Mnoho lidí si představuje mozek jako počítač plný mikročipů a drátů, jako skladiště plné vzpomínek a naučených věcí, jako hodiny s miliony mechanismů, které jsou navzájem úzce propojeny, takže je neuvěřitelné, že někdo může žít s mnohem menším množstvím, pouze s jednou mozkovou hemisférou. A ano, může se to stát. Je to vzácné, ale existuje několik desítek lidí, kteří žijí bez velké části mozku, bez poloviny nebo i méně.
Tito lidé se tak nenarodili. Nejčastěji měli v dětství nějaké onemocnění, například Rasmussenovu encefalitidu, při níž jsou epileptické záchvaty velmi časté. Epilepsii si můžeme představit jako elektrickou bouři, která je naléhavá v určité oblasti mozku a šíří se mozkem, jako by se mraky pohybovaly vpřed a vypouštěly blesky. Když tento sled impulzů dosáhne určité oblasti, neurony v této oblasti začnou střílet a bouře se šíří dál. Když tedy vlna elektrických výbojů dosáhne oblasti mozku, která se podílí na pohybech, motorické kůry, dojde k mnoha rychlým svalovým stahům v různých částech těla a vznikají křeče.
Existuje mnoho epilepsií, které dobře reagují na léky a jsou dokonale kontrolovány, ale vždy existovalo určité procento tzv. refrakterních, které na léčbu nereagují, a dalších onemocnění, při kterých je poškozena mozková tkáň. Záchvaty mohou být tak časté, že se dítě, protože v těchto případech hovoříme o dětech, nemůže normálně vyvíjet, protože mozek není nikdy v klidu, nebo má záchvat, nebo se ze záchvatu zotavuje. Jedním z řešení je zničit epileptické ložisko, výchozí bod, ale pokud ho nelze identifikovat a mozek je záchvaty poškozen, další možností je odstranění velké oblasti.
Nedávná studie 1 autorů Kliemann a kol. z listopadu 2019 analyzovala mozky šesti lidí, kterým byla při této operaci odstraněna jedna mozková hemisféra, což se nazývá hemisférektomie. Výsledky byly porovnány s výsledky šesti dalších zdravých dospělých osob, které rovněž podstoupily skenování, a s databází, která zahrnovala výsledky 1 500 dalších zdravých dospělých osob, jejichž průměrný věk byl 22 let.
Nejmladšímu pacientovi byly v době operace tři měsíce, zatímco nejstaršímu 11 let. Všech šest pacientů trpělo epileptickými záchvaty již od dětství, přičemž u jednoho z nich se první záchvaty objevily během několika minut po narození. U čtyř z nich byla odstraněna pravá strana mozku, zatímco u zbývajících dvou to byla strana levá. Příčiny byly různé: ve dvou případech šlo o cévní mozkovou příhodu v době kolem narození, u dalších tří o Rasmussenovu encefalitidu, která způsobuje epilepsii a poškození mozku, a u šestého o kortikální dysplazii.
Šest pacientů se dobrovolně přihlásilo na funkční magnetickou rezonanci, což je technika, která umožňuje zobrazit funkční mozek s dobrým prostorovým a časovým rozlišením v centru zobrazování mozku Kalifornského technologického institutu (Caltech) v Pasadeně. Výsledky byly porovnány s výsledky šesti dalších zdravých dospělých, kteří byli rovněž skenováni, a s databází, která zahrnovala výsledky 1 500 dalších zdravých dospělých s průměrným věkem 22 let. Pozornost vzbudilo to, že tito lidé, kterým už bylo dvacet nebo třicet let, fungovali pozoruhodně dobře, měli zaměstnání, jejich jazykové funkce byly normální, a když byli umístěni na skener, povídali si jako každý normální člověk.
Výzkumníci rozdělili mozek do 400 oblastí, 200 v každé hemisféře, a vytvořili sedm funkčních sítí. Stejný vzorec ploch pozorovaný u zdravých lidí bylo možné snadno rozlišit u lidí s polovinou mozku. Ve druhé fázi se zjišťovalo, zda se stejný člověk po nějaké době znovu naskenuje a u stejného člověka a při stejném úkolu se objeví stejný vzorec aktivity, což se nazývá fingerprinting. Výsledkem této druhé části studie bylo, že vzorce aktivity byly v průběhu času konzistentní. To byl základ pro závěrečnou studii, jejímž cílem bylo zjistit, zda jsou funkční sítě účastníků s polovičním mozkem stejné nebo odlišné od funkčních sítí zdravých lidí.
V mozku existuje řada neuronových sítí, funkčních okruhů, o kterých se předpokládá, že jsou podkladem našich emocí, poznávání a chování. Vědci se zaměřili zejména na mozkovou aktivitu v sítích, které regulují vidění, pohyb, emoce a myšlení, tedy tzv. kognitivní procesy. Vzhledem k tomu, že neuronální sítě určené pro jednu regulační funkci často zasahují do obou hemisfér, výzkumný tým očekával, že u pacientů po hemisférektomii bude pozorována slabší neuronální aktivita, ale nebylo tomu tak. Skupina vědců dokázala rozpoznat stejné sítě i u pacientů po hemisférektomii a hlavním a překvapivým závěrem bylo, že šest operovaných osob a kontrolní skupina vykazovaly silné a podobné propojení mezi oblastmi oblasti mozku, které se obvykle přiřazují ke stejné funkční síti. Nicméně propojení mezi oblastmi několika různých sítí bylo u všech účastníků, kterým byla odstraněna hemisféra, a mezi všemi sítěmi mnohem větší než u kontrolních osob. Tyto kontrolní skupiny měly podobnou úroveň inteligence, věk, preferenci rukou, tj, zda byli leváci nebo praváci, a pohlaví.
Lékaři se již dříve přesvědčili, že pacienti s hemisférektomií fungují na vynikající úrovni, ale nejvíce je zaujala vysoká míra kompenzace, kterou pozorovali v neurozobrazovací studii. Všichni, dokonce i ti, kterým byla odstraněna levá hemisféra, kde se nachází většina oblastí souvisejících s řečí, jako je Brokova nebo Wernickeova oblast, byli schopni mluvit. Zdá se, že oblast řeči se po operaci přesunula z jedné hemisféry do druhé. Pokud levá hemisféra chybí nebo je poškozena, oblast řeči se nachází v pravé hemisféře. Tyto výsledky podporují hypotézu, že společný systém funkčních sítí umožňuje poznávání, a naznačují, že interakce mezi různými sítěmi může být klíčovým aspektem funkční reorganizace po hemisférektomii.
Tyto výsledky byly nečekané a zajímavé, protože mnohem menší léze vzniklé mrtvicí, nehodou, nádorem nebo z jiných důvodů způsobují devastující účinky. Tato velká schopnost zotavení je pravděpodobně založena na dvou aspektech: mozek má mnoho redundantních systémů a, což je možná ještě pozoruhodnější, má obrovskou schopnost adaptace a flexibility, která se nazývá neuronální plasticita. Bylo by proto důležité pochopit, jak mozek tyto regenerační nebo kompenzační procesy uvádí do pohybu, aby bylo možné zavést strategie, které zlepší vyhlídky těchto léčebných postupů.