Neuroplastilisus. Kuidas aju end ümber ühendab?

Kümneid aastaid on valitsenud neuroteaduses dogma, et täiskasvanu aju on sisuliselt muutumatu, vormilt ja funktsioonidelt fikseeritud, nii et täiskasvanuks saades oleme põhimõtteliselt kinni selles, mis meil on. Õnneks on viimase kümnendi uurimused selle dogma ümber lükanud. Selle asemele on tulnud teadmine, et täiskasvanu aju säilitab muljetavaldavad neuroplastilisuse võimed — võime muuta oma struktuuri ja funktsiooni kogemuste põhjal. Need pole tühised muudatused. Niisugused põhifunktsioonid nagu nägemis- või kuulmisaju kihi töö võivad muutuda juba selle põhjal, et inimene jääb noores eas pimedaks või kurdiks. Isegi kui aju saab hilisemas eas trauma, suudab see ennast ümber korraldada. Kui insult kahjustab näiteks motoorse ajukoore piirkonda, mis liigutab paremat kätt, saab uute meetodite (näit. Constraint-induced movement therapy) — abil naaberalade funktsiooni treenida kahjustatud piirkonna asemel. Aju saab end ümber ühendada. Kuid see pole veel kõik.

Mõtlemise kaudu aju ümberkujundamine

Kui teadlased uurivad neuroplastilisuse piire, on nad tõendanud, et meele kujundamine võib toimuda isegi ilma välismaailmast tuleva sisendita. Aju võib muutuda selle põhjal, mida me mõtleme, nagu Pascual-Leone’i katses „mentaalsete klaverimängijatega“ (vt allpool). Sellel on olulisi tervisemõjusid: midagi nii näiliselt ebaolulist nagu mõte võib mõjutada aju, muutes neuronite ühendusi viisil, mis võib ravida vaimseid seisundeid, haigusi või suurendada empaatia ja kaastunde võimet. See võib isegi mõjutada oletatavat muutumatut õnnetaseme algpunkti.

Näiteks avastasid Jeffrey Schwartz ja tema kolleegid California Ülikoolis, et kognitiivne käitumisteraapia (CBT) võib vaigistada aju aktiivsust, mis on seotud obsessiiv-kompulsiivse häirega (OCD), samamoodi nagu ravimid. Samuti huvitus Schwartz Mindfulness-meditatsioonide terapeutilistest võimalustest — budistlikust praktikast, kus jälgitakse oma sisemisi kogemusi endast eemalolevana, vaatlejana, justkui need juhtuksid kellegi teisega.

Kui obsessiiv-kompulsiivse häirega (OCD) patsiente vaevas obsessiivne kinnismõte, juhendas Schwartz neid mõtlema: “Mu aju genereerib järjekordset obsessiivset mõtet. Kas ma siis ei tea, et see on lihtsalt mingi mõtteprügi, mille vigane vooluring välja paiskab?”

Pärast 10-nädalast Mindfulness-põhist teraapiat paranes 12 patsienti 18-st märkimisväärselt. Enne ja pärast tehtud aju skanneeringud näitasid, et orbitaalfrontaalkoore aktiivsus — OCD ahela keskmes — oli dramaatiliselt vähenenud, täpselt nii, nagu mõjutavad aju OCD raviks loodud ravimid. Schwartz nimetas seda iseseisvaks neuroplastilisuseks, järeldades, et „meel võib muuta aju“.

Sama kehtib ka depressiooni ravis, kui kasutatakse Mindfulnessi ja kognitiivseid teraapiameetodeid. Toronto ülikooli teadlased viisid 14 depressioonis täiskasvanut läbi kognitiivse käitumisteraapia (CBT), mis õpetab inimestel vaatama oma mõtteid teisiti — näiteks ebaõnnestunud kohtingut mitte tõendina „Ma ei saa kunagi olla armastatud“, vaid lihtsalt kui üks ebaõnnestunud olukord. Teised 13 patsienti said paroksetiini (antidepressandi Paxil geneeriline vorm). Kõik kogesid ravi järel võrreldavat paranemist. Seejärel skaneeriti patsientide ajud. „Meie hüpotees oli, et kui ravi on edukas, on aju muutunud samamoodi, sõltumata sellest, millist ravi patsient sai,“ selgitas Torontos Zindel Segal.

Kuid tegelikkus oli huvitavam. Depressioonis ajud reageerisid kahte tüüpi ravile erinevalt. Kognitiivse käitumisteraapia CBT vähendas üleaktiivsust frontaalkoores — mõtlemise, loogika ja kõrgema arutluse keskmes, kus toimub ka lõputu järelemõtlemine selle katastroofilise kohtingu üle. Paroksetiin, vastupidi, suurendas seal aktiivsust. Teisalt tõstis kognitiivne käitumisteraapia CBT aktiivsust limbilise süsteemi hippokampuses, aju emotsionaalses keskmes, samal ajal kui paroksetiin selle aktiivsust vähendas.

Toronto teadlase Helen Maybergi sõnul: „Kognitiivne teraapia sihib koort, mõtlevat aju, kujundades ümber, kuidas sa töötled informatsiooni ja muudad oma mõtlemismustreid. See vähendab järelemõtlemist ja õpetab aju kasutama erinevaid mõtlemisahelaid.“ Nagu Schwartz’i OCD patsientide puhul, muutis ka siin mõtlemine aju aktiivsuse mustrit — antud juhul mustrit, mis oli seotud depressiooniga.

Õnn ja meditatsioon

Kas mõtlemine oma mõtetest uuel moel võib mõjutada mitte ainult patoloogilisi aju seisundeid nagu obsessiiv-kompulsiivset häiret (OCD) ja depressioon, vaid ka normaalset aju aktiivsust?

Selle uurimiseks pöördus neuroteadlane Richard Davidson Wisconsin–Madisoni ülikoolist budistlike munkade poole, vaimse treeningu “olümpiasportlaste” poole. Paljud mungad on veetnud meditatsioonis üle 10 000 tunni oma elust. Varasemates uuringutes oli Davidson leidnud, et suurem aktiivsus vasakus prefrontaalkoores võrreldes paremaga korreleerub kõrgema baastasemega rahulolutundes. Vasaku ja parema prefrontaalkoore suhteline aktiivsus sai määratud kui õnnetaseme algpunkti marker, sest inimesed kalduvad naasma sellele tasemele sõltumata sellest, kas nad võidavad loteriis või kaotavad abikaasa.

Kui vaimne treening võib muuta OCD ja depressiooniga seotud aju aktiivsust, kas meditatsioon või muud vaimsed harjutused võivad tekitada muutusi, mis toetavad püsivat õnne ja teisi positiivseid emotsioone? „See on hüpotees,“ ütleb Davidson, „et me võime käsitleda emotsioone, meeleolusid ja seisundeid nagu kaastunne treenitavate vaimsete oskustena.“

Dalai Lama toetusel värbas Davidson uuringusse budistlikud mungad, kes pidid minema Wisconsin–Madisoni Ülikoooli ja mediteerima tema funktsionaalse magnetresonantstomograafia (fMRI) masinas, samal ajal kui ta mõõtis nende aju aktiivsust erinevates vaimsetes seisundites. Võrdluseks kasutas ta üliõpilasi, kellel polnud meditatsioonikogemust, kuid kes said kiire kursuse põhitehnikatest. Puhta kaastunde genereerimise ajal — tavalise budistliku meditatsioonitehnika puhul — muutusid ajupiirkonnad, mis jälgivad, mis on mina ja mis on muu, vaiksemaks, näitas fMRI, justkui avaksid nii kogenud mediteerijad kui ka algajad oma meeled ja südamed teistele.

Veelgi huvitavamad olid erinevused  pikaajaliste meditatsioonipraktikutest munkade ja üliõpilastest algajate vahel. Kogenud praktikute puhul oli oluliselt suurem aktiivsus ajuvõrgustikus, mis on seotud empaatia ja emaliku armastusega. Seosed frontaalsest ajupiirkonnast, mis on kaastunde meditatsiooni ajal väga aktiivsed, aju emotsionaalsete piirkondadega näisid muutuvat tugevamaks pikema aja jooksul mediteerides, justkui oleks aju loonud kindlamaid sidemeid mõtlemise ja tunde vahel.

Kuid kõige silmatorkavam erinevus oli vasakus prefrontaalkoores — piirkonnas, mille aktiivsus tähistab õnne. Kui mungad genereerisid kaastunnet, uhtus vasaku prefrontaalkoore aktiivsus üle parema prefrontaalkoore aktiivsuse, mis on seotud negatiivsete meeleoludega – seda ulatuses, mida polnud varem nähtud ainult vaimse tegevuse kaudu. Seevastu üliõpilastest kontrollrühm ei näidanud selliseid erinevusi vasaku ja parema prefrontaalkoore vahel. See ilmestab, et positiivne ja kaastundlik meeleseisund on oskus, mida saab treenida.

Nii munkade kui ka depressiooni või OCD patsientide puhul muutis teadlik mõtlemine oma mõtetest kindlal viisil aju korraldust. Neuroplastilisuse avastus, eriti meele võime muuta aju, on teadlaste jaoks endiselt liiga uus, rääkimata meie kõigi jaoks, et mõista selle täielikku tähendust. Kuid isegi kui see pakub uusi teraapiaid vaimsete häirete raviks, lubab see midagi veel fundamentaalsemat: uut arusaama sellest, mida tähendab olla inimene.

Katse klaverimänguga

See oli üsna tagasihoidlik katse, kus vabatahtlikud tulid Harvardi Meditsiinikooli laborisse, et õppida ja harjutada väikest viiesõrmelist klaveriharjutust. Neuroteadlane Alvaro Pascual-Leone* juhendas üht gruppi mängima nii sujuvalt kui võimalik, püüdes hoida metronoomi 60 löögi minutis.

Vabatahtlikud harjutasid iga päev kaks tundi viie päeva jooksul. Iga päev, harjutusjärgselt tegid nad läbi transkraniaalse magnetstimulatsiooni (TMS) testi, mille seadmed saatsid lühikese magnetimpulsi nende aju motoorsesse korteksisse, mis mis paikneb pealaelt kulmude suunas.

Transkraniaalne magnetstimulatsiooni (TMS) test võimaldab teadlastel järeldada, kuidas impulss mõjutab neuronite tööd. Klaverimängijate puhul kaardistas TMS, kui suur osa motoorsest ajukoorest kontrollis sõrmede liigutusi, mida klaveriharjutuseks vaja oli.

Teadlased leidsid, et pärast nädala pikkust harjutamist laienes motoorse ajukoore piirkond, mis oli pühendatud sõrmede liigutustele, ümbritsevatele aladele nagu võililled äärelinna murul.

“Mentaalsed klaverimängijad”

Kuid Pascual-Leone ei peatunud siin. Ta laiendas katset, lastes teisel grupil vabatahtlikel lihtsalt mõelda klaveriharjutusele. Nad „mängisid“ lihtsat muusikapala oma peas, hoides käsi paigal ja kujutledes, kuidas sõrmed liiguksid. Seejärel tegid ka nemad TMS testi.

Kui teadlased võrdlesid kahe grupi TMS-andmeid — neid, kes päriselt klaverit mängisid, ja neid, kes ainult kujutasid mängimist ette — avanes neile revolutsiooniline avastus aju kohta: ainult mõtlemine võib muuta meie aju hallaine füüsilist struktuuri ja funktsiooni. TMS andmed näitasid, et motoorse ajukoore piirkond, mis kontrollis klaverimängul sõrmi, laienes ka nende vabatahtlike ajus, kes ainult kujutasid mängimist ette — sama moodi nagu neil, kes tegelikult mängisid.

„Mentaalne harjutamine põhjustas aju sarnase ümberkorralduse,“ kirjutas Pascual-Leone hiljem. Kui tema tulemused kehtivad ka teiste liigutuste kohta (ja pole põhjust arvata, et ei kehti). Veelgi sügavamalt näitas see test, et mentaalne treening võib muuta aju füüsilist struktuuri.

*Alvaro Pascual-Leone on neuroloogiaprofessor ja Berenson-Alleni mitteinvasiivse aju stimulatsiooni keskuse direktor Beth Israel Deaconess’i meditsiinikeskuses ja Harvardi meditsiinikoolis, kus ta töötab ka Harvard-Thorndike’i kliiniliste uuringute keskuse programmidirektorina. Tema uurimistöö eesmärk on mõista mehhanisme, mis kontrollivad aju plastilisust kogu eluea jooksul, et neid saaks muuta subjekti optimaalse käitumusliku tulemuse saavutamiseks. Tema praeguse uurimistöö peamine huvi on kognitiivse neuroteaduse teadmiste ülekandmine kliinilistesse sekkumistesse.