Dugi niz decenija, neuronaučnici su verovali da postoji „kritični period“ u kome je mozak mogao da nauči da razume vizuelni unos i da se ovaj prozor zatvara oko 6 ili 7 godina.
Nedavni rad profesora MIT-a Pavana Sinhe pokazao je da je slika nijansiranija od toga. U mnogim studijama o deci u Indiji koja su operisala urođenu kataraktu nakon 7 godina, otkrio je da starija deca mogu da nauče vizuelne zadatke kao što su prepoznavanje lica, razlikovanje predmeta od pozadine i razlikovanje pokreta.
U novoj studiji, Sinha i njegove kolege su sada otkrili anatomske promene koje se dešavaju u mozgu ovih pacijenata nakon što im se vrati vid. Ove promene, koje se vide u strukturi i organizaciji bele materije mozga, izgleda da su u osnovi nekih vizuelnih poboljšanja koja su istraživači takođe primetili kod ovih pacijenata.
Nalazi dalje podržavaju ideju da se prozor plastičnosti mozga, za barem neke vizuelne zadatke, proteže mnogo dalje nego što se ranije mislilo.
„S obzirom na izuzetan nivo remodeliranja moždane strukture koji vidimo, to pojačava poentu koju smo pokušavali da pokažemo svojim rezultatima u ponašanju, da svu decu treba obezbediti lečenje“, kaže Pavan Sinha, profesor mozga na MIT-u. i kognitivne nauke i jedan od autora studije.
Bas Rokers, vanredni profesor i direktor Neuroimaging Centra na Njujorškom univerzitetu u Abu Dabiju, viši je autor studije, koja se ove nedelje pojavljuje u Proceedings of the National Academi of Sciences. Glavni autori rada su Caterina Pedersini, postdoktor na Univerzitetu Njujork u Abu Dabiju; Nathaniel Miller, koji studira medicinu na Medicinskom fakultetu Univerziteta u Minesoti; i Tapan Gandi, bivši postdoktor u laboratoriji Sinha, koji je sada vanredni profesor na Indijskom institutu za tehnologiju. Sharon Gilad-Gutnick, istraživačica sa MIT-a, i Vidur Mahajan, direktor Centra za napredna istraživanja o imidžingu, neuronauci i genomici, takođe su autori rada.
U razvijenim zemljama kao što su Sjedinjene Države, bebe rođene sa kataraktom se leče u roku od nekoliko nedelja od rođenja. Međutim, u zemljama u razvoju kao što je Indija, veći procenat ovih slučajeva se ne leči.
Pre skoro 20 godina, Sinha je pokrenuo inicijativu pod nazivom Projekat Prakaš, sa misijom da ponudi medicinski tretman slepoj i slabovidnoj deci u Indiji. Svake godine projekat pregleda hiljade dece, od kojih mnoga dobijaju naočare ili naprednije intervencije kao što je hirurško uklanjanje katarakte. Neka od ove dece, uz dozvolu svojih porodica, takođe učestvuju u studijama o tome kako vizuelni sistem mozga reaguje nakon što se vid vrati.
U novoj studiji, istraživači su želeli da istraže da li mogu da otkriju bilo kakve anatomske promene u mozgu koje bi mogle biti u korelaciji sa promenama u ponašanju koje su ranije videli kod dece koja su bila na lečenju. Oni su skenirali 19 učesnika, starosti od 7 do 17 godina, u nekoliko vremenskih tačaka nakon što su imali operaciju uklanjanja urođene katarakte.
Da bi analizirali anatomske promene u mozgu, istraživači su koristili specijalizovanu vrstu magnetne rezonancije koja se zove difuziona tenzorska slika. Ova vrsta snimanja može otkriti promene u organizaciji bele materije – snopove nervnih vlakana koja povezuju različite regione mozga.
Snimanje difuzionog tenzora, koje prati kretanje jezgara vodonika u molekulima vode, proizvodi dva merenja: srednju difuziju, meru koliko se molekuli vode slobodno mogu kretati i frakcionu anizotropiju, koja otkriva u kojoj meri je voda prinuđena da se kreće u jednom pravcu preko drugog.
Povećanje frakcione anizotropije sugeriše da su molekuli vode više ograničeni jer su nervna vlakna u beloj materiji orijentisana u određenom pravcu.
„Ako vidite rastuću frakcionu anizotropiju i smanjenje srednje difuznosti, onda možete zaključiti da se dešava da nervna vlakna rastu u zapremini i da se sve više organizuju u smislu njihovog poravnanja“, kaže Sinha. „Kada pogledamo belu materiju mozga, onda vidimo upravo ove vrste promena u nekim od snopova bele materije.“
Istraživači su primetili ove promene posebno u putevima bele materije koji su deo kasnijih faza vizuelnog sistema, za koji se veruje da je uključen u funkcije višeg reda kao što je percepcija lica. Ova poboljšanja su se desila postepeno tokom nekoliko meseci nakon operacije.
„Vidite anatomske promene u beloj materiji, ali u odvojenim studijama koje koriste funkcionalno neuroimaging, takođe vidite sve veću specijalizaciju, kao funkciju vizuelnog iskustva, slično onome što se dešava u tipičnom razvoju“, kaže Gilad-Gutnick.
Istraživači su takođe testirali performanse učesnika na različitim vizuelnim zadacima i otkrili da je njihova sposobnost da razlikuju lica od drugih objekata u korelaciji sa količinom strukturnih promena u putevima bele materije povezanih sa vizuelnom funkcijom višeg reda.
U poređenju sa tim, dok su tretirana deca pokazala određena poboljšanja u oštrini vida — sposobnost da jasno vide detalje objekata na daljinu — njihova oštrina se nikada nije u potpunosti oporavila, a pokazala su samo minimalne promene u organizaciji bele materije ranih vizuelnih puteva.
„Pojam da je plastičnost vremenski ograničen resurs i da nakon određenog perioda ne možemo očekivati mnogo poboljšanja, čini se da važi za vizuelne funkcije niskog nivoa kao što je oštrina“, kaže Sinha. „Ali kada govorimo o vizuelnoj veštini višeg reda, kao što je razlikovanje lica od ne-lice, tamo vidimo poboljšanja ponašanja tokom vremena, a takođe nalazimo da postoji korelacija između poboljšanja koje vidimo u ponašanju i promene koje vidimo anatomski.“
Istraživači su takođe otkrili da su deca kojoj je katarakta uklonjena u mlađoj dobi pokazala veći i brži dobitak u sposobnosti percepcije lica od starije dece. Međutim, sva deca su pokazala bar izvesno poboljšanje u ovoj veštini, uz promene u strukturi bele materije.
Nalazi sugerišu da starija deca mogu imati koristi od ove vrste operacije i nude dodatne dokaze da im je treba ponuditi, kaže Sinha.
„Ako mozak ima tako izvanredne sposobnosti da se rekonfiguriše, pa čak i da promeni svoju strukturu, onda bi zaista trebalo da iskoristimo tu plastičnost i pružimo deci lečenje, bez obzira na uzrast“, kaže on.
Sinhina laboratorija sada analizira dodatne podatke o slikama pacijenata projekta Prakash. U jednoj studiji, istraživači istražuju da li pacijenti pokazuju bilo kakve promene u debljini svoje sive materije, posebno u oblastima senzorne obrade mozga, nakon tretmana. Istraživači takođe koriste funkcionalnu magnetnu rezonancu kako bi pokušali da lokalizuju vizuelne funkcije kao što je percepcija lica, da vide da li nastaju u istim delovima mozga kao kod ljudi rođenih sa normalnim vidom.
