E.G. (pseudonym) je úspěšná žena ve svých raných 60. letech: Je absolventkou vysoké školy a má pokročilý profesionální titul. Má hvězdnou slovní zásobu – podle testů na 98. percentilu.

Pravděpodobně od narození jí také chybí levý spánkový lalok, část mozku, o které je známo, že je kritická pro jazyk.

V roce 2016 E.G. kontaktoval vyšetřovatelku McGovernova institutu pro výzkum mozku Evelinu Fedorenko, která studuje výpočty a oblasti mozku, které jsou základem zpracování jazyka, aby zjistila, zda by její tým mohl mít zájem o její zahrnutí do svého výzkumu.

“E.G. nevěděla o svém chybějícím spánkovém laloku až do věku 25 let, kdy měla skenování mozku z nesouvisejícího důvodu,” říká Fedorenko, Frederick A. (1971) a Carole J. “Stejně jako u mnoha případů časného poškození mozku neměla žádné jazykové nebo kognitivní deficity, ale mozky, jako je ten její, jsou neocenitelné pro pochopení toho, jak se kognitivní funkce reorganizují v tkáni, která zůstává. Řekl jsem jí, že rozhodně chceme studovat její mozek.”

Předchozí studie ukázaly, že zpracování jazyka závisí na propojené síti čelních a časových oblastí v levé hemisféře mozku. Unikátní mozek E.G. představoval pro Fedorenkův tým příležitost prozkoumat, jak se jazyk vyvíjí v nepřítomnosti časové části těchto klíčových jazykových oblastí.

Jejich výsledky se nedávno objevily v časopise Neuropsychologia. Poprvé zjistili, že časové jazykové oblasti se zdají být kritické pro vznik frontálních jazykových oblastí na stejné polokouli – což znamená, že bez levého spánkového laloku si intaktní čelní lalok E.G. nevyvinul schopnost jazyka.

Odhalují také mnohem více: Jazykový systém E.G. sídlí šťastně v její pravé hemisféře. “Naše zjištění poskytují vizuální i statistický důkaz pozoruhodné plasticity mozku, jeho schopnosti reorganizovat se tváří v tvář rozsáhlému časnému poškození, ” říká Greta Tuckute, postgraduální studentka v laboratoři Fedorenko a první autorka článku.

V úvodu ke studii sama E.G. ostře popisuje sociální důsledky zjištění. “Prosím, nenazývejte můj mozek abnormálním, to mě děsí,” píše. “Můj mozek je atypický. Kdyby nebylo náhodného nalezení těchto rozdílů, nikdo by mě nevybral z davu, protože je pravděpodobné, že budu mít tyto, nebo jiné rozdíly, které mě činí jedinečným. “

Čelní a temporální laloky jsou součástí mozku, největší části mozku. Mozek ovládá mnoho funkcí, včetně pěti smyslů, jazyka, pracovní paměti, osobnosti, pohybu, učení a uvažování. Je rozdělena na dvě hemisféry, levou a pravou, hlubokou podélnou trhlinou. Obě hemisféry komunikují prostřednictvím tlustého svazku nervových vláken nazývaného corpus callosum. Každá hemisféra se skládá ze čtyř hlavních laloků – čelní, parietální, temporální a okcipitální. Jádrové části jazykové sítě se nacházejí v čelních a spánkových lalocích.

U většiny jedinců se jazykový systém vyvíjí jak v pravé, tak v levé hemisféře, přičemž levá strana dominuje od raného věku. Čelní lalok se vyvíjí pomaleji než temporální lalok. Propojené frontální a časové jazykové oblasti nám společně umožňují porozumět a produkovat slova, fráze a věty.

Jak tedy E.G., bez levého spánkového laloku, přišel s takovou zdatností mluvit, chápat a pamatovat si verbální informace (i cizí jazyk)?

Jednoduše řečeno, pravá hemisféra převzala kontrolu: “E.G. má v pravé hemisféře zcela dobře fungující neurotypický jazykový systém,” říká Tuckute. ” Je neuvěřitelné, že člověk může používat jednu hemisféru – a navíc pravou hemisféru, která u většiny lidí není dominantní hemisférou, kde se zpracovává jazyk – a být naprosto v pořádku.”

Ve studii vědci provedli dva skeny mozku E.G. pomocí funkční magnetické rezonance (fMRI), jeden v roce 2016 a jeden v roce 2019, a nechali ji dokončit řadu behaviorálních testů. fMRI měří úroveň okysličení krve v mozku a může být použita k vyvození závěrů o tom, kde probíhá nervová aktivita. Vědci také skenovali mozky 151 “neurotypických” lidí. Velký počet účastníků v kombinaci s robustními paradigmaty úkolů a přísnými statistickými analýzami umožnil vyvodit závěry z jediného případu, jako je např.

Fedorenko je neochvějným zastáncem přístupu jediné případové studie – běžného v medicíně, ale v současné době ne v neurovědě. “Neobvyklé mozky – a neobvyklé jedince obecněji – mohou poskytnout kritický pohled na organizaci a funkci mozku, které prostě nemůžeme získat tím, že se podíváme na typičtější mozky.” Studium jednotlivých mozků pomocí fMRI však vyžaduje paradigmata, která pracují robustně na úrovni jednoho mozku. To neplatí pro většinu paradigmat používaných v této oblasti, která vyžadují zprůměrování mnoha mozků dohromady, aby se dosáhlo účinku. Vývoj fMRI paradigmat na individuální úrovni pro jazykový výzkum byl zaměřením Fedorenkovy rané práce, ačkoli hlavní důvod pro to neměl nic společného se studiem atypických mozků: analýzy na individuální úrovni jsou prostě lepší – jsou citlivější a jejich výsledky jsou interpretovatelnější a smysluplnější.

“Dívat se na vysoce kvalitní data u jednotlivých účastníků versus dívat se na mapu na úrovni skupiny je podobné použití vysoce přesného mikroskopu versus dívat se pouhým krátkozrakým okem, když vše, co vidíte, je rozmazání,” napsala v článku publikovaném v Current Opinion in Behaviorial Sciences v roce 2021. Vyvinutí a ověření takových paradigmat však nyní umožňuje Fedorenkové a její skupině zkoumat zajímavé mozky.

Zatímco ve skeneru, každý účastník provedl úkol, který Fedorenko začal vyvíjet před více než deseti lety. Byla jim předložena řada slov, která tvoří skutečné, smysluplné věty, a řada “ne-slov” – řetězců písmen, které jsou vyslovitelné, ale bez významu. V typických mozcích jazykové oblasti reagují silněji, když účastníci čtou věty, ve srovnání s tím, když čtou neslovní sekvence.

Podobně, v reakci na skutečné věty, jazykové oblasti v mozku E.G. překypovaly aktivitou, zatímco oblasti levého čelního laloku zůstávaly tiché. U neurotypických účastníků se jazykové oblasti v levém i pravém čelním a temporálním laloku rozsvítily, přičemž levé oblasti zastínily pravou.

“E.G. ukázal velmi silnou odezvu ve správných časových a frontálních oblastech, které zpracovávají jazyk,” říká Tuckute. “A když se podíváte na kontrolní skupiny, jejichž jazykově dominantní hemisféra je vlevo, reakce E.G. v pravé hemisféře byla podobná – nebo dokonce vyšší – ve srovnání s jejich, jen na opačné straně.”

Vědci nenechali kámen na kameni a dále se ptali, zda nedostatek jazykových odpovědí v levém čelním laloku E.G. může být způsoben obecným nedostatkem reakce na kognitivní úkoly, spíše než jen na jazyk. Provedli tedy nejazykovou úlohu s pracovní pamětí: nechali E.G. a neurotypičtí účastníci provádět aritmetické úlohy sčítání, zatímco byli ve skeneru. V typických mozcích tato úloha vyvolává reakce v čelních a parietálních oblastech v obou hemisférách.

Nejen, že se v reakci na tento úkol rozsvítily oblasti pravého čelního laloku E.G., ale i oblasti v levém čelním laloku. “Jak jazykově dominantní (pravá) hemisféra E.G., tak její nejazykově dominantní (levá) hemisféra vykazovaly robustní reakce na tento úkol pracovní paměti,” říká Tuckute. “Takže ano, určitě tam probíhá kognitivní zpracování. Tento selektivní nedostatek jazykových odpovědí v levém čelním laloku E.G. nás vedl k závěru, že pro jazyk potřebujete časovou jazykovou oblast, aby “zadrátovala” frontální jazykovou oblast.

Projekt se nyní rozrostl o mnoho dalších jednotlivců se zajímavými mozky, kteří kontaktovali Fedorenka poté, co některé z těchto prací byly pokryty zpravodajskými kanály. Projekt Zajímavé mozky slibuje, že poskytne jedinečný pohled na to, jak se naše plastové mozky reorganizují a přizpůsobují různým okolnostem.

Autor: Stanislav Makovický, zdroj: bigthing.com, Titulní obrázek: Pixabay.com/ulrichw