Wielu ludzi myśli o swoim mózgu jak o komputerze pełnym mikroprocesorów i przewodów, jak o magazynie pełnym wspomnień i wyuczonych rzeczy, jak o zegarze z milionami mechanizmów ściśle ze sobą splecionych, dlatego niewiarygodne jest myślenie, że ktoś może żyć z dużo mniejszą ilością, z jedną tylko półkulą mózgową. I tak, to się może zdarzyć. To rzadkie, ale jest kilkadziesiąt osób, które żyją bez dużych części mózgu, połowy, a nawet mniej.
Te osoby nie urodziły się takie. Najczęściej mieli chorobę w dzieciństwie, taką jak zapalenie mózgu Rasmussena, gdzie napady padaczkowe są bardzo częste. O padaczce możemy myśleć jak o burzy elektrycznej, która rozpętuje się w określonym obszarze mózgu i rozprzestrzenia się po nim jak chmury, które przesuwają się do przodu i puszczają pioruny. Kiedy ten ciąg impulsów dociera do określonego obszaru, neurony w tym obszarze zaczynają pracować i burza rozprzestrzenia się dalej. Tak więc, gdy fala wstrząsów elektrycznych dotrze do obszaru mózgu zaangażowanego w ruchy, kory ruchowej, w różnych obszarach ciała powstaje wiele szybkich skurczów mięśni i pojawiają się drgawki.
Istnieje wiele padaczek, które dobrze reagują na leki i są doskonale kontrolowane, ale zawsze istniał odsetek tzw. opornych, które nie reagują na leczenie, oraz inne choroby, w których tkanka mózgowa jest uszkodzona. Napady mogą być tak częste, że dziecko, bo w tych przypadkach mówimy o dzieciach, nie może się normalnie rozwijać, bo mózg nigdy nie jest w stanie spoczynku, albo ma napad, albo dochodzi do siebie po napadzie. Jednym z rozwi±zań jest zniszczenie ogniska padaczkowego, punktu wyj¶cia, ale je¶li nie można go zidentyfikować, a mózg jest uszkodzony przez napady, inn± możliwo¶ci± jest usunięcie dużego obszaru.
Najnowsze badanie 1 przez Kliemanna i wsp. z listopada 2019 r., przeanalizowało mózgi sześciu osób, które miały tę operację, jedna półkula mózgu została usunięta, co nazywa się hemispherektomią. Wyniki zostały porównane z wynikami sześciu innych zdrowych dorosłych, którzy również mieli skany i bazę danych, która zawierała wyniki 1500 innych zdrowych dorosłych, ze średnią wieku 22.
Najmłodszy pacjent miał trzy miesiące w momencie operacji, podczas gdy najstarszy miał 11 lat. Cała szóstka pacjentów cierpiała na napady padaczkowe od najmłodszych lat, przy czym u jednego z nich pierwsze napady wystąpiły już w kilka minut po urodzeniu. U czterech z nich usunięto prawą stronę mózgu, a u dwóch pozostałych lewą. Przyczyny były różne: w dwóch przypadkach był to udar mózgu około narodzin, w trzech innych było to zapalenie mózgu Rasmussena, które powoduje padaczkę i uszkodzenie mózgu, a w szóstym była to dysplazja korowa.
Sześć pacjentów zgłosiło się na ochotnika do funkcjonalnego MRI, techniki, która pozwala na oglądanie funkcjonującego mózgu z dobrą rozdzielczością przestrzenną i czasową w California Institute of Technology (Caltech) Brain Imaging Center w Pasadenie. Wyniki zostały porównane z wynikami sześciu innych zdrowych dorosłych, którzy również zostali zeskanowani oraz z bazą danych, która zawierała wyniki 1500 innych zdrowych dorosłych, o średniej wieku 22 lat. Co przyciągnęło uwagę to fakt, że ludzie ci, którzy byli teraz w wieku dwudziestu lub trzydziestu lat, funkcjonowali nadzwyczaj dobrze, mieli pracę, ich funkcje językowe były normalne, a kiedy zostali umieszczeni na skanerze, rozmawiali jak każdy normalny człowiek.
Badacze podzielili mózg na 400 obszarów, po 200 w każdej półkuli, i ustalili siedem sieci funkcjonalnych. Ten sam wzór działek widoczny u zdrowych ludzi można było łatwo wyróżnić u osób z połową mózgu. Druga faza polegała na sprawdzeniu, czy ta sama osoba została ponownie zeskanowana po pewnym czasie i u tej samej osoby oraz dla tego samego zadania zaobserwowano ten sam wzór aktywności, co znane jest jako fingerprinting. Wynikiem tej drugiej części badania jest to, że wzorce aktywności były spójne w czasie. To było podstawą do ostatecznego badania, aby zobaczyć, czy sieci funkcjonalne uczestników z połową mózgu były takie same lub różne od tych u zdrowych ludzi.
W mózgu istnieje szereg sieci neuronowych, obwodów funkcjonalnych, które uważa się za podłoże naszych emocji, poznania, zachowania. Naukowcy przyjrzeli się szczególnie aktywności mózgu w sieciach, które regulują widzenie, ruch, emocje i myślenie, tzw. procesy poznawcze. Ponieważ sieci neuronalne dedykowane jednej funkcji regulacyjnej często rozciągają się na obie półkule, zespół badawczy spodziewał się, że u pacjentów po hemispherektomii zaobserwuje słabszą aktywność neuronalną, ale tak się nie stało. Grupa naukowców była w stanie rozpoznać te same sieci u pacjentów z hemispherectomią, a głównym i zaskakującym wnioskiem było to, że sześć operowanych osób oraz osoby z grupy kontrolnej wykazywały silne i podobne połączenia pomiędzy regionami mózgu, które zazwyczaj są przypisane do tej samej sieci funkcjonalnej. Jednak łączność między regionami kilku różnych sieci była znacznie większa u wszystkich uczestników, którym usunięto półkulę i między wszystkimi sieciami niż u osób z grupy kontrolnej. Kontrole te były podobne pod względem poziomu inteligencji, wieku, preferencji ręki, tj, czy byli lewo- czy praworęczni, oraz płci.
Lekarze już wcześniej widzieli, że pacjenci z hemispherektomią funkcjonowali na doskonałym poziomie, ale tym, co przyciągnęło największą uwagę, był wysoki stopień kompensacji widoczny w badaniu neuroobrazowym. Wszyscy, nawet ci, którym usunięto lewą półkulę, gdzie znajdują się obszary związane z mową u większości ludzi, takie jak obszar Broca czy Wernicke’a, byli w stanie mówić. Okazuje się, że po operacji obszar mowy zostaje przesunięty z jednej półkuli do drugiej. Jeśli brakuje lewej półkuli lub jest ona uszkodzona, obszar mowy jest zlokalizowany w prawej półkuli. Wyniki te wspierają hipotezę, że wspólny system sieci funkcjonalnych umożliwia poznanie i sugeruje, że interakcje między różnymi sieciami mogą być kluczowym aspektem funkcjonalnej reorganizacji po hemispherectomii.
Wyniki te były nieoczekiwane i interesujące, ponieważ znacznie mniejsze zmiany powstałe w wyniku udaru, wypadku, guza lub innych przyczyn powodują niszczące skutki. Ta ogromna zdolność do regeneracji opiera się prawdopodobnie na dwóch aspektach: mózg posiada wiele redundantnych systemów i, co może bardziej uderzające, ma ogromną zdolność do adaptacji i elastyczności, która jest nazywana plastycznością neuronów. Dlatego ważne byłoby zrozumienie, w jaki sposób mózg uruchamia te procesy naprawcze lub kompensacyjne, aby wdrożyć strategie, które poprawią perspektywy tych terapii.