie Alapítvány, az agykutatás legnagyobb magánszponzora által Frankfurtban szervezett előadássorozat alapján vezető agykutatók cikkeit közöljük a nyelv, a technológia, a gazdaság, a betegség, a művészet, a gondolkodás, a zene, a tudat témáiról. Érzések, iskola, emlékezet és psziché.