Alkeemia lugemisnurk: Norman Doidge "Muutuv aju. Teadlaste uuringud ja haigete paranemislood"


Alkeemia lugemisnurk: Norman Doidge "Muutuv aju. Teadlaste uuringud ja haigete paranemislood"
Muutuv ajualkeemia.ee

Avastus, et mõtted suudavad muuta meie aju struktuuri ja talitlust on närviteaduse viimase nelja sajandi tähtsaim läbimurre. Menukite autor, psühhiaater ja psühhoanalüütik MD Norman Doidge tutvustab oma raamatus "Muutuv aju. Teadlaste uuringud ja haigete paranemislood" meile geniaalsete teadlaste uuringuid aju neuroplastilisusest ning kirjeldab hämmastavaid lugusid inimestest, kes on tänu nende avastustele tervenenud

Kujutlusvõime. Kuidas mõtlemise abil asju juhtuma panna

Olen parasjagu Bostonis, Harvardi meditsiinikooli alla kuuluva Diakoness Beth Israeli meditsiinikeskuse aju magnetilise stimulatsiooni laboris. Keskust juhatab Alvaro Pascual-Leone, kelle katsed on näidanud, et meil on võimalik lihtsalt oma kujutlusvõime abil oma aju anatoomiat muuta. Ta on just asetanud mu pea vasakule küljele labakujulise masina. See on transkraniaalse magnetstimulatsiooni (TMS) seade, millel on võime mõjutada minu käitumist. Masina plastmasskorpuse sees on vasktraadist mähis, mida läbiv vool tekitab muutuva magnetvälja, mis tungib mu ajju - esmalt närvirakkude kaablisarnastesse aksonitesse ja sealt edasi ajukoore pindmises kihis olevale käe motoorsele kaardile. Muutuv magnetväli indutseerib enda ümber elektrivoolu ning Pascual-Leone on avastanud, et TMSi abil saab närvirakud laenglema panna. Iga kord, kui ta magnetvälja sisse lülitab, hakkab mu parema käe neljas sõrm liikuma, sest ta stimuleerib mu ajus umbes poole kuupsentimeetri suurust piirkonda, mis koosneb miljonitest rakkudest - see on selle sõrme ajukaart.

Seotud lood:

TMS on geniaalne sild minu ajju. Seadme magnetväli läbistab mu keha valutult ja kahjutult, indutseerides elektrivoolu ainult siis, kui magnetväli mu närvirakkudeni jõuab. Wilder Penfield pidi motoorse või sensoorse ajukoore stimuleerimiseks kolju kirurgiliselt avama ja ajju elektrilise sondi sisestama. Kui Pascual-Leone masina sisse lülitab ja mu sõrme liikuma paneb, kogen täpselt sedasama, mida kogesid Penfieldi patsiendid, kui ta nende kolju lahti lõikas ja aju suurte elektroodidega torkis.

Alvaro Pascual-Leone on kõiki oma saavutusi arvestades noor mees. Ta sündis 1961. aastal Hispaanias Valencias ning on tegelenud uuringutega nii sünnimaal kui ka USAs. Pascual-Leone vanemad saatsid poja Hispaanias saksakeelsesse kooli, kus ta õppis enne meditsiini juurde pöördumist - nagu paljud teised neuroplastikudki - klassikalisi Kreeka ja Saksa filosoofe. Ta omandas Freiburgi ülikoolis nii filosoofiadoktori kraadi kui ka meditsiinidoktori kraadi füsioloogias ning sõitis seejärel USAsse edasi õppima. Pascual-Leonel on oliivikarva nahk, tumedad juuksed ja väljendusrikas hääl ning temast kiirgub tõsist mängulisust.

Tema väikeses kabinetis annab tooni suur Apple'i arvutiekraan, millele jooksevad ajukuvad TMS seadmetest. Talle voolab pidevalt e-kirju koostööpartneritelt üle maailma. Riiulitel tema taga on palju raamatuid elektromagnetismist ja igal pool leidub hulgaliselt teadusartikleid. Ta oli esimene, kes kasutas aju kaardistamiseks TMSi. TMSi saab sõltuvalt intensiivsusest ja sagedusest kasutada nii teatud ajupiirkonna sisselülitamiseks kui ka selle talitluse blokeerimiseks. Et konkreetse ajupiirkonna funktsioon kindlaks teha, blokeerib ta selle piirkonna ajutiselt TMSi stimulatsiooni abil ning jälgib, milline vaimne funktsioon selle tulemusena kaduma läheb. Ta on ka kõrgsagedusliku "korduva TMSi" (repetitive TMS - rTMS) meetodi üks teerajajaid. Kõrgsagedusliku korduva TMSi abil saab närvirakke nii tugevalt aktiveerida, et need hakkavad üksteist erutama ja laenglevad isegi pärast rTMSi laengu lõppemist edasi. See võimaldab kindla ajupiirkonna mõneks ajaks sisse lülitada ning seda saab ka ravis kasutada. Näiteks mõnede depressioonijuhtumite korral on eesajukoor osaliselt välja lülitunud ja ei talitle korralikult. Pascual-Leone töögrupp oli esimene, kes näitas, et rTMS on selliste raske depressiooniga patsientide ravimiseks tõhus meetod. 70% patsientidest, kellele ükski traditsiooniline ravimeetod ei mõjunud, said rTMSist abi ning neil ilmnes
vähem kõrvaltoimeid kui ravimeid kasutades.

Loe veel

Varastel 1990ndatel aastatel, kui Pascual-Leone oli veel riikliku neuroloogiliste häirete ja insuldi instituudi noor teadlane, viis ta läbi rea katseid, mida neuroplastikud nende elegantsuse pärast ülistavad ning mille tulemusena sündis suurepärane meetod aju täpseks kaardistamiseks. Ühtlasi muutsid need katsed võimalikuks tema tulevased kujutlusvõime katsed ja demonstreerisid meile, kuidas me omandame uusi oskusi. Ta uuris, kuidas inimesed õpivad uusi oskusi, kaardistades TMSi abil Braille'i kirja õppivate pimedate katseisikute aju. Katseisikud õppisid pimedate kirja ühe aasta, viis päeva nädalas; iga päev oli kaks tundi klassiõpet, millele järgnes tund kodutööd. Pimedate kirja lugejad "skaneerivad", liigutades oma nimetissõrme mööda reljeefsete punktikeste rida, mis on motoorne tegevus. Seejärel tunnetavad nad punktide paigutust, mis on sensoorne tegevus. Need uuringud olid ühed esimestest, mis kinnitasid, et kui inimesed omandavad uue oskuse, toimuvad ajus plastilised muutused. Pascual-Leone avastas motoorset ajukoort TMSi abil kaardistades, et "pimedate kirja lugemise sõrme" kaart on suurem kui teise nimetissõme kaart ja pimedate kirja mitteoskavate inimeste nimetissõrmede kaart. Pascual-Leone leidis ühtlasi, et mida rohkem sõnu minutis katseisikud lugema õppisid, seda suuremaks muutus nende lugemissõrme motoorne kaart. Tema kõige üllatavamaks avastuseks, mis on iga uue oskuse omandamise seisukohast väga tähtis, oli aga see, mil viisil iganädalased plastilised muutused aset leidsid.

Katseisikuid kaardistati TMSiga reedeti (õppenädala lõpus) ja esmaspäeviti (pärast paaripäevast puhkust). Pascual-Leone avastas, et muutused, mida ta reedel ja esmaspäeval täheldas, olid erinevad. Reedesed kaardid hakkasid uuringu algusest peale kiiresti ja drastiliselt paisuma, kuid esmaspäevaks olid need kaardid kahanenud algse tasemeni. Reedesed kaardid kasvasid kuus kuud, kuid nende mõõtmed kahanesid iga uue esmaspäeva hommikuks kangekaelselt algtasemele. Kuue kuu möödudes reedesed kaardid endiselt kasvasid, kuid mitte enam nii palju kui esimesel kuuel kuul. Esmaspäevastel kaartidel ilmnes vastupidine muster. Need hakkasid muutuma alles pärast seda, kui katseisikud olid kuus kuud treeninud; seejärel hakkasid kaardid aegamööda suurenema ning kümnekuise treeningu järel nende mõõtmed stabiliseerusid. Kiirus, millega katseisikud suutsid pimedate kirja lugeda, korreleerus esmaspäevaste kaartidega palju paremini kui reedestega ning kuigi esmaspäevased muutused ei olnud kunagi nii dramaatilised kui reedesed, olid need stabiilsemad. Pärast kümnekuist õpet läksid pimedate kirja õppijad kahekuulisele vaheajale. Puhkuselt tagasi pöördudes kaardistati nende aju uuesti. Võrreldes viimase esmaspäevaga kaks kuud tagasi ei olnud nende kaartides mingeid muutusi toimunud. Seega kutsus igapäevane treening nädala sees esile drastilisi lühiajalisi muutusi. Nädalavahetuste ja kuude lõikes võis aga püsivamaid muutusi täheldada esmaspäeviti. Pascual-Leone usub, et esmaspäevaste ja reedeste tulemuste erinevus osutab erinevatele plastilistele mehhanismidele. Kiired reedesed muutused peegeldavad olemasolevate närviühenduste tugevnemist ja paljastavad peitu jäänud närviradasid. Aeglasemad ja püsivamad esmaspäevased muutused näitavad aga uhiuute struktuuride moodustumis, mille taga seisab tõenäoliselt uute närviühenduste ja sünapsite teke.

Selle n-ö kilpkonna ja jänese efekti mõistmine aitab mõista, mida peame uue oskuse reaalseks omandamiseks tegema. Pärast lühiajalist harjutamist, näiteks eksamiks tuupimist, on suhteliselt kerge häid tulemusi saada, sest tuupimise käigus olemasolevad sünaptilised ühendused
tõenäoliselt tugevnevad. Paraku läheb see, mida me tuupisime, kiiresti meelest, sest "kergelt tulnud, kergelt läinud" närviühendused taanduvad kiiresti. Pidev täiustumine ja oskuse püsiv omandamine eeldavad aeglast järjepidevat tööd, mille käigus tõenäoliselt moodustuvad uued ühendused. Kui õppija mõtleb, et ta ei tee kumulatiivseid edusamme või tunneb, et tema meel on "nagu sõel", siis peab ta tegelema soovitud oskuse treenimisega, kuni saavutab "esmaspäeva-efekti", milleks pimedate kirja lugejatel kulus kuus kuud. Just reedese ja esmaspäevase efekti erinevusest tuleneb tõenäoliselt see, miks mõned inimesed ("kilpkonnad"), kellel tundub uue oskuse omandamiseks kaua aega kuluvat, võivad selle oskuse omandada lõppkokkuvõttes paremini kui nende "jänestest" sõbrad, kes on küll "kiired õppijad", kuid kellel ei jää õpitu ilma järjepideva harjutamiseta, mis teadmisi kinnistab, ilmtingimata meelde.

Pascual-Leone laiendas oma uuringut, et selgitada välja, kuidas pimedate kirja lugejad sõrmeotste kaudu nii palju informatsiooni saavad. On hästi teada, et pimedatel võivad mittevisuaalsed meeled olla ülihästi arenenud ning et sõrmed, millega pimedad Braille'i kirja loevad, muutuvad erakordselt tundlikuks. Pascual-Leone tahtis näha, kas see täiustunud oskus tuleneb puutetundlikkust vahendava sensoorse kaardi suurenemisest või plastilistest muutustest teistes ajuosades nagu nägemiskoor, mis võib olla pimedatel alakasutatud, sest see ei saa silmadest sisendsignaale. Ta järeldas, et kui nägemiskoor aitab katseisikutel pimedate kirja lugeda, siis selle piirkonna blokeerimine segab pimedate kirja lugemist. Ja nii oligi: kui Pascual-Leone meeskond pimedate kirja lugejate nägemiskoore TMSi abil blokeeris, tekitades virtuaalse kahjustuse, ei suutnud katseisikud pimedate kirja lugeda ega ka lugemiseks kasutatava nimetissõrmega teksti tunnetada. Nägemiskoort kasutati seega puudutuste teel saadava informatsiooni töötlemiseks. Nägijate nägemiskoore blokeerimine TMSi abil ei mõjutanud nende võimet sõrmedega tunda. See näitas, et pimedate Braille'i kirja lugejate ajus toimusid ainulaadsed protsessid: ühe meele teenistusse pühendatud ajuosa oli rakendatud hoopis teise meele teenistusse - see oli seda tüüpi plastiline ümberkorraldus, mida oli kirjeldanud Bach-y-Rita. Pascual-Leone näitas samuti, et mida paremini inimene oskas pimedate kirja lugeda, seda suurem osa tema nägemiskoorest oli selle funktsiooniga seotud.

Tema järgmine ettevõtmine kujunes aga hoopis uutmoodi murranguliseks. Nimelt, ta näitas, et meie mõtted võivad meie aju füüsilist struktuuri muuta. Et uurida, kuidas mõtted aju muudavad, vaatles ta TMSi meetodi abil muutusi klaverimängu õppivate inimeste sõrmekaartides. Üks Pascual-Leone kangelasi, Hispaania suur neuroanatoom ja Nobeli preemia laureaat Santiago Ramón y Cajal, kes oli otsinud oma elu lõppfaasis tulutult märke aju plastilisusest, pakkus 1894. aastal välja, et "mõtlemisorgan on teatud piirides vormitav ja hästi läbimõeldud vaimse treeningu abil täiustatav".

Aastal 1904 väitis ta, et mõtted, mida "vaimse praktika" käigus korratakse, ilmselt tugevdavad olemasolevaid närviühendusi ja tekitavad uusi. Samuti ütles tema sisetunne, et intensiivse vaimse treeninguga tegelevate pianistide sõrmi kontrollivates närvirakkudes on see protsess eriti markantne. Ramón y Cajal oli oma kujutlusvõimele tuginedes välja mõelnud, et aju on plastiline, kuid tal puudusid vahendid selle tõestamiseks. Pascual-Leone arvas, et nüüd on tal TMSi näol olemas vahend kontrollimaks, kas vaimne praktika ja kujutlusvõime viivad tõepoolest füüsiliste muutusteni. Pascual-Leone kujutluseksperiment oli lihtne ja põhines Ramón y Cajali ideel kasutada klaverit. Pascual-Leone õpetas kahele grupile, kes ei olnud kunagi klaverit õppinud, selgeks noodijada, näidates neile, milliseid sõrmi liigutada ning lastes neil mängimise ajal noote kuulata.
Seejärel lasi ta ühel grupil - "vaimse treeningu" grupil - viis päeva, iga päev kaks tundi elektriklaveri klahvistiku ees istuda ja kujutleda, et nad mängivad noodijada ja kuulavad seda. Teine grupp - "füüsilise treeningu" grupp - harjutas noodijada reaalselt viis päeva, kaks tundi päevas.

Mõlema grupi katseisikute aju kaardistati iga päev nii enne eksperimenti kui ka pärast harjutamist. Seejärel paluti mõlemal grupil noodijada ette mängida ja mõõdeti arvuti abil nende esituse täpsust. Pascual-Leone leidis, et mõlemad grupid õppisid noodijada mängi ma ja mõlema ajukaartides toimusid samasugused muutused. On tähele panuväärne, et vaimne harjutamine kutsus motoorses süsteemis esile sa masugused füüsilised muutused nagu muusikapala reaalne harjutamine. Viienda päeva lõpuks olid mõlemas grupis toimunud lihastesse saadetavates motoorsetes signaalides samasugused muutused ja kujutlusvõimet kasutavad mängijad olid sama täpsed kui klaveril harjutajad kolmandal päeval.

Vaimse treeningu grupp tegi küll viie päevaga olulisi edusamme, kuid need ei olnud nii suured kui reaalselt harjutanud katseisikute grupis. Kui aga vaimse harjutamisega tegelenud grupile korraldati vaimse treeningu lõppedes üks kahetunnine füüsiline harjutusseanss, siis kerkis nende sooritusvõime viis päeva füüsilise treeninguga tegelenud grupi tasemele. On selge, et vaimne treening on tõhus viis valmistada ennast ette füüsilise oskuse omandamiseks minimaalse füüsilise treeninguga.

Me kõik tegeleme kontrolltööks õppides või näidendi tekstiridu pähe õppides või mingiks etteasteks või esitluseks varemõpitut korrates sellega, mida teadlased nimetavad vaimseks treeninguks või vaimseks kordamiseks. Kuna aga vähesed meist teevad seda süstemaatiliselt, siis me alahindame selle tegevuse tõhusust. Mõned sportlased ja muusikud kasutavad seda etteasteks valmistumisel. Kontsertpianist Glenn Gould valmistas ennast karjääri lõpupoole muusikapala salvestamiseks sageli ette just vaimse treeningu abil.

Vaimse praktika üks keerukamaid vorme on "pimemale", mida mängitakse ilma malelaua ja nuppudeta. Seisu jälgimiseks ja meelespidamiseks kujutavad mängijad malelauda endale ette. Nõukogude inimõiguste aktivist Anatoli Šaranski kasutas pimemalet selleks, et vanglas ellu jääda. Juudi soost arvutispetsialist Šaranski sai 1977. aastal valesüüdistuse USA kasuks spioneerimises ja pandi üheksaks aastaks vangi. Nelisada päeva vangistusest istus ta jääkülmas pimedas kartsas, mille mõõtmed olid 1,5 x 1,8 meetrit. Poliitvangid varisesid üksikvangistuses sageli vaimselt kokku, sest "kasuta seda või see läheb kaduma" põhimõttel töötav aju vajab ajukaartide säilitamiseks välist stimulatsiooni. Pikaajalise sensoorse deprivatsiooni ajal mängis Šaranski kuude kaupa järjest mõttes pimemalet, mis tõenäoliselt aitas tal aju vormis hoida. Ta mängis nii valgete kui ka mustade malenditega, pidades mängu meeles kahest erinevast vaatenurgast - see on aju jaoks erakordselt raske ülesanne. Šaranski ütles mulle kunagi poolnaljatades, et pimemalet mängima ajendas teda mõte, et ta võiks vabalt kasutada vangistust harjutamiseks ja tulla kunagi maailmameistriks. Pärast seda, kui ta osaliselt tänu Lääne survele vabastati, läks ta Iisraeli ja temast sai valitsuskabineti liige. Kui maailmameister Garri Kasparov peaministrile ja teistele valitsuse ministritele simultaani andis, võitis ta kõiki, välja arvatud Šaranskit. Tohutult mahuka vaimse treeninguga tegelevate inimeste ajukuvauuringute põhjal teame nüüd, mis Šaranski ajus vangistuse ajal tõenäoliselt toimus.

Võtame näiteks Rüdiger Gammi - normaalse IQ-ga noore sakslase, kes treenis ennast matemaatiliseks fenomeniks, inimkalkulaatoriks. Kuigi Gammil ei olnud sündides mingeid erakordseid matemaatilisi või meid, suudab ta nüüd arvutada üheksanda astme või viienda juure või korrutada kahekohalisi numbreid viie sekundiga. Pangas töötav Gamm hakkas 20-aastaselt neli tundi päevas oma arvutamisoskust treenima. Temast oli 26ndaks eluaastaks saanud arvutusgeenius, kes suutis ennast teleesinemistega ära elatada. Teadlased, kes uurisid tema aju positronemissioontomograafia (PET) abil, leidsid, et arvutamise ajal aktiveerus Gammi ajus viis piirkonda rohkem kui "normaalsetel" inimestel. Psühholoog Anders Ericsson, kes on vilumuse arendamise ekspert, on näidanud, et sellised inimesed nagu Gamm tuginevad matemaatiliste probleemide lahendamisel pikaajalisele mälule, samas kui teised tuginevad lühiajalisele mälule. Eksperdid ei säilita ajus vastuseid, vaid põhifakte ja strateegiaid, mis aitavad vastusteni jõuda; neil on nende põhifaktide ja strateegiate juurde kohene ligipääs, justkui need oleksid lühiajalises mälus. Pikaajalise mälu kasutamine probleemide lahendamiseks iseloomustab enamike valdkondade eksperte. Ericsson leidis, et eksperdiks saamine nõuab enamikes valdkondades umbes kümneaastast keskendatud jõupingutust.

Üks põhjus, miks saame oma aju lihtsalt kujutledes muuta, peitub selles, et närviteaduslikust vaatenurgast ei ole teo ettekujutamine ja teo sooritamine sugugi nii erinevad kui need esmapilgul tunduvad. Kui inimene sulgeb silmad ja visualiseerib mingit lihtsat objekti, näiteks tähte, siis aktiveerub tema primaarne nägemiskoor täpselt samamoodi nagu siis, kui ta tegelikult tähte a paberil silmitseks. Ajukuvauuringud näitavad, et ajuosad, mis tegutsedes ja tegevust kujutledes aktiveeruvad, suures osas kattuvad. Just seepärast saab oma sooritusvõimet visualiseerimise
abil parandada.

Dr Guang Yue ja dr Kelly Cole tegid katse, mida on raske uskuda, kuid mis on samas äärmiselt lihtne. Nad näitasid, et kujutledes, kuidas sa oma lihaseid kasutad, saad sa lihaseid reaalselt tugevdada. Uuringus osales kaks gruppi, üks tegeles füüsiliste harjutustega, teine kujutles, et teeb füüsilisi harjutusi. Mõlemad grupid treenisid neli nädalat, esmaspäevast reedeni ühte sõrmelihast. Füüsilise treeningu grupp tegi näpuga iga päev 15 võimalikult tugevat kokkutõmmet, nii et iga pingutuse vahele jäi 20-sekundiline paus. Mentaalse treeningu grupp lihtsalt kujutles 15 maksimaalselt tugevat kokkutõmmet 20-sekundiliste puhkepausidega; lisaks kujutlesid mentaalse treeninguga tegelejad, kuidas hääl neid taustal ergutab: "Kõvemini! Kõvemini! Kõvemini!" Uuringu lõpuks oli füüsiliste harjutustega tegelenud katseisikute lihastugevus, nagu arvata võiski, 30% võrra suurenenud. Neil, kes olid samal perioodil üksnes kujutlenud, kuidas nad sama harjutust teevad, oli lihastugevus kasvanud 22% võrra. Selle nähtuse võti peitub aju motoorsetes närvirakkudes, mis "programmeerivad" liigutusi. Nende imaginaarsete kokkutõmmete ajal aktiveeruvad ja tugevnevad liigutuste sooritamiseks vajalike juhiste jadaks liitmise eest hoolitsevad närvirakud ning see tagab lihaste kokkutõmbumisel suurema jõu.

Seda tüüpi uuringud on võimaldanud töötada välja esimesed reaalselt inimeste mõtteid "lugevad" masinad. Mõtete tõlkimise masinad jälgivad mingit tegevust kujutleva inimese või looma motoorseid programme, dekodeerivad mõttega kaasneva eripärase elektrilise signatuuri ja edastavad elektrilise käskluse seadmele, mis teeb mõtte teoks. Need masinad töötavad, sest aju on plastiline ning muudab sel ajal, kui me mõtleme, füüsiliselt oma seisundit ja struktuuri sellisel moel, et seda saab elektrooniliste mõõteriistadega jälgida.

Praegu tegeletakse nende seadmete arendamisega ning eesmärgiks on võimaldada üle keha halvatud inimestel mõtete abil asju liigutada. Seda tüüpi tehnoloogia arenedes õnnestub võib-olla luua ka mõttelugejad, mis tunnevad ära ja transleerivad mõtete sisu ning millega on võimalik liigitada mõtete laadi teistmoodi kui valedetektoriga, mis suudab detekteerida üksnes valetamisega kaasnevat stressitaseme muutust. Nende masinate väljatöötamiseks tuli astuda paar lihtsat sammu.

Miguel Nicolelis ja John Chapin alustasid 1990ndate keskel Duke'i ülikoolis käitumiskatset eesmärgiga õppida loomade mõtteid lugema. Nad treenisid roti vajutama kangi, mis oli elektroonselt ühendatud vett väljastava mehhanismiga. Iga kord, kui rott kangi vajutas, vabanes tilk vett ja rott sai juua. Roti koljusse oli tehtud väike avaus ning selle kaudu oli väike grupp mikroelektroode ühendatud roti motoorse ajukoorega. Need elektroodid salvestasid motoorse ajukoore 46 närviraku aktiivsust, mis olid seotud liigutuste planeerimise ja programmeerimisega. Tavaliselt saadavad need närvirakud juhtnöörid seljaaju mööda lihastesse. Kuna eesmärgiks oli registreerida mõtteid, mis on olemuslikult keerukad, tuli 46 närvirakku samaaegselt mõõta. Iga kord, kui rott kangi liigutas, salvestasid Nicolelis ja Chapin motoorika programmeerimise eest vastutava 46 närviraku aktiivsusmustri ja saatsid signaali väikesesse arvutisse. Arvuti hakkas kangi vajutamisega seotud laenglemismustrit peagi "ära tundma". Kui rott oli harjunud kangi vajutama, ühendasid Nicolelis ja Chapin kangi veemehhanismi küljest lahti. Kui rott nüüd kangi vajutas, siis vett ei tulnud. Rott vajutas frustreeritult mitu korda kangi, kuid asjata. Järgmiseks ühendasid teadlased veemehhanismi arvutiga, mis oli omakorda ühendatud roti närvirakkudega. Teoreetiliselt oleks nüüd pidanud arvuti iga kord, kui rotil tekkis mõte, et "vajutaks kangi", närvirakkude laenglemismustri ära tundma ja edastama signaali veemehhanismile, et see tilga väljastaks. Ning rott taipaski paari tunni pärast, et ta ei pea vee saamiseks kangi vajutama. Ta pidi lihtsalt kujutlema, kuidas ta käpp kangi vajutab ja vesi tuleb! Nicolelis ja Chapin treenisid neli rotti seda ülesannet sooritama.

Seejärel hakkasid nad ahvidele veel keerukamaid mõttekäike õpetama. Ööahv Belle treeniti juhthoova abil arvutiekraanil olevat valgustäppi jälitama. Kui ülesanne õnnestus, sai ta tilga puuviljamahla. Iga kord, kui ta juhthooba liigutas, tema närvirakud laenglesid ja arvuti analüüsis nende mustrit matemaatiliselt. Närvirakkude laenglemismuster ilmnes alati 300 millisekundit enne, kui Belle juhthooba liigutas, sest nii kaua aega kulus ta ajul selleks, et käsklus seljaaju kaudu lihastesse edastada. Kui ta liigutas juhthooba paremale, tekkis ta ajus muster, mis tähendas "liiguta oma kätt paremale" ja arvuti tundis selle ära; kui ta liigutas kätt vasakule, tundis arvuti ka selle mustri ära. Seejärel teisendas arvuti need matemaatilised mustrid käsklusteks, mis edastati Belle'i nägemisulatusest väljaspool olevale robotkäele. Samuti edastati need matemaatilised mustrid Duke'i ülikoolist teisele robotkäele Massachusettsi Cambridge'is asuvasse laborisse. Jällegi, nagu rotikatseski, nii ei olnud ka nüüd juhthoova ja robotkäte vahel mingit ühendust; robotkäed olid ühendatud Belle'i närvirakkudest mustreid välja lugeva arvutiga. Teadlased lootsid, et robotkäed Duke'is ja Cambridge'is liiguvad täpselt nagu Belle'i käsi - 300 millisekundit pärast mõtte tekkimist. Kui valgusmustrid arvutiekraanil juhuslikult muutusid ja Belle'i päriskäsi juhthooba liigutas, liikusid üksnes arvuti kaudu edastatavate mõtete jõul ka üksteisest tuhande kilomeetri kaugusel paiknevad robotkäed.

Hiljem on meeskond õpetanud paljudele ahvidele üksnes oma mõtete abil robotkätt kolmemõõtmelises ruumis suvalises suunas nihutama ja keerukaid liigutusi tegema - näiteks eseme järele sirutama ja seda haarama. Ahvid mängivad ka videomänge (ja paistavad neid nautivat), jahtides videoekraanil olevaid objekte kursorit pelgalt mõttejõul liigutades. Nicolelis ja Chapin lootsid, et nende töö võimaldab tulevikus mitmesuguste halvatustega patsiente aidata.

Juulis 2006 rakendaski Browni ülikooli närviteadlase John Donoghue juhitud töörühm sarnast tehnikat ka inimesel. Matthew Nagle oli 25-aastane mees, keda oli kaela pussitatud ja kelle kõik neli jäset olid seljaajuvigastuse tõttu halvatuks jäänud. Tema ajju siirdati tilluke 100 elektroodiga ränikiip, mis oli täiesti valutu, ja see ühendati arvutiga. Neli päeva kestnud treeningu järel oli ta võimeline oma mõtete abil liigutama ekraanil kursorit, avama e-kirju, vahetama telekanaleid ja reguleerima helivaljust, mängima arvutimänge ja juhtima robotkätt. Seda mõtete tõlkimise seadet on järgmisena kavas katsetada lihasdüstroofiaga, insuldiga ja motoorsete närvirakkude haigusega patsientidel.

Kõnealuse strateegia lõppeesmärk on siirdada motoorsesse ajukoorde väike, imiku küüne suurune patareidega varustatud mikroelektroodide kimp koos saatjaga. Seejärel võib ühendada robotkäega väikese arvuti või juhtida traadita side abil ratastooli paigutatud või lihastesse liigutuste esilekutsumiseks siirdatud elektroode. Mõned teadlased loodavad närvirakkude laenglemise detekteerimiseks välja arendada mõne mikroelektroodidest vähem invasiivse tehnoloogia, näiteks mõne TMSil põhineva seadme, ning Taub koos kolleegidega arendab praegu ajulainete muutusi detekteerivat seadet. Need "imaginaarsed" eksperimendid näitavad, et kujutlus ja tegutsemine on tõeliselt tihedalt läbi põimunud, kuigi oleme harjunud pidama neid täiesti erinevateks ja erinevatele reeglitele alluvateks. Aga mõelgem tõsiasjale, et mõnel juhul on nii, et mida kiiremini suudame midagi ette kujutada, seda kiiremini suudame seda ka teha.

Jean Decety Prantsusmaalt Lyonist on teinud ühte lihtsat katset mitmel moel. Kui sa mõõdad, kui kaua sul kulub kujutluspildis aega oma domineeriva käega oma nime kirjutamiseks, ja mõõdad seejärel, kui palju selle käega reaalselt oma nime kirjutamiseks aega kulub, siis need ajavahemikud on sarnased. Kui sa seejärel kujutled end kirjutamas oma nime mittedomineeriva käega, siis nii kujuteldavale kui ka reaalsele kirjutamisele kulub kauem aega. Suurem osa paremakäelistest leiab, et nende "mentaalne vasak käsi" on nende "mentaalsest paremast käest" aeglasem. Decety leidis insuldijärgseid patsiente ja Parkinsoni tõvega inimesi uurides, et patsientidel kulus haige jäseme liigutamise kujutlemisele kauem aega kui terve jäseme liigutamise kujutlemisele. Arvatavasti on nii mentaalsed kujutluspildid kui ka tegevused aeglustunud põhjusel, et neid teostab ajus sama motoorne programm. Motoorsete programmide närvirakkude laenglemiskiirus tõenäoliselt piirab ka meie kujutlusvõime kiirust.

Katkend pärineb Norman Doidge raamatust "Muutuv aju. Teadlaste uuringud ja haigete paranemislood"

KOMMENTEERI!