Många människor tänker på sin hjärna som en dator full av mikrochips och kablar, som ett förrådsutrymme fullt av minnen och inlärda saker, som en klocka med miljontals mekanismer som är intimt sammanflätade med varandra, så det är otroligt att tänka sig att någon kan leva med mycket mindre än så, med bara en hjärnhalva. Och ja, det kan hända. Det är sällsynt men det finns några dussintals människor som lever utan stora delar av hjärnan, hälften eller till och med mindre.
Dessa människor föddes inte på det sättet. Oftast hade de en sjukdom i barndomen, till exempel Rasmussens encefalit, där epileptiska anfall är mycket vanliga. Vi kan tänka oss epilepsi som en elektrisk storm, som är brådskande i ett visst område i hjärnan och sprider sig genom hjärnan som om det vore moln som rör sig framåt och släpper ut blixtar. När detta tåg av impulser når ett visst område börjar neuronerna i det området att starta och stormen fortsätter att spridas. När vågen av elektriska stötar når det område i hjärnan som är involverat i rörelserna, den motoriska hjärnbarken, uppstår således många snabba muskelsammandragningar i olika delar av kroppen och kramper uppstår.
Det finns många epilepsiformer som reagerar väl på läkemedel och som är perfekt kontrollerade, men det har alltid funnits en procentandel som kallas refraktära, som inte reagerar på behandlingar, och andra sjukdomar där hjärnvävnaden är skadad. Anfallen kan vara så frekventa att barnet, för i dessa fall talar vi om barn, inte kan utvecklas normalt eftersom hjärnan aldrig är i vila, eller har ett anfall eller återhämtar sig från ett anfall. En lösning är att förstöra det epileptiska fokuset, utgångspunkten, men om det inte kan identifieras och hjärnan skadas av anfallen är en annan möjlighet att ta bort ett stort område.
En ny studie 1 av Kliemann et al. från november 2019 har analyserat hjärnorna hos sex personer som genomgått denna operation, en hjärnhalva hade tagits bort, vilket kallas hemisferektomi. Resultaten jämfördes med resultaten från sex andra friska vuxna som också fick skanningar och en databas som innehöll resultaten från 1 500 andra friska vuxna, med en genomsnittsålder på 22 år.
Den yngsta patienten var tre månader gammal vid tidpunkten för operationen medan den äldsta patienten var 11 år gammal. Alla sex patienterna hade lidit av epileptiska anfall sedan de var små barn, en av dem hade fått de första anfallen inom några minuter efter födseln. Hos fyra av dem avlägsnades den högra sidan av hjärnan medan det hos de återstående två var den vänstra sidan. Orsakerna var varierande: i två fall var det en stroke runt födseln, i tre andra var det Rasmussens encefalit, som orsakar epilepsi och hjärnskador, och i den sjätte var det kortikal dysplasi.
De sex patienterna anmälde sig frivilligt till funktionell MRT, en teknik som gör det möjligt att se den fungerande hjärnan med god rumslig och tidsmässig upplösning vid California Institute of Technology (Caltech) Brain Imaging Center i Pasadena. Resultaten jämfördes med resultaten från sex andra friska vuxna som också skannades och med en databas som innehöll resultaten från 1 500 andra friska vuxna med en genomsnittsålder på 22 år. Det som har väckt uppmärksamhet är att dessa personer, som nu var i tjugo eller trettioårsåldern, fungerade anmärkningsvärt bra, hade jobb, deras språkfunktioner var normala och när de sattes in i skannern pratade de som vilken normal person som helst.
Forskarna delade upp hjärnan i 400 områden, 200 i varje hemisfär, och upprättade sju funktionella nätverk. Samma mönster av områden som sågs hos friska människor kunde lätt urskiljas hos personer med en halv hjärna. Den andra fasen var att se om samma person skannades igen efter ett tag och hos samma person och för samma uppgift sågs samma aktivitetsmönster, vilket kallas för fingeravtryck. Resultatet av denna andra del av studien är att aktivitetsmönstren var konsekventa över tid. Detta var grunden för den slutliga studien, för att se om de funktionella nätverken hos deltagare med en halv hjärna var desamma eller annorlunda än hos friska människor.
I hjärnan finns en rad neurala nätverk, funktionella kretsar som tros vara substratet för våra känslor, vår kognition och vårt beteende. Forskarna tittade särskilt på hjärnaktiviteten i de nätverk som reglerar syn, rörelse, känslor och tänkande, de så kallade kognitiva processerna. Eftersom neurala nätverk som är avsedda för en enda reglerande funktion ofta sträcker sig över båda hjärnhalvorna förväntade sig forskargruppen att se svagare neuronal aktivitet hos patienter med hemisfärektomi, men så var inte fallet. Forskargruppen kunde känna igen samma nätverk hos patienterna med hemisferektomi och den viktigaste och överraskande slutsatsen var att de sex opererade personerna och kontrollerna uppvisade kraftfulla och likartade kopplingar mellan regionerna de hjärnregioner som vanligtvis hänförs till samma funktionella nätverk. Konnektiviteten mellan regioner i flera olika nätverk var dock mycket större hos alla deltagare som hade fått en hemisfär avlägsnad och mellan alla nätverk än hos kontrollpersonerna. Dessa kontroller var likartade när det gällde intelligensnivå, ålder, handpreferens, dvs, om de var vänster- eller högerhänta, och kön.
Läkarna hade redan sett att patienterna med hemisfärektomi fungerade utmärkt, men det som väckte störst uppmärksamhet var den höga kompensationsgrad som sågs i neuroimagingstudien. Alla, även de som hade fått sin vänstra hemisfär avlägsnad, där de flesta människors talrelaterade områden som Brocas eller Wernickes område ligger, kunde tala. Det verkar som om talområdet förskjuts från en hemisfär till en annan efter operationen. Om den vänstra hemisfären saknas eller är skadad placeras talområdet i den högra hemisfären. Dessa resultat stöder hypotesen att ett gemensamt system av funktionella nätverk gör kognition möjlig och tyder på att interaktioner mellan olika nätverk kan vara en viktig aspekt av funktionell omorganisation efter en hemisferektomi.
Dessa resultat var oväntade och intressanta eftersom mycket mindre skador som produceras av en stroke, en olycka, en tumör eller andra orsaker orsakar förödande effekter. Denna stora förmåga till återhämtning bygger troligen på två aspekter: hjärnan har många redundanta system och, kanske ännu mer slående, en enorm förmåga till anpassning och flexibilitet, som kallas neuronal plasticitet. Det skulle därför vara viktigt att förstå hur hjärnan sätter igång dessa återställande eller kompenserande processer för att kunna genomföra strategier som förbättrar utsikterna för dessa behandlingar.