Veel mensen zien hun hersenen als een computer vol microchips en draden, als een opslagplaats vol herinneringen en geleerde dingen, als een klok met miljoenen mechanismen die nauw met elkaar verweven zijn, dus het is ongelooflijk om te denken dat iemand kan leven met veel minder dan dat, met slechts één hersenhelft. En ja, het kan gebeuren. Het is zeldzaam, maar er zijn enkele tientallen mensen die leven zonder grote delen van hun hersenen, de helft of zelfs minder.
Deze mensen zijn niet zo geboren. Meestal hadden ze een ziekte in de kindertijd, zoals de encefalitis van Rasmussen, waarbij epileptische aanvallen heel vaak voorkomen. We kunnen epilepsie zien als een elektrische storm, die in een bepaald gebied van de hersenen opkomt en zich door de hersenen verspreidt als waren het wolken die zich voortbewegen en bliksemschichten loslaten. Wanneer deze trein van impulsen een bepaald gebied bereikt, beginnen de neuronen in dat gebied te vuren en de storm breidt zich verder uit. Wanneer de golf van elektrische schokken dus het gebied van de hersenen bereikt dat betrokken is bij de bewegingen, de motorische cortex, worden vele snelle spiersamentrekkingen geproduceerd in verschillende gebieden van het lichaam en ontstaan stuiptrekkingen.
Er zijn veel epilepsieën die goed reageren op geneesmiddelen en perfect onder controle zijn, maar er is altijd een percentage geweest dat refractair wordt genoemd, dat niet reageert op behandelingen, en andere ziekten waarbij het hersenweefsel beschadigd is. Aanvallen kunnen zo frequent zijn dat het kind, want in deze gevallen hebben we het over kinderen, zich niet normaal kan ontwikkelen omdat de hersenen nooit in rust zijn, of een aanval hebben of herstellen van een aanval. Een oplossing is het epileptische brandpunt, het beginpunt, te vernietigen, maar als dat niet kan worden vastgesteld en de hersenen door de aanvallen worden beschadigd, is een andere mogelijkheid een groot gebied te verwijderen.
Een recente studie 1 van Kliemann e.a., uit november 2019, heeft de hersenen geanalyseerd van zes mensen die deze operatie hadden ondergaan, waarbij één hersenhelft was verwijderd, wat een hemispherectomie wordt genoemd. De resultaten werden vergeleken met die van zes andere gezonde volwassenen die ook scans hadden en een database die de resultaten van 1.500 andere gezonde volwassenen bevatte, met een gemiddelde leeftijd van 22.
De jongste patiënt was drie maanden oud op het moment van de operatie, terwijl de oudste 11 jaar oud was. Alle zes patiënten hadden van jongs af aan epileptische aanvallen gehad; bij een van hen waren de eerste aanvallen al enkele minuten na de geboorte opgetreden. Bij vier van hen werd de rechterkant van de hersenen verwijderd, bij de overige twee de linkerkant. De oorzaken liepen uiteen: in twee gevallen ging het om een beroerte rond de geboorte, in drie andere gevallen om Rasmussen-encefalitis, die epilepsie en hersenbeschadiging veroorzaakt, en in het zesde geval om corticale dysplasie.
De zes patiënten meldden zich vrijwillig aan voor functionele MRI, een techniek die het mogelijk maakt de functionerende hersenen met goede ruimtelijke en temporele resolutie te bekijken in het Brain Imaging Center van het California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena. De resultaten werden vergeleken met die van zes andere gezonde volwassenen die ook werden gescand en met een databank die de resultaten bevatte van 1.500 andere gezonde volwassenen, met een gemiddelde leeftijd van 22 jaar. Wat de aandacht trok, is dat deze mensen, die nu in de twintig of dertig waren, opmerkelijk goed functioneerden, banen hadden, hun taalfuncties normaal waren en wanneer ze op de scanner werden gelegd, praatten ze als ieder normaal mens.
De onderzoekers verdeelden de hersenen in 400 gebieden, 200 in elke hemisfeer, en stelden zeven functionele netwerken vast. Hetzelfde patroon van plots dat bij gezonde mensen werd gezien, kon gemakkelijk worden onderscheiden bij mensen met halve hersenen. In de tweede fase werd nagegaan of dezelfde persoon na een tijdje opnieuw werd gescand en of bij dezelfde persoon en voor dezelfde taak hetzelfde patroon van activiteit werd gezien, wat bekend staat als fingerprinting. Het resultaat van dit tweede deel van de studie is dat de activiteitspatronen consistent waren in de tijd. Dat was de basis voor de laatste studie, om te zien of de functionele netwerken van deelnemers met een half brein hetzelfde of anders waren dan die van gezonde mensen.
In de hersenen bevinden zich een reeks neurale netwerken, functionele circuits waarvan wordt aangenomen dat zij de basis vormen van onze emoties, onze cognitie en ons gedrag. De onderzoekers keken vooral naar de hersenactiviteit in de netwerken die het zicht, de beweging, de emoties en het denken regelen, de zogenaamde cognitieve processen. Aangezien neurale netwerken die gewijd zijn aan één regulerende functie zich vaak over beide hersenhelften uitstrekken, verwachtte het onderzoeksteam zwakkere neurale activiteit te zien bij hemisferectomiepatiënten, maar dat was niet het geval. De groep wetenschappers was in staat dezelfde netwerken te herkennen in de patiënten met hemisferectomie en de belangrijkste en verrassendste conclusie was dat de zes geopereerde mensen en de controles een krachtige en vergelijkbare connectiviteit vertoonden tussen de regio’s de hersenen die typisch worden toegewezen aan hetzelfde functionele netwerk. De connectiviteit tussen regio’s van verschillende netwerken was echter veel groter bij alle deelnemers bij wie een hemisfeer was verwijderd en tussen alle netwerken dan bij de controlepersonen. Deze controles waren vergelijkbaar qua intelligentieniveau, leeftijd, handvoorkeur, d.w.z, of ze links- of rechtshandig waren, en geslacht.
De artsen hadden al gezien dat de patiënten met hemisferectomie op een uitstekend niveau functioneerden, maar wat de meeste aandacht trok, was de hoge mate van compensatie die in het neuroimaging-onderzoek werd gezien. Alle patiënten, zelfs degenen bij wie de linkerhersenhelft was verwijderd, waar zich de spraakgebieden van de meeste mensen bevinden, zoals het gebied van Broca of Wernicke, waren in staat om te spreken. Het lijkt erop dat het spraakgebied na de operatie van de ene hersenhelft naar de andere wordt verplaatst. Als de linker hemisfeer ontbreekt of beschadigd is, bevindt het spraakgebied zich in de rechter hemisfeer. Deze resultaten ondersteunen de hypothese dat een gedeeld systeem van functionele netwerken cognitie mogelijk maakt en suggereren dat interacties tussen verschillende netwerken een sleutelaspect kunnen zijn van functionele reorganisatie na een hemisferectomie.
Deze resultaten waren onverwacht en interessant omdat veel kleinere letsels, veroorzaakt door een beroerte, een ongeluk, een tumor of andere oorzaken, verwoestende effecten veroorzaken. Dit grote vermogen tot herstel berust waarschijnlijk op twee aspecten: de hersenen hebben veel redundante systemen en, misschien nog opvallender, zij hebben een enorm vermogen tot aanpassing en flexibiliteit, wat neuronale plasticiteit wordt genoemd. Het zou daarom belangrijk zijn te begrijpen hoe de hersenen deze herstellende of compenserende processen in gang zetten, om strategieën te kunnen toepassen die de vooruitzichten van deze behandelingen verbeteren.