Az agysérülések nagyban segítik az agy működésének megértését

Az agy működése máig az univerzum legnagyobb rejtélye. A tudósok már évezredek óta próbálják megfejteni titkait, időközben pedig e törekvés eszközei olyan sokszínűvé váltak, hogy manapság már nincs is olyan személy, aki mindegyikhez értene. A technikai vívmányok ugyan egyre több információval szolgálnak az agyról, kétség sem fér hozzá, hogy az eddigi legnagyobb jelentőségű felfedezések nagyrésze agysérülések következtében látott napvilágot.

Az agy bámulatosan összetett szerv. A fizikai felépítése önmagában lenyűgöző.

A tekervények kuszaságát a reneszánsz zsenik idejéig még csak meg sem próbálták valósághűen visszaadni az anatómusok. A szabad szemmel látható sajátosságok leírását követően azonban hamarosan megjelent a mikroszkópia és egy teljesen új szerveződési szint tárult a kutatók elé: 82 milliárd idegsejt kuszasága.

Az idegszövet mikrostruktúrájának komplexitását jól szemlélteti, hogy a német neurológus, Korbinian Brodmann a mikroszkópos jellemzők alapján 52 egyedi területet különített el az agykéregben. A XX. század derekán az is kiderült, hogy maguk a sejtek is összetett rendszerek, amelyek működése komponensek (fehérjék) tízezrein múlik.

Az agy fizikai összetettsége ugyan ámulatba ejtő, de nem szabad megfeledkezni arról, hogy nem ez a legérdekesebb része.Az agy hozza létre ugyanis az ember minden tudatos élményét, minden tapasztalat, érzelem, emlék, benyomás, vágy és álom az agy szüleménye. Az agy, vagy inkább az agyak együttműködése hozta létre mindazt, amit az emberiség felépített az utóbbi néhány ezer évben: kultúrák, vallások, gazdasági és politikai rendszerek jöttek létre az agyi funkcióknak köszönhetően.

Nem csoda tehát, hogy az agy megértéséhez mindent igyekeznek bevetni az agykutatók, amit csak lehet. Vizsgálják az idegsejtek molekuláris sajátosságait, de éppenséggel a kulturális jelenségek mintázatait is.

Az agyműködés vizsgálatának nehézsége azonban épp abból adódik, hogy ilyen sok szinten valósul meg a működése.Az idegsejtek által generált elektromos jelek viselkedéseket, gondolatokat szülnek. Egy ilyen bonyolult rendszert hogyan lehet a maga összetettségében vizsgálni?Az agykutatás története során a legnagyobb hatása a súlyos agysérülések megfigyelésének volt.

A neuropszichológia esettanulmányai

A neuropszichológia egy önálló tudományterület, amely a XIX. századi neurológiában gyökerezik. Ekkor kezdték a neurológusok egyre pontosabban feljegyezni az agysérülések és az általuk produkált tüneteket és hamarosan számos mintázatra felfigyeltek.

A legelső ilyen jellegű megfigyelések a beszéddel voltak kapcsolatosak.A francia Pierre Paul Broca gyűjtött össze több olyan esetet, ahol a betegek súlyos beszédzavarral küzdöttek, a haláluk utáni boncolás során pedig mindig a bal frontális lebenyben talált sérülést. A leghíresebb esete Monsieur Leborgne, aki 30 éves korára teljesen elvesztette a beszédkészségét. Csupán egyetlen szót ("tan") tudott kimondani, viszont értette a beszédet.

Ha Broca megkérte, hogy adja oda neki a tollat az asztalról, akkor gond nélkül teljesítette a feladatot. A beteg halála után Broca az agyát is tanulmányozta és azt találta, hogy egy tojásméretű seb van a homloklebeny oldalsó alulsó részén a bal oldalon. Miután több hasonló esetet is megfigyelt, arra következtetett, hogy a beszédképzés agyi központja sérült ezeknél a betegeknél, hiszen értik a beszédet, de maguk nem tudnak beszélni. Ráadásul ez a központ a bal oldali homloklebenyben helyezkedik el, hiszen rendre itt talált sérüléseket a betegek agyában.

Egy német neurológus, Karl Wernicke szintén beszédzavaros betegeket vizsgált.

Ő azonban épp olyan betegekre fókuszált, akik beszélni ugyan tudtak, de nem értették a beszédet. Ezek a betegek folyékonyan beszélnek, azonban jellemzően nem a beszélgetés témájához kapcsolódnak, sőt gyakran értelmetlen szavakat használnak. Wernicke szintén konzisztens sérüléseket talált a betegek agyában: a bal oldali halántéklebeny felső, hátsó része volt károsodott. Wernicke elődjének eredményeire támaszkodva már egy elméletet alkotott a nyelvi funkciókról.

Úgy gondolta, hogy a hallott beszéd értelmezéséhez elengedhetetlen az általa felfedezett terület, ám ez összeköttetésben van a Broca által leírt területtel, amely a megfelelő szavak megformálását és kimondását teszi lehetővé.E két XIX. századi neurológus kezdte meg a nyelvi készségek agyi hátterének feltárását, ami azóta is meghatározza, ahogy az agykutatók gondolkodnak a beszédértésről és a beszédképzésről.

A rejtélyes ragály tanulságai

A XX. század elején sajnos rengeteg súlyos agysérülés következményeit figyelhették meg a neurológusok. Először az I. Világháború, majd az azt követő titokzatos járvány okozott visszafordíthatatlan károkat rengeteg ember agyában.A világháborús veteránok gyógyítása során bontakozott ki a neuropszichológia, ami az agysérülések viselkedéses következményeinek felmérésével és korrekciójával foglalkozó terület, az orvoslás és a pszichológia határmezsgyéjén.

Egy nagy jelentőségű tanulmánysorozat fűződik a román származású Constantin von Economo nevéhez, aki egy titokzatos járvány áldozatait vizsgálta. A járvány 1915 telén kezdődött, majd 1924-ben el is tűnt. Emiatt máig nem lehetnek teljesen biztosak a szakértők a kórokozó kilétében.

Von Economo 1915 telén egyre több beteggel találkozott, akik nagyon súlyos aluszékonyságot mutattak, miközben az arcizmaik is legyengültek, lebénultak. Ezek a betegek akár napi 20 órát is aludtak, csak a legszükségesebb életfunkciók ellátásáig maradtak ébren. Ami még különösebb, hogy a betegek egy másik csoportja épp az ellenkező állapotba került. Ezek a betegek nyugtalanok, idegesek voltak, alig aludtak és önkéntelen izommozgásokat végeztek.

Von Economo ezen megfigyelések alapján arra a következtetésre jutott, hogy a rejtélyes kórokozó az agy alvás-ébrenlét ciklust szabályozó területeit támadja. Szövettani vizsgálatai arra mutattak rá, hogy a hipotalamusz különböző részei sérülnek ezeknél a betegeknél: az aluszékony személyeknél a hátulsó, az álmatlansággal szenvedőknél a hipotalamusz elülső része károsodott.

Az idők során von Economo meglátásait számtalan további vizsgálat támasztotta alá. Manapság világos, hogy az ébrenlét stabilizálásában valóban fontos szerepet játszik a hipotalamusz hátsóbb részén elhelyezkedő sejtcsoport, míg az elalvás beindításáért úgy tűnik, hogy a hipotalamusz elülső csúcsán lévő sejtek felelnek.

 Az alvásszabályozás egyszerűsített modellje. Lilával a hipotalamusz elülső részén, pirossal pedig a hátulsó részén elhelyezkedő sejtcsoportok Forrás: Saper, Scammel és Lu, 2005 - Nature

Vaklátás

Az agysérülések sajnos gyakran vezetnek megdöbbentő, képtelen tünetekhez, ám a vaklátás talán még ezek közül is kiemelkedik.Lawrence Weiskrantz a 70-es években számos olyan beteget vizsgált, akiknek nem volt tudatos látásélményük a látótér különböző részein, azonban ezekről a heyekről is képesek voltak például mozgást érzékelni. A 90-es években Melvyn Goodale és társai számoltak be egy olyan betegről, aki teljesen elvesztette a látását szén-monoxid mérgezés következtében.

A beteg azonban érdekes módon különösebb gond nélkül elkapta például a felé dobott labdát. A kutatók egy formalizált teszttel is kimutatták, hogy a szemektől érkező információ nem veszett el teljesen a páciens számára. Arra kérték a beteget, hogy egy elforgatható nyílásba próbáljon bedugni egy lapot. Ez a feladat gond nélkül ment neki, noha azt még csak hozzávetőlegesen sem tudta megmondani, hogy milyen szögben áll a nyílás az egyes próbák előtt.

A vaklátás meglepő jelensége szülte a két útvonal hipotézist, mely szerint a vizuális információ feldolgozásában két elkülönülő rendszer vesz részt. Az egyik a tudatos látásélmény létrehozásáért felel, ez sérült az említett betegnél is, a másik viszont a vizuális információ mozgáshoz való felhasználását teszi lehetővé, ez marad ép a vaklátás esetében.Ez az elképzelés meghatározó a modern idegtudomány látórendszerről alkotott képében.

A vizuális információ két útvonalon kerül feldolgozásra, az alsó a tudatos látásélményben központi, míg a felső a mozgás vizuális irányításáért felel Forrás: Wikimedia commons 

A felsorolt példák mind azt mutatják, hogy mennyire fontos eredményeket köszönhet a súlyos agysérüléseknek az agykutatás. A balesetek, amelyek életeket tettek tönkre, legalább a tudomány fejlődését elősegítették, amitől pedig azt remélhetjük, hogy elhozza azt az időt, amikor már nem lesznek ennyire véglegesek az agysérülések következményei.