Читать книгу Muutuv aju - Norman Doidge MD - Страница 7

... sai päästetud mehe poolt, kes avastas meie meelte plastilisuse

Ja kogu rahvas kuulis ja nägi müristamist.

TEINE MOOSESE RAAMAT, 20:18

Cheryl Schlitzil on sageli tunne, et ta kukub kohe maha. Ning kuna ta arvab, et ta kukub, siis ta kukubki.

Kui ta millelegi toetamata püsti tõuseb, jätab ta kõrvaltvaatajale mulje, nagu seisaks ta kaljujärsakul ja valmistuks püstloodis alla sööstma. Kõigepealt hakkab ta pea küljelt küljele vankuma ning ta sirutab käed välja, püüdes oma asendit stabiliseerida. Peagi võngub kogu tema keha kaootiliselt ette- ja tahapoole ja ta näeb välja nagu köielkõndija palavikulisel, tasakaalu kaotamisele eelneval hetkel – ainult et sellel naisterahval on jalad harkis ja kindlalt vastu maad. Ta kardab kukkuda, aga veel rohkem kardab ta tunnet, nagu keegi tõukaks teda.

„Sa justkui vaaruksid purde peal,” laususin.

„Mnjah. Mul on tunne, nagu hakkaksin hüppama, kuigi ma ei taha seda teha.”

Kuigi ta püüdis rahulikult seista, nägi ta välja, nagu nügiks teda nähtamatu huligaanide kamp, kes teda õelalt pillutavad ja püüavad maha tõugata. Ainult et see kamp on tema enda sees ja on käitunud temaga nii juba viimased viis aastat. Kui ta kõndida püüab, peab ta seinale toetuma ja isegi siis taarub ta nagu joodik.

Cheryl ei saa rahu isegi siis, kui on põrandale kukkunud.

„Mis tunne sul pärast kukkumist on?” küsisin tema käest. „Kas pärast mahakukkumist tuleb tasakaalutunne tagasi?”

„Mõnikord ma ei taju üldse, et põrand mu all on kindel pind...” vastas Cheryl. „Mõnikord tundub, et mu all on luuk, mis kohe avaneb ja neelab mu endasse.” Tal on isegi pärast kukkumist tunne, et ta langeb edasi, igavesti, lõpmatusse kuristikku.

Cheryli probleem seisneb selles, et tema vestibulaarsüsteem – tasakaalu eest hoolitsev sensoorne organ – ei tööta. Ta on väga väsinud ja vabalangemistunne ajab teda hulluks, sest ta ei suuda millelegi muule mõelda. Ta kardab tulevikku. Varsti pärast probleemi ilmnemist kaotas ta töö rahvusvahelise müügiesindajana ja elab nüüd invaliidsuspensionist, mis on 1000 dollarit kuus. Tal on hiljuti tekkinud hirm vananemise ees. Lisaks on tal mingi haruldane ärevusvorm, millel puudub nimi.

Meie heaolu üheks ülioluliseks aspektiks, millest enamasti ei kõnelda, on normaalselt toimiv tasakaalutaju. Psühhiaater Paul Schilder avastas 1930ndatel, et normaalsel olemistundel ja „stabiilsel” kehatajul on seos tasakaalumeelega. Kui kasutame selliseid sõnu nagu „kindel” või „ebakindel”, „tasakaalukas” või „ebastabiilne”, „juurtega” või „juurtetu”, „maandatud” või „maandamata”, siis räägime tasakaalust, mille tõelist tähendust hakkame mõistma alles Cheryli suguseid inimesi nähes. Ei ole sugugi üllatav, et vestibulaarsete häiretega inimesed varisevad sageli psühholoogiliselt kokku ja paljud on teinud enesetapu.

Meil on mõned meeled, mille olemasolu me endale ei teadvusta – kuni nende kaotamiseni; tasakaal on üks nendest, mis töötab harilikult nii hästi ja ladusalt, et ei mahtunud isegi Aristotelese kirjeldatud viie meele hulka ning jäi sajanditeks kahe silma vahele.

Tasakaalusüsteem annab meile ruumis orienteerumise võime. Vastav meeleorgan – vestibulaaraparaat – koosneb sisekõrva kolmest poolringkanalist, mis detekteerivad liikumist kolmemõõtmelises ruumis ja annavad meile teavet selle kohta, kui püsti on meie keha ja kuidas raskusjõud meie keha mõjutab. Üks kanal detekteerib liikumist horisontaalsel ja teine vertikaalsel tasandil ning kolmas ütleb meile, kas liigume edaspidi või tagurpidi. Poolringkanalid on täidetud vedelikuga, millesse ulatuvad karvakesed. Kui liigutame pead, liigutab vedelik karvakesi ja karvakeste rakud saadavad ajju signaali, et hakkaksime teatavas suunas ennast kiiremini liigutama. Iga liigutus eeldab kehaasendi korrigeerimist. Kui liigutame pead ettepoole, annab aju – ilma et me seda teadvustaksime – vastavatele kehaosadele käsu oma asendit kohandada, tänu millele nihutame oma raskuskeset ja säilitame tasakaalu. Vestibulaaraparaadist tulevad signaalid kulgevad närvi mööda spetsiaalse närvirakkude kogumini ajus, mida nimetatakse vestibulaartuumadeks. Need tuumad töötlevad signaale ja edastavad lihastele korralduse asendit korrigeerida. Normaalne vestibulaaraparaat on tihedalt seotud ka nägemissüsteemiga. Kui jooksete bussile järele ja teie pea kõigub üles-alla, siis suudate liikuvat bussi jälgida tänu sellele, et teie vestibulaaraparaat saadab ajju sõnumeid, mis sisaldavad teavet jooksukiiruse ja suuna kohta. Need signaalid võimaldavad ajul silmamunasid keerata ja nende asendit korrigeerida, nii et teie pilk püsib kogu aeg sihtmärgil – bussil.

Olen koos Cheryli ning aju plastilisuse uurimise ühe teerajaja Paul Bach-y-Rita ja tema meeskonnaga ühes tema laboritest. Cherylil on tänase katse suhtes suured lootused, ning ta räägib oma seisundist stoilise avameelsusega. Meeskonna biofüüsik Juri Danilov teeb Cheryli vestibulaarsüsteemi kohta kogutud andmetega vajalikud arvutused. Juri on venelane, äärmiselt nutikas. Ta lausub tugeva aktsendiga: „Meie patsiendi Cheryli vestibulaarsüsteem on 95–100% ulatuses hävinenud.”

Tavamõõdupuu järgi on Cheryl lootusetu juhtum. Tavaarusaama kohaselt koosneb aju miljoneid aastaid kestnud evolutsiooni käigus välja kujunenud ja täiustunud spetsialiseerunud töötlusmoodulitest, mis on geneetiliselt määratud täitma kindlaid funktsioone – ja ainult neid funktsioone. Kui üks neist viga saab, ei saa seda enam asendada. Nüüd, kui Cheryli vestibulaarsüsteem on viga saanud, on tema võimalused tasakaal tagasi saada sama suured kui hävinud võrkkestaga inimese võimalused taas nägijaks saada.

Täna seatakse aga kõik need seisukohad kahtluse alla.

Cheryl kannab kiivrit, mille külgedel on augud ning mille sisse on paigutatud aktseleromeeter ehk kiirendusmõõtur. Õhuke plastmassriba, mille peal on väikesed elektroodid, pannakse talle keele peale. Kiivris asetsev kiirendusmõõtur saadab signaalid plastmassriba elektroodidesse. Nii mõõtur kui ka riba on ühendatud arvutiga. Cherylile teeb nalja, milline ta kiivriga välja näeb, aga ta lisab: „Kui ma ei naeraks, siis hakkaksin nutma”.

See masin on üks Bach-y-Rita kummalise välimusega prototüüpe. See asendab Cheryli vestibulaaraparaati, saates tasakaalusignaale ajust keelde. Cherylil on lootust selle kiivri abiga oma luupainajast vabaneda. Aastal 1997 sai Cheryl, kes oli tollal 39-aastane, pärast rutiinset emakaeemalduse operatsiooni infektsiooni ning talle määrati antibiootikumi gentamütsiini kuur. On teada, et gentamütsiini ülemäärane tarvitamine avaldab sisekõrva struktuuridele toksilist mõju ning võib põhjustada kuulmise kadu (Cheryl on sellest pääsenud), kuminat kõrvus (mis tal on) ja tasakaalusüsteemi hävimist. Kuna aga gentamütsiin on odav ja tõhus, kirjutatakse seda endiselt välja, kuid tavaliselt ainult lühikeseks ajaks. Cherylile määrati tema sõnutsi liiga pikk ravimikuur ning seetõttu sai temast üks gentamütsiini ohvritest – see väike grupp saatusekaaslasi nimetab end isekeskis „vankujateks”.

Ta avastas ühel päeval ootamatult, et ei suuda püsti seista. Kui ta pead liigutas, siis liikus terve ruum. Ta ei suutnud aru saada, kas liikumist põhjustavad seinad või tema ise. Viimaks suutis ta ennast seina najale vinnata ja käe telefoni järele sirutada, et oma arstile helistada.

Haiglas tegid arstid temaga mitmesuguseid katseid, et selgitada välja, kas tema vestibulaarfunktsioon töötab või mitte. Nad valasid talle kõrvadesse jääkülma ja sooja vett ning kallutasid teda küljelt küljele. Kui nad palusid tal, silmad kinni, püsti seista, kukkus ta maha. Arst lausus talle: „Teil ei ole enam vestibulaarfunktsiooni.” Katsed näitasid, et tal oli sellest funktsioonist alles umbes 2%.

„Arst oli nii ükskõikne,” rääkis Cheryl. „Ta lihtsalt nentis, et tõenäoliselt on see gentamütsiini kõrvaltoime.” Siinkohal muutus Cheryl emotsionaalseks. „Miks mulle ometi võimalikest ohtudest ei räägitud? Ja nüüd teatab arst mulle, et see on püsiv kahjustus. Olin üksi seda uudist kuuldes. Ema, kes mu arsti juurde tõi, ootas all parklas autos. Kui tema juurde jõudsin, päris ta kohe: „Kas sa saad terveks?” Vaatasin talle otsa ja ütlesin: „See on jääv... see ei kao enam kunagi ära.””

Kuna Cheryli vestibulaaraparaadi ja nägemissüsteemi vaheline seos on kahjustunud, ei suuda ta silmad liikuvat objekti sujuvalt jälgida. „Kõik ümbritsevad asjad hüplevad ringi nagu kehvas amatöörvideos,” lausus Cheryl. „Kõik asjad oleks nagu tarretisest tehtud ja iga minu samm paneb kõik võbelema.”

Cheryl ei suuda liikuvaid objekte silmadega jälgida, ning seda, kas ta on sirgelt püsti, saab ta otsustada ainult oma nägemismeelele tuginedes. Silmad fikseerivad horisontaaljooni ja aitavad meil sel moel määrata, kus me ruumis paikneme. Ükskord, kui tuli kustutati, kukkus Cheryl kohe põrandale. Nägemismeel on aga tema puhul väga ebausaldusväärne „kark”, sest igasugune liikumine, mis tema ees toimub – isegi kui keegi lihtsalt käe tema poole sirutab – võimendab kukkumistunnet. Isegi vaibal olevad siksakid võivad ta uperkuuti paisata, vallandades väärsõnumite voo, mis paneb teda arvama, et seisab viltu, kuigi seisab otse.

Lisaks muule on tal pideva valveseisundi tõttu vaimne väsimus. Sirge asendi säilitamiseks peab aju tublisti tööd tegema – ning aju võtab selle ressursi teiste mentaalsete funktsioonide arvelt nagu mälu ning arvutamis- ja mõtlemisvõime.

Sel ajal kui Juri arvutit Cheryli jaoks valmis seab, avaldan ma soovi kiivrit proovida. Panen selle pähe ja libistan suhu elektroodidega plastmassriba, mida nimetatakse keelenäidikuks. See on lame, mitte paksem kui närimiskummi leht.

Kiivris olev kiirusmõõdik ehk andur detekteerib liikumist kahel tasandil. Kui ma pead noogutan, edastatakse see liigutus arvutiekraanil olevale kaardile, mida meeskond pidevalt jälgib. Sama kaart projitseeritakse minu keelel paikneval plastmassribal olevale väikesele, 144 elektroodist koosnevale võrgustikule. Ettepoole kummardudes tajun oma keelel õrnu elektrilööke, mis meenutavad lõhkevaid šampusemulle ning mis teatavad mulle, et ma kaldun ettepoole. Näen arvutiekraanilt, kus mu pea parasjagu on. Ennast tahapoole kallutades tunnen, kuidas šampus mu keele tagaosas kergelt kihiseb. Sama juhtub siis, kui pea küljele kallutan. Sulgen seejärel silmad ja püüan oma keele abil ruumis orienteeruda. Unustan peagi, et sensoorne informatsioon saabub keele kaudu ja suudan edukalt oma asukoha kindlaks teha. Cheryl võtab kiivri minu käest ära ja hoiab lauale toetudes tasakaalu.

„Hakkame pihta,” lausub Juri juhtnuppe timmides.

Cheryl paneb kiivri pähe ja sulgeb silmad. Ta tõmbub lauast eemale, aga jätab kaks sõrme lauale toetuma. Ta ei kuku, kuigi saab vihjeid selle kohta, mis on all ja mis üleval, ainult keelel kihisevate šampusemullide järgi. Ta tõstab sõrmed laualt üles. Ta ei tuigu enam. Ta hakkab nutma – see on traumajärgne pisaratetulv; nüüd, kui tal on kiiver peas ja ta tunneb ennast turvaliselt, võib ta ennast lõdvaks lasta. Esimesel korral, kui ta kiivri pähe pani, vabanes ta viimase viie aasta jooksul esmakordselt sellest lakkamatust kukkumistundest. Täna on tema eesmärgiks seista vabalt 20 minutit, kiiver peas, ja püüda jääda keskendunuks. Selleks, et 20 minutit järjest sirgelt seista, vajab n-ö tavaline inimene – rääkimata „vankujast” – Buckinghami palee vahisõduri väljaõpet ja vilumust.

Ta paistab rahulik. Aeg-ajalt ta kohendab pisut oma asendit. Tõmblused on lakanud ja müstilised deemonid, mis enne tundusid tema sees olevat ning teda lükkavat ja tõukavat, on haihtunud. Tema aju dekodeerib kunstlikust vestibulaaraparaadist saabuvaid sõnumeid. Need rahuhetked on tema jaoks ime – neuroplastiline ime, sest kõditavad aistingud keelel, mis tavaliselt jõuavad ainult ajuossa, mida nimetatakse sensoorseks kooreks – see on aju õhuke pealmine kiht, mis töötleb puutemeele andmeid –, jõuavad aju uudse juhtetee kaudu tasakaaluandmeid töötlevasse ajupiirkonda.

„Tegeleme praegu sellega, et vähendada selle seadme mõõtmeid, nii et selle saaks talle suhu ära peita,” lausub Bach-y-Rita. „Nagu ortodont kleebib breketi. See on meie eesmärk. Siis saaks ta, ja ka teised sama probleemiga inimesed, hakata jälle normaalset elu elama. Me otsime võimalusi, kuidas oleks seda aparaati kandes võimalik süüa ja rääkida nii, et keegi teine ei saa arugi, et neil selline seade suus on. Samalaadseid probleeme pole mitte ainult nendel, kellel avaldusid gentamütsiini kõrvaltoimed,” jätkab ta. „Eile ilmus The New York Times’is artikkel eakate inimeste kukkumisprobleemidest. Eakad pelgavad kukkumist rohkem kui tänavaröövli ohvriks langemist. Kolmandik vanuritest kipub kukkuma ning nad jäävad liikumise asemel pigem koju, ei kasuta oma jäsemeid ja muutuvad füüsiliselt veel hapramaks. Ma arvan, et probleem tuleneb osalt sellest, et vestibulaarsüsteem – täpselt nagu kuulmine, maitsmine, nägemine ja meie teised meeled – hakkab vananedes nõrgemaks jääma. See seade aitaks ka neid.”

„On aeg,” lausub Juri ja lülitab masina välja.

Jõuame nüüd teise neuroplastilise ime juurde. Cheryl eemaldab keelel oleva seadme ja võtab kiivri peast. Ta näol on lai naeratus, ta seisab vabalt, silmad kinni, ega kuku. Ta avab silmad ning tõstab lauast kinni võtmata ühe jala õhku, hoides teise jala peal tasakaalu.

„Ma armastan seda meest,” lausub ta ning läheb ja embab Bach-y-Ritat. Ta tuleb minu juurde. Ta on emotsioonidest tulvil, ta on vaimustuses, et kindel maa on taas jalge all. Ta embab ka mind.

„Tunnen end vankumatult ja kindlalt. Ma ei pea mõtlema, kus mu lihased on. Saan nüüd millegi muu peale ka mõelda.” Ta läheb tagasi Juri juurde ja annab talle musi.

„Ma rõhutan, et see on tõepoolest ime,” ütleb Juri, kes peab ennast andmetest lähtuvaks skeptikuks. „Tal ei ole peaaegu üldse loomulikke sensoreid järel. Viimase 20 minuti jooksul oli tal kunstlik sensor. Tõeline ime on aga see, mis toimub praegu, kui me oleme seadme eemaldanud ning tal ei ole ei kunstlikku ega ka loomulikku vestibulaaraparaati. Meil õnnestus temas mingi sisemine jõud äratada.”

Kiivrit esimest korda proovides kandis Cheryl seda ainult ühe minuti. Nad märkasid, et pärast seda, kui ta kiivri ära võttis, võis täheldada „järelefekti”, mis kestis umbes 20 sekundit ehk kolmandiku ajast, mille jooksul seade peas oli. Järgmine kord pani Cheryl kiivri kaheks minutiks pähe ja järelefekt kestis umbes 40 sekundit. Seejärel katsetasid nad seadet 20 minutit, lootes saavutada ligi seitsmeminutilise järelefekti, kuid kolmandiku asemel kestis järelefekt seekord hoopis kolm korda kauem ehk terve tunni. Bach-y-Rita lausub, et täna teevad nad järgmise 20-minutilise kiivrikatse, et uurida, kas seadme kandmine tekitab mingisuguse õppimisefekti, mis võiks järelefekti veel pikemaks venitada.

Cheryl hakkab veiderdama ja edvistama. „Ma saan jälle kõndida nagu naine. Enamik inimesi ei pea seda ilmselt tähtsaks, kuid see on suur asi, kui ma ei pea enam jalad harkis kõndima.”

Ta ronib tooli peale ja hüppab alla. Ta kummardub põrandalt asju üles võtma, et näidata, kuidas suudab ennast uuesti sirgu ajada. „Viimane kord suutsin ma järelefekti ajal hüppenööriga hüpata.”

„Hämmastav on see,” ütleb Juri, „et asi ei piirdu tema puhul lihtsalt kehahoiaku säilitamisega. Kui ta on seadet mõnda aega kandnud, käitub ta peaaegu normaalselt. Suudab poomil käia. Suudab autoga sõita. See tähendab, et vestibulaarfunktsioon on taastunud. Kui ta pead liigutab, suudab ta sihtmärgile keskenduda, mis näitab, et ühendus nägemis- ja vestibulaarsüsteemi vahel on samuti taastunud.”

Tõstan pilgu ja näen, et Cheryl tantsib Bach-y-Ritaga.

Cheryl juhib.

Kuidas on võimalik, et Cheryl suudab ilma masinata tantsida ja on saavutanud uuesti normaalse talitlusvõime? Bach-y-Rita arvates on sellel mitu põhjust. Esiteks, tema kahjustatud vestibulaarsüsteem on kaootiline ja „mürarohke” ning saadab välja juhuslikke signaale. Kahjustatud koeplokkidest pärinev müra blokeerib seega kõik terve koe poolt saadetavad signaalid. Masin aitab tervetest kudedest pärinevaid signaale tugevdada. Ta arvab, et lisaks aitab masin kasutada teisi juhteteid ning siinkohal tulebki mängu plastilisus. Ajusüsteem koosneb paljudest neuronaalsetest juhteteedest ehk teineteisega ühendatud ja käsikäes töötavatest närvirakkudest. Kui teatavad võtmetähtsusega juhteteed blokeerida, läheb aju ringiga ümber nende, kasutades vanemaid juhteteid. „Minu ettekujutuses käib see umbes niimoodi,” lausus Bach-y-Rita, „et kui te hakkate näiteks siit Milwaukeesse sõitma ja sild on kinni pandud, olete otsekui halvatud. Seejärel hakkate kasutama vanu väiksemaid põldudevahelisi teid. Mida rohkem te neid teid kasutate, seda lühemaid marsruute te kohalejõudmiseks avastate ning seega hakkate järjest kiiremini pärale jõudma.” Sellised „sekundaarsed” neuraalsed juhteteed esmalt „avatakse või paljastatakse” ehk tuuakse päevavalgele ning neid korduvalt kasutades hakkavad need tugevnema. Sellist „avamist” peetakse üheks põhiliseks mehhanismiks, kuidas plastiline aju ennast ümber korraldab.

Asjaolu, et Cheryli järelefekt järk-järgult pikeneb, viitab sellele, et paljastatud juhtetee muutub järjest tugevamaks. Bach-y-Rita loodab, et Cherylil õnnestub treeninguid jätkates järelefekti kestust edaspidi veel suurendada.

Paar päeva hiljem saab Bach-y-Rita Cherylilt e-kirja, kus viimane kirjeldab järelefekti kestust. „Järelefekt kestis kokku 3 tundi ja 20 minutit... Mu peas hakkab taas võnkuma – täpselt nagu tavaliselt... Mul on raskusi, et sobivaid sõnu leida... mu peas hakkab kõik ujuma. Olen väsinud, kurnatud... depressioonis.”

Valus Tuhkatriinu lugu. Väga raske on pendeldada erinevate olukordade vahet. Cherylil on tunne, nagu ta oleks surnud, ellu ärganud ja seejärel taas surnud. Teisest küljest, 3 tundi ja 20 minutit järelefekti pärast kõigest 20-minutilist masina kasutamist tähendab, et järelefekt kestis masina kasutamisest 10 korda kauem. Ta on esimene „vankuja”, keda eales on ravitud, ning isegi kui järelefekt enam ei pikene, saaks ta seadme neli korda päevas mõneks ajaks pähe panna ja elada normaalset elu. On aga põhjust loota enamat, sest näib, et iga seanss treenib tema aju ja venitab järelefekti pikemaks. Kui see nii jätkub...

... See jätkuski. Järgneva aasta jooksul kandis Cheryl seadet üsna sageli, et saada leevendust ja pikendada järelefekti kestust. See pikeneski mitme tunnini, seejärel mitme päevani ja seejärel nelja kuuni. Nüüd ei kasuta ta seadet enam üldse ning ei pea ennast enam „vankujaks”.

–––––

Aastal 1969 avaldas Euroopa juhtiv teadusajakiri Nature lühiartikli, mis mõjus väga ulmeliselt. Artikli põhiautor Paul Bach-y-Rita oli ühtaegu teadlane ja taastusraviarst – harv kombinatsioon. Artiklis kirjeldati seadet, mis võimaldas inimestel, kes olid sünnist saadik pimedad olnud, nägijateks saada. Kõigil olid võrkkestad kahjustatud ning kõiki oli peetud täiesti ravimatuks.

Seda ajakirjas Nature ilmunud artiklit kajastati The New York Times’is, Newsweek’is ja Life’is, kuid nii seade kui ka selle leiutaja vajusid peagi unustusehõlma – ilmselt põhjusel, et artiklis esitatud väide tundus niivõrd ebausutav.

Artikli juures oli pilt veidra välimusega masinast, mis koosnes suurest vanast vibreeriva seljatoega hambaarstitoolist, juhtmepuntratest ja kohmakatest arvutitest. Kogu kaadervärk, mille valmistamiseks oli kasutatud äravisatud osi ja 1960ndate elektroonikat, kaalus umbes 180 kilo.

Pimedana sündinud inimene, kellel ei olnud kunagi oma elus nägemiskogemust olnud, istus toolile suure kaamera taha, mis sarnanes tol ajal televisioonis kasutatud kaameratega. Ta „skaneeris” enda ees laiuvat vaatepilti, pöörates kätega väntasid, mis panid kaamera liikuma. Kaamera saatis pildi elektriliste signaalidena arvutisse, mis neid seejärel töötles. Seejärel suunati elektrilised signaalid edasi neljasajasse vibreerivasse stimulaatorisse, mis olid paigutatud ridadena tooli seljatoe siseküljele kinnitatud metallplaadile, nii et stimulaatorid jäid pimeda katseisiku naha vastu. Stimulaatorid toimisid nagu pikslid, mis tumedate osade puhul vibreerisid ning heledamate toonide puhul jäid liikumatuks. Selline „puutenägemise seade”, nagu seda nimetati, võimaldas pimedatel lugeda, eristada nägusid ja varje ning teha vahet, millised esemed on lähemal ja millised kaugemal. Seade võimaldas neil tajuda teatud määral perspektiivi ja jälgida, kuidas esemete kuju muutub sõltuvalt sellest, millise nurga alt neid vaadata. Eksperimendis osalenud kuus katseisikut õppisid ära tundma mõnesid esemeid, näteks telefoni, ja seda isegi siis, kui vaas seda osaliselt varjas. Kuna katse tehti 1960ndatel, õppisid nad isegi pildi pealt ära tundma anorektilist supermodelli Twiggyt.

Kõik, kes seda võrdlemisi kohmakat puutenägemise seadet kasutasid, said tähelepanuväärse tajukogemuse osaliseks, sest puuteaistingud võimaldasid neil „näha“ inimesi ja esemeid.

Mõningase harjutamise järel hakkasid pimedad katseisikud tunnetama enda ees olevat ruumi kolmemõõtmelisena, kuigi informatsioon, mida nad selja kaudu said, põhines kahemõõtmelisel maatriksil. Kui keegi viskas kaamera suunas palli, põikas katseisik automaatselt kõrvale, et mitte pihta saada. Kui plaat vibreerivate stimulaatoritega tõsteti seljalt kõhu peale, suutsid katseisikud endiselt tajuda kaamera ees toimuvat. Kui neid stimulaatorite lähedalt kõditati, ei ajanud nad kõditamist visuaalse stiimuliga segamini. Nende mentaalne tajukogemus ei lähtunud mitte nahapinnal, vaid ümbruses toimuvast. Samuti olid nende tajupildid üpris keerukad. Pikema treenimise järel suutsid katseisikud kaamerat ringi liigutada ja öelda näiteks: „See on Betty; tal on täna juuksed lahtiselt ja tal ei ole prille ees; tal on suu lahti ja ta paneb parema käe üle vasaku õla kaelale.” Tõsi, eraldusvõime oli sageli kehv, kuid nagu Bach-y-Rita selgitas, ei pea nägemine olema täiuslik, et seda nägemiseks nimetada. Ta esitas retoorilised küsimused: „Kui kõnnime udust tänavat mööda ja näeme hoone kontuuri, siis kas kehva eraldusvõime tõttu tuleks öelda, et me ei näe seda? Kui näeme midagi mustvalgena, siis kas värvi puudumise tõttu tuleks öelda, et me ei näe seda?”

See nüüdseks unustatud seade oli üks neuroplastika esimesi ja julgemaid rakendusi – püüd asendada üks meel teisega – ja see toimis. Ometi ei usutud sellesse ja seetõttu seda ignoreeriti, sest tolleaegse teadusliku mõtteviisi järgi oli aju struktuur fikseeritud ja meie meeled – avenüüd, mille kaudu kogemus meelde jõuab – muutmatud ja jäigad ehk sisse ehitatud. Seda teooriat nimetatakse „lokalisatsionismiks” ning seda pooldavad paljud ka tänapäeval. See lähtub ettekujutusest, et aju on nagu keerukas masin, mis koosneb osadest, ning et iga osa täidab teatud kindlat vaimset funktsiooni ja eksisteerib geneetiliselt kindlaks määratud ehk konkreetses asukohas (location) – sellest ka nimi. Kui ajus oleks kõik funktsioonid jäigad ning igal vaimsel funktsioonil oleks kindel asukoht, siis ei oleks plastilisus võimalik.

Idee masinasarnasest ajust on inspireerinud ja suunanud närviteadust alates 17. sajandist, mil see hinge ja keha müstilisemate käsitluste asemel esmakordselt välja pakuti. Teadlastele avaldasid muljet Galilei (1564– 1642) avastused, kes näitas, et planeete võib käsitleda elutute kehadena, mida liigutavad mehaanilised jõud. Nad hakkasid uskuma, et kogu loodus funktsioneerib suure kosmilise kellana, mis allub füüsikaseadustele. Nad hakkasid ka individuaalseid elusolendeid, sealhulgas meie kehaorganeid, seletama mehhanitsistlikult, nagu need oleksid samuti masinad. See käsitlus, mille kohaselt kogu loodus on nagu tohutu mehhanism ja meie organid masinasarnased, vahetas välja 2000 aastat vana Kreeka mõtteviisi, mille järgi loodus on tohutu elusorganism ja meie kehaorganid kõike muud kui elutud mehhanismid. Selle uue „mehhanitsistliku bioloogia” esimeseks suureks kordaminekuks oli geniaalne ja originaalne saavutus. William Harvey (1578–1657), kes oli õppinud anatoomiat Itaalias Padovas, kus ka Galilei loenguid pidas, avastas, et veri meie kehas ringleb ning demonstreeris, et süda toimib nagu pump, mis on mõistagi lihtsalt lihtne masin. Peagi hakkasid paljud teadlased arvama, et iga teaduslik seletus peab olema mehhanitsistlik ehk, teisisõnu, alluma mehaanilistele liikumisseadustele. Harvey eeskujul väitis Prantsuse filosoof René Descartes (1596–1650), et aju ja närvisüsteem funktsioneerivad samuti nagu pump. Meie närvid olid tema väitel tegelikult torud, mis kulgevad jäsemetest ajju ja tagasi. Ta oli esimene inimene, kes teoretiseeris selle üle, kuidas refleksid töötavad, pakkudes välja, et kui inimese nahka puudutada, siis voolab närvitorudes olev vedelik ajju ja „peegeldub” mehaaniliselt närve mööda tagasi, pannes lihased liikuma. Kõlab küll väga jämedakoeliselt, kuid tegelikult ei pannudki ta palju mööda. Teadlastel õnnestus tema primitiivset ettekujutust peagi täpsustada ning teha kindlaks, et närvides ei voola mitte mingi vedelikutaoline ollus, vaid elektrivool. Descartes’i idee ajust kui keerukast masinast kulmineerus aju võrdlemises arvutiga ning lokalisatsionismis. Aju hakati ette kujutama masinana, mis on valmistatud osadest – igaüks ettemääratud asukohas, täitmas konkreetset funktsiooni, mistõttu viga saanud osa ei ole kuidagi võimalik asendada; lõppude lõpuks, masinad ei kasvata endale uusi osi.

Lokalisatsionismi rakendati ka meelte puhul. Sündis teooria, mille järgi kõigil meie meeltel – nägemisel, kuulmisel, maitsmisel, puutetundlikkusel, haistmisel ja tasakaalul – on oma retseptorrakud, mis on spetsialiseerunud ümbritsevatest energiatest detekteerima ühte kindlat energiavormi. Kui neid retseptorrakke stimuleerida, siis nad saadavad oma närvi mööda elektrilise signaali kindlasse ajuossa, mis selle meele andmeid töötleb. Enamus teadlastest oli veendumusel, et need ajupiirkonnad on nii kitsalt spetsialiseerunud, et üks piirkond ei suuda kunagi teise ülesannet täita.

Paul Bach-y-Rita, kes oli oma seisukohtade tõttu teadlaskonnas peaaegu isolatsioonis, ei olnud lokalisatsionistlike väidetega nõus. Ta avastas, et meie meeled on ootamatult plastilised – kui üks saab vigastada, võib teine mõnikord tema funktsiooni üle võtta. Ta nimetas seda protsessi „sensoorseks asendamiseks”. Ta töötas välja meetodid sensoorse asendamise esilekutsumiseks ning seadmed, mis varustasid meid „ülimeeltega”. Avastades, et närvisüsteem suudab ümber kohaneda ja kasutada võrkkestade asemel nägemiseks kaameraid, ladus Bach-y-Rita vundamendi pimedate suurimale lootusele: võrkkesta implantaatidele, mille saab kirurgiliselt silma paigutada.

Erinevalt enamikest teadlastest, kes piirduvad ühe valdkonnaga, on Bach-y-Ritast saanud ekspert paljudes valdkondades – meditsiinis, psühhofarmakoloogias, silma neurofüsioloogias (silmalihaste uurimine), nägemise neurofüsioloogias (nägemise ja närvisüsteemi uurimine) ja biomeditsiinitehnoloogias. Ta katsetab julgelt oma ideid ja õpib aina juurde. Ta oskab viit keelt ning on elanud pikemat aega Itaalias, Saksamaal, Prantsusmaal, Mehhikos, Rootsis ja USA eri paigus. Ta on töötanud paljude tippteadlaste ja Nobeli preemia laureaatide laborites, kuid ei ole kunagi eriti hoolinud sellest, mida teised mõtlevad, ega osalenud poliitilistes mängudes, mida paljud teadlased edu saavutamise nimel mängivad. Ta õppis arstiks, seejärel aga loobus meditsiinist ja asus tegelema alusuuringutega. Ta esitas sageli küsimusi, mis kaine mõistusega kokku ei läinud, nagu näiteks: „Kas üldse on vaja silmi, et näha, kõrvu, et kuulda, keelt, et maitsta, ja nina, et haista?”

Tema meel oli aga endiselt rahutu ja otsiv ning 44-aastaselt hakkas ta jälle meditsiiniga tegelema ning astus residentuuri. Ta valis võimalikest erialadest ühe kõige süngema: taastusravi. Tema eesmärk oli hakata plastilisuse kohta kogutud teadmisi praktiliselt rakendama ning vormida oma teadmised ja praktilised oskused uueks erialaks.

Bach-y-Rita on äärmiselt vähenõudlik mees. Ta eelistab viiedollarilisi ülikondi ja kannab Päästearmee kaudu saadud tasuta riideid, kui naine vähegi lubab. Tal endal on 12-aastane roosteplekiline auto, tema naine sõidab aga uue Volkswagen Passatiga.

Tal on tihedad lokkis juuksed, ta hääl on mahe ja ta kõneleb kiiresti, temas voolab hispaanlaste ja juudi verd ning tal on Vahemere piirkonnast pärit inimesele iseloomulik tume nahk. Ta näeb ma 69 eluaastast tublisti noorem välja. Ta on küll puhastverd intellektuaal, kuid temast õhkub poisikeselikku soojust oma naise Estheri vastu, kes pärineb Mehhiko maiadest.

Ta on harjunud olema üksik hunt. Ta kasvas üles New Yorgis Bronxi linnajaos ning oli keskkooli astudes salapärase haiguse tõttu, mis ta kasvamise kaheksaks aastaks seiskas, kõigest 1 meeter 47 sentimeetrit pikk. Kaks korda määrati talle täpsustamata leukeemia diagnoos. Suuremat kasvu õpilased andsid talle sageli peksa ning nende aastate jooksul arenes tal välja erakordselt kõrge valulävi. Kui ta oli 12-aastane, siis lõhkes tal pimesool ning müstiline haigus sai lõpuks õigesti diagnoositud – selleks haiguseks osutus haruldane krooniline pimesoolepõletik. Ta kasvas veel 20 sentimeetrit ja võitis oma esimese kakluse.

Tal on kaks kodu, üks Mehhikos ja teine Wisconsinis Madisoni maakonnas, ning viimasesse me autoga teel olemegi. Ta ei uhkelda vähimalgi määral ning pärast palju tunde kestnud jutuajamist kõlab ta huulilt esimene ja ainus märkus, mida võib hea tahtmise korral enesekiituseks pidada.

„Ma suudan kõike kõigega ühendada.” Ta naeratab.

„Me näeme oma ajuga, mitte oma silmadega,” lausub ta.

See väide on vastuolus tavaarusaamaga, mille järgi me näeme oma silmadega, kuuleme oma kõrvadega, maitseme oma keelega, nuusutame oma ninaga ja tunneme oma nahaga. Kes söandaks selliseid fakte kahtluse alla seada? Kuid Bach-y-Rita arvates tunnetavad meie silmad üksnes valgusenergia muutusi; meie aju on see, mis tajub ja seega ka näeb.

See, kuidas aisting ajju siseneb, ei ole Bach-y-Rita jaoks oluline. „Kui pime mees kasutab keppi, viibutab ta seda edasi-tagasi ning üksainus punkt – kepi ots – edastab talle käe peal olevate naharetseptorite kaudu informatsiooni. Ometi võimaldab selline viibutamine tal kindlaks teha, kus on uksepiit või tool ning teha vahet toolil ja enda jalal, sest jala vastu lüües teeb kepp pisut haiget. Seejärel kasutab ta seda informatsiooni selleks, et minna tooli juurde ja maha istuda. Kuigi ta saab oma informatsiooni käenaha sensorite kaudu, mis moodustavad kepi ja tema vahelise ühenduse ehk „liidese”, ei taju ta subjektiivselt mitte kepi survet oma käele, vaid ruumi paigutust: toole, seinu, jalgu, kolmemõõtmelist ruumi. Tegelik retseptor käe peal muutub lihtsalt releeks, mille kaudu informatsiooni edastatakse, ehk andmepordiks. Retseptor kaotab selle protsessi käigus tavapärase identiteedi.”

Bach-y-Rita tegi kindlaks, et nahk ja puuteretseptorid võivad võrkkesta asendada, sest nii nahk kui ka võrkkest on kahemõõtmelised lehed, mida katavad sensoorsed retseptorid, mis võimaldavad moodustada enda peal „pilte”.

Üks asi on avastada uus andmeport ehk viis, kuidas aistinguid ajju viia. Hoopis teine teema on aga see, kuidas aju nahalt saabuvaid aistinguid dekodeerib ja need piltideks muudab. Selleks peab aju õppima midagi uut ning puuteinfo töötlemisele pühendunud ajuosa peab uute signaalidega kohanema. Kõnealune kohanemisvõime viitab sellele, et aju on plastiline ehk suuteline oma sensoorset-tajulist süsteemi ümber korraldama.

Kui aju suudab ennast ümber korraldada, siis ei anna lihtne lokalisatsionism ajust õiget ettekujutust. Algul oli isegi Bach-y-Rita lokalisatsionist ning vaimustus sellele teooriale tuginedes tehtud geniaalsetest avastustest. Lokalisatsionism kui idee pakuti esimest korda tõsiselt välja 1861. aastal, mil kirurg Paul Broca tegeles insulti põdenud patsiendiga, kes oli kaotanud kõnevõime ja suutis öelda ainult ühte sõna. Ükskõik, mida sellelt vaeselt mehelt küsiti, ta vastas ikka: „Tan, tan.” Pärast mehe surma avastas Broca tema aju lahates vasakust otsmikusagarast koekahjustuse. Skeptikud kahtlesid selles, et kõne on seotud üheainsa ajuosaga, kuni Broca näitas neile kahjustatud kudet ning leidis teisigi kõnevõime kaotanud patsiente, kellel oli samas paigas ajukahjustus. Seda kohta hakati nimetama „Broca piirkonnaks” ning arvati, et see piirkond koordineerib huule- ja keelelihaste liigutusi. Mõne aja pärast leidis üks teine arst, Carl Wernicke, et ühe teise tagapool asuva ajupiirkonna vigastus kutsub esile teistsuguse probleemi: võimetuse sõnadest aru saada. Wernicke pakkus välja, et kahjustatud piirkond on seotud sõnade mõttelise tähenduse mõistmisega. Seda hakati nimetama „Wernicke piirkonnaks”. Järgmise saja aasta jooksul muutus lokalisatsionism konkreetsemaks, sest uute uuringute käigus õnnestus ajukaarti täpsustada.

Kahjuks hakati lokalisatsionismi ideega peagi liialdama. Varsti ei olnud see enam intrigeerivate korrelatsioonide kogum (s.o hulk tähelepanekuid, et teatud kindlate ajupiirkondade vigastus viib kindlate vaimsete funktsioonide kadumiseni), vaid üldine teooria, mis kuulutas, et igal ajufunktsioonil on ainult üks jäigalt sisse ehitatud asukoht. Sellest sai idee, mille võis kokku võtta fraasiga „üks funktsioon, üks asukoht” – see tähendab käsitlust, et kui üks osa saab vigastada, ei ole ajul võimalik ennast ümber korraldada ega kaotatud funktsiooni taastada.

Plastilisuse uurimises algasid sünged ajad ning põhimõtte „üks funktsioon, üks asukoht” kõiki erandeid lihtsalt ignoreeriti. Aastal 1868 uuris Jules Cotard lapsi, kellel oli olnud varases eas raske ajuhaigus, mis oli nende vasaku ajupoolkera (sealhulgas Broca piirkonna) hävitanud. Ometi suutsid need lapsed normaalselt rääkida. See tähendas, et isegi kui kõnet töödeldakse peamiselt vasakus ajupoolkeras, nagu Broca väitis, võib aju olla piisavalt plastiline, et ennast vajadusel ümber korraldada. Aastal 1876 eemaldas Otto Soltmann vastsündinud koerakutsikate ja küülikupoegade ajult motoorse koore – ajuosa, mis arvati hoolitsevat liigutuste eest –, kuid avastas, et loomad suutsid endiselt liikuda. Need leiud jäid aga lokalisatsionistliku vaimustusepuhangu varju.

Bach-y-Rita hakkas lokalisatsionismis kahtlema 1960ndate alguses Saksamaal elades. Ta oli ühinenud meeskonnaga, kes uuris nägemise mehhanisme, mõõtes kassi ajust visuaalse töötlusega tegelevast piirkonnast elektroodidega elektrilaenguid. Meeskond eeldas, et kui näidata kassile pilti, püüab visuaalse töötluse piirkonda paigutatud elektrood kinni elektrilise impulsi, mis annab tunnistust pildi töötlemisest. Nii juhtuski. Kui nad aga kogemata katse ajal kassi käppa silitasid, toimus nägemispiirkonnas samuti laenglemine, mis näitas, et see piirkond töötleb ka puuteinfot. Lisaks avastasid nad, et visuaalpiirkond aktiveerub ka siis, kui kass helisid kuuleb.

Bach-y-Rita leidis, et lokalisatsionistlik idee „üks funktsioon, üks asukoht” ei saa olla tõene. Kassi aju „visuaal-ala” töötles veel vähemalt kahte funktsiooni – puutetundlikkust ja heli. Teadlased hakkasid taipama, et suur osa ajust on „polüsensoorne”, mis tähendab, et aju sensoorsed piirkonnad on suutelised töötlema rohkem kui ühe meele signaale.

See on võimalik tänu sellele, et kõik meie meeleretseptorid tõlgivad kõik ümbritsevast maailmast kinni püütavad energialiigid olenemata nende allikast elektrilisteks mustriteks ja saadavad need närve mööda edasi. Need elektrilised mustrid on ajus „kõneldav” universaalne keel – närvirakkudes ei liigu mingeid visuaalseid pilte, helisid, lõhnu ega tundeid. Bach-y-Rita taipas, et neid elektrilisi impulsse töötlevad piirkonnad on palju homogeensemad kui närviteadlased ette kujutavad. Tema veendumust tugevdas närviteadlase Vernon Mountcastle’i avastus, et nii visuaal-, auditiiv- kui ka sensoorsel ajukoorel on sarnane kuuekihiline töötlev struktuur. Bach-y-Rita tegi järelduse, et ajukoore iga piirkond on suuteline töötlema kõiki elektrilisi signaale, mida talle edastatakse, ning et meie ajumoodulid ei ole tegelikult üldsegi nii kitsalt spetsialiseerunud.

Järneval paaril aastal hakkas Bach-y-Rita tutvuma lokalisatsionismi kõikvõimalike eranditega. Tänu oma heale keelteoskusele sai ta süveneda vanemasse, teistes keeltes ilmunud teaduskirjandusse ning taasavastas mitmed olulised, enne jäiga lokalisatsionismi juurdumist tehtud teadustööd. Ta avastas Marie-Jean-Pierre Flourens’i tööd, kes leidis 1820ndatel, et aju on suuteline ennast ümber korraldama. Samuti luges ta prantsuse keeles Broca sageli tsiteeritud, kuid enamalt jaolt tõlkimata töid ning leidis, et isegi Broca ei olnud, erinevalt oma jüngritest, plastilisust välistanud.

Puutenägemise seadmega saavutatud edu innustas Bach-y-Ritat oma ajukäsitlust veelgi põhjalikumalt revideerima. Lõppude lõpuks ei seisnud ime taga mitte tema masin, vaid elav, muutuv ja uut tüüpi kunstlike signaalidega kohanev aju. Ta oletas, et ümberkorralduste käigus suunati puutemeele organitest pärinevad signaalid (mida algselt töödeldi aju tipmises piirkonnas sensoorses koores) edasiseks töötlemiseks ümber aju tagaosas paiknevasse nägemiskoorde, mis tähendas, et nahast nägemiskoorde kulgevad närvirajad tegid läbi arengu.

Bach-y-Rita hakkas protestima 40 aastat tagasi ehk just siis, kui lokalisatsionismi impeerium oli haripunktis. Ta kiitis lokalisatsionismi saavutusi, kuid väitis, et „suur hulk tõendeid näitab, et ajus esineb nii motoorset kui ka sensoorset plastilisust.” Üks tema artikkel, mida ta püüdis avaldada, sai eitava vastuse kuuest ajakirjast, kuid mitte seepärast, et tema tõendusmaterjali oleks kahtluse alla seatud, vaid seepärast, et ta söandas kasutada artikli pealkirjas sõna „plastilisus”. Pärast seda, kui Bach-y-Rita artikkel oli avaldatud ajakirjas Nature, kutsus tema armastatud mentor Ragnar Granit – kes oli saanud 1965. aastal võrkkesta uurimise eest Nobeli preemia ja aidanud Bach-y-Rita meditsiinikooli lõputööd avaldada – teda enda poole teed jooma. Granit palus naisel toast lahkuda ning, olles esmalt kiitnud Bach-y-Ritat silmalihaste alaste tööde eest, küsis oma õpilaselt – tema enda huvides –, miks ta raiskab oma aega selle „täiskasvanute mänguasja” peale. Bach-y-Rita jäi aga endale kindlaks ning avaldas hiljem aju plastilisuse kohta terve rea raamatuid ja mitusada artiklit, arendades välja plastilisuse toimemehhanismide teooria.

Bach-y-Rita põhiline huviobjekt oli plastilisuse mehhanismide väljaselgitamine, kuid ta jätkas ka sensoorse asendamise seadmete leiutamist. Koostöös inseneridega õnnestus tal vähendada pimedate jaoks mõeldud seadmete (mis koosnesid hambaarstitoolist, arvutist ja kaamerast) mõõtmeid. Raske kohmakas vibreerivate stimulaatoritega plaat, mis oli algul selja vastas olnud, asendati paberõhukese plastmassist, umbes 2,5-sentimeetrise läbimõõduga plaadikesega, mis oli kaetud elektroodidega ning mis kinnitati keelele. Bach-y-Rita nimetab keelt ideaalseks „aju ja masina liideseks” – suurepäraseks lähtepunktiks, mille kaudu ajju siseneda, sest sellel puudub tundetu surnud nahakiht. Ka arvuti mõõtmed on radikaalselt vähenenud ning kaamera, mis kunagi oli kohvrisuurune, saab nüüd prilliraami külge kinnitada.

Ta on tegelenud ka teiste sensoorse asendamise projektidega. NASA rahastas Bach-y-Rita uuringuid, mille eesmärgiks oli töötada avakosmoses viibivate astronautide jaoks välja „tunnetavad” kindad. Olemasolevad kosmosekindad olid nii paksud, et astronautidel oli raske väikseid esemeid kätte võtta ja täpsust nõudvaid liigutusi teha. Bach-y-Rita asetas kinda välispinnale elektrilised andurid, mis saatsid kätte elektrilisi signaale. Seejärel kasutas ta kinda väljatöötamise käigus saadud kogemusi ära selleks, et leiutada spetsiaalsed kindad pidalitõbiste jaoks. Pidalitõbi moonutab nahka ja hävitab perifeersed närvid, mistõttu haige ei taju enam käte kaudu puuteaistinguid. Nagu astronaudi kindal, nii on ka selle kinda välisküljel andurid, mis edastavad signaale mõnda terve nahaga kehapiirkonda, kus närvid ei ole kahjustunud. Valitud terve nahaga piirkond muutub kätega tajutavate aistingute sisendpunktiks. Seejärel asus ta looma kindaid, mis võimaldavad pimedatel arvutiekraanilt lugeda, ning on koguni käivitanud projekti, töötamaks välja kondoomi, mis võimaldab selgroovigastusega patsientidel, kes ei tunne üldse oma peenist, loodetavasti orgasme kogeda. See lootus tugineb eeldusele, et seksuaalne erutus „asub ajus” nagu teisedki sensoorsed kogemused, mistõttu suguakti ajal tehtavate liigutuste tekitatavad aistingud on võimalik kondoomil olevate anduritega kinni püüda ja tõlkida elektrilisteks impulssideks, mida saab seejärel edastada seksuaalset erutust töötlevatesse ajuosadesse. Sarnasel põhimõttel toimivatel seadmetel on teisigi võimalikke rakendusi, näiteks saaks inimesed varustada „ülimeelega”, andes neile infrapunanägemise või pimedas nägemise võime. Ta on töötanud välja spetsiaalse seadme USA mereväe eriüksuse SEAL tarbeks, mis aitab sõduril tunnetada, kuidas keha on vee all orienteeritud, ning Prantsusmaal edukalt katsetused läbinud seadme, mis edastab kirurgile täpset informatsiooni skalpelli asendi kohta, saates skalpellile kinnitatud elektroonilise anduri kaudu signaale kirurgi keelele ja pähe kinnitatud väikesesse seadmesse.

–––––

Bach-y-Rita sügav huvi aju taastusravi vastu sai alguse tema enda isa, katalaani poeedi ja õpetlase Pedro Bach-y-Rita dramaatilisest taastumisest halvava insuldi järel. Aastal 1959 sai Pedro, kes oli tol ajal 65-aastane lesk, insuldi, mis jättis tema näo ja pool keha halvatuks, samuti kaotas mees kõnevõime.

Pauli vennale George’ile, kes töötab praegu Californias psühhiaatrina, öeldi, et tema isal ei ole lootust taastuda ning ta peab minema hooldekodusse. George, kes oli tol ajal Mehhikos arstitudeng, tõi aga halvatud isa hoopis New Yorgist enda juurde Mehhikosse elama. Algul püüdis ta korraldada isale taastusravi Ameerika Briti haiglas, kuid seal pakuti ainult tüüpilist neljanädalast taastusravi, sest keegi ei uskunud, et ajul võiks pikemast ravist kasu olla. Nelja nädala pärast ei olnud ta isa praktiliselt üldse paranenud. Ta oli endiselt abitu, teda tuli WC-potile ja sealt maha tõsta ning pesta – kõike seda George aedniku abiga tegigi.

„Õnneks oli ta väikest kasvu meesterahvas ning kaalus ainult 54 kilo, mistõttu saime temaga hakkama,” lausus George.

George ei teadnud taastusravist midagi ja tema teadmatus osutus taeva kingituseks, sest teda ei kammitsenud mingid pessimistlikud teooriad ning tal õnnestus kõiki kehtivaid reegleid rikkudes edu saavutada.

„Otsustasin, et kõndima õpetamise asemel õpetan ta esmalt roomama. Ütlesin talle: „Sa alustasid siin ilmas roomates, nüüd roomad jälle mõnda aega.” Hankisime talle põlvepadjad. Alguses hoidsime teda neljakäpukil, aga ta ei suutnud ennast käte ja jalgadega toetada, nii et meil läks üpris vaevaliselt.” Kui Pedro muutus natuke tugevamaks, alustas ta roomamisega, toetades oma nõrgemat õlga ja kätt seina vastu. „Seina kõrval roomamine kestis kuid. Pärast seda lasime tal isegi aias harjutada, kuid see tekitas probleeme naabritega, kes ütlesid, et nii ei ole ilus, et on laiduväärt lasta professoril roomata nagu koeral. Aga ma ei osanud muust lähtuda kui ainult imikute õppimismudelist. Niisiis mängisime põrandal mänge – mina veeretasin kivikesi ja isa pidi neid püüdma. Viskasime münte põrandale ja isa pidi neid nõrgema parema käega üles korjama. Püüdsime kõik igapäevased tegemised alates nõude pesemisest treeninguks muuta. Isa hoidis potti tugevas käes ja tegi nõrga käega (mis ei allunud eriti kontrollile ja tõmbles spastiliselt) poti sees ringe, veerand tundi päripäeva ja veerand tundi vastupäeva. Ümmargune pott aitas käel õiget trajektoori hoida. Ta tegi tillukesi edusamme, järgnev kasvas välja eelnevast, ning hakkas aegamööda paranema. Mõne aja pärast aitas ta juba ise harjutuste kava koostada. Ta tahtis jõuda sinnamaani, kus suudaks ise toolil istuda ning koos minu ja teiste arstitudengitega süüa.” Pedro treenis iga päev mitu tundi, õppides esmalt roomama, seejärel põlvedel liikuma, siis seisma ja viimaks kõndima.

Kõnevõime taastamise kallal töötas Pedro omaette ja umbes kolme kuu pärast võis näha esimesi märke, et ka see funktsioon hakkab taastuma. Mõne kuu pärast tahtis ta hakata taas kirjutama. Ta istus kirjutusmasina ees, asetas keskmise sõrme soovitud klahvi kohale ning lasi selle tähe trükkimiseks tervel käel alla langeda. Kui see harjutus juba välja tuli, hakkas ta langetama üksnes rannet ja viimaks ainult sõrme. Lõpuks õppis ta jälle normaalselt trükkima.

Aasta pärast oli Pedro piisavalt taastunud ning asus 66-aastasena taas täiskohaga tööle New Yorgi linnakolledži õppejõuna. Ta armastas oma tööd ja tegi seda neli aastat. Seejärel läks ta õppejõuna tööle San Francisco riiklikusse ülikooli, abiellus uuesti ning käis palju matkamas ja reisimas. Pärast insulti elas ta veel seitse aastat aktiivset elu. Kolumbias Bogotás sõpru külastades läks ta kõrgele mägedesse matkama, sai 2800 meetri kõrgusel infarkti ja suri varsti pärast seda 72-aastaselt.

Küsisin George’ilt, kas ta sai aru, kui ebaharilik isa taastumine oli, arvestades seda, kui kaua selleks ajaks insuldist oli möödunud, ning kas ta mõtles tol ajal selle peale, et taastumine võis tuleneda aju plastilisusest.

„Mina nägin selles lihtsalt oma papa eest hoolitsemist, kuid Paul hakkas küll analüüsima seda neuroplastilisusega seoses. Aga mitte kohe. Alles pärast isa surma.”

Pedro keha toodi San Franciscosse, kus Paul tol ajal töötas. Oli aasta 1965 ning ajukuvamismeetodeid ei olnud veel kasutusele võetud. Lahang oli tollal rutiinne toiming, mis võimaldas arstidel ajuhaiguste kohta uut teavet saada ning välja selgitada, miks patsient oli surnud. Paul palus dr Mary Jane Aguilaril isa surnukeha lahata.

„Paari päeva pärast Mary Jane helistas mulle ja ütles: „Paul, tule siia. Ma tahan sulle midagi näidata.” Kui ma vanasse Stanfordi haiglasse jõudsin, olid mu isa ajust tehtud lõigud lauale laiali laotatud.”

Paul oli keeletu.

„Mind tabas äkiline tundepuhang. Mary Jane oli aga väga põnevil. Ajulõikudelt oli näha, et mu isa ajus oli insuldi tagajärjel kahjustunud tohutult suur piirkond, mis ei olnud hiljem paranenud, kuigi kõik funktsioonid olid taastunud. Mul hakkas pea ringi käima. Muutusin tuimaks. Mõtlesin endamisi: „Milline tohutult suur kahjustunud ala.” Mary Jane lausus: „Kuidas nii ulatusliku vigastusega on võimalik taastuda?”

Paul avastas aju uurides, et seitse aastat tagasi oli kahjustunud just ajutüve piirkond – selgroole kõige lähem ajuosa – ning et ka teised olulisemad liigutuste kontrollimisega seotud ajukoore keskused olid insuldi tagajärjel hävinenud. Ajukoorest seljaajju kulgevatest närvidest 97% oli hävinenud – see katastroofiline vigastus oligi põhjustanud halvatuse.

„Taipasin, et isa aju oli suutnud ennast George’iga koos tehtud treeningute tulemusena mingil moel täielikult ümber korraldada. Me ei teadnud tolle hetkeni, kui tähelepanuväärne oli olnud tema taastumine, sest kuna ajukuvamismeetodeid tol ajal veel ei kasutatud, siis ei olnud meil olnud ettekujutust tema vigastuste ulatusest. Kui patsiendid taastusid, siis üldjuhul me eeldasime, et mingit tõsist vigastust ei olnudki üldse olnud. Mary Jane tahtis, et ma hakkaksin kaasautoriks artiklile, mida ta selle juhtumi kohta kirjutas. Ma ei suutnud.”

Pauli isa lugu on otsene tõestus selle kohta, et ulatusliku ajukahjustusega eakas inimene võib „hilises” faasis taastuda. Uurides isa ajukahjustust ja kirjandust põhjalikumalt, avastas Paul teisigi tõendeid selle kohta, et aju on võimeline pärast laastavat insulti ennast ümber korraldama ja oma funktsioonid taastama. Ta leidis, et Ameerika psühholoog Shepherd Ivory Franz oli 1915. aastal demonstreerinud, et 20 aastat halvatud olnud patsiendid suudavad aju stimuleeriva treeningu abil ikkagi taastuda.

Isa „taastumine hilises faasis” ärgitas Bach-y-Ritat tegevusala vahetama. Ta hakkas 44-aastaselt uuesti arstina töötama ning tegi läbi neuroloogia ja taastusravi residentuuri. Ta taipas, et edukaks taastumiseks tuleb aidata patsientidel leida motivatsioon teha harjutusi, mis sarnanevad igapäevaelu tegevustega – nii nagu oli teinud tema isa.

Ta keskendus insultide ravimisele, spetsialiseerudes „hilise faasi taastusravile”. Ta aitas inimestel vabaneda tõsistest neuroloogilistest probleemidest aastaid pärast nende tekkimist ning töötas välja videomängud, mille abil insuldi üle elanud patsiendid said treenida uuesti oma käsi liigutama. Samuti hakkas ta plastilisuse kohta kogunenud teadmiste põhjal treeningkava koostama. Traditsioonilistest taastusraviharjutustest loobuti tavaliselt paari nädala järel, kui patsientide seisund enam ei paranenud ehk siis, kui nad jõudsid „platoole” ning kui arstid kaotasid motivatsiooni jätkata. Bach-y-Rita seevastu teadis, et närvid võivad kasvada, ning asus seisukohale, et need platood õppeprotsessis on ajutised – osa plastilisusel põhinevast õppimistsüklist –, sest õppimisele peavad paratamatult järgnema informatsiooni konsolideerimise ehk sulandamise perioodid. Kuigi konsolideerimise etapis pealtnäha mingit progressi ei toimu, toimuvad sel ajal sisemised bioloogilised muutused – uued oskused muutuvad automaatsemateks ja täpsemateks.

Bach-y-Rita töötas välja programmi patsientide jaoks, kelle näo motoorsed närvid olid kahjustunud ning kes ei suutnud oma näolihaseid liigutada: nad ei suutnud silmi sulgeda, korralikult kõnelda ega ka emotsioone väljendada, mistõttu nad nägid välja nagu koletud robotid. Bach-y-Rita laskis ühe närvi, mis tavaliselt kulgeb keelde, kirurgiliselt patsiendi näolihastega ühendada. Seejärel töötas ta välja aju treeningprogrammi, et õpetada „keelenärvile” (ja eriti seda kontrollivale ajuosale) näonärvi talitlemisfunktsioone. Nendel patsientidel õnnestus taastada normaalne miimika ja saavutada taas võime kõnelda ja silmi sulgeda – veel üks näide Bach-y-Rita oskusest „kõike kõigega ühendada”.

Alles kolmkümmend kolm aastat pärast Bach-y-Rita artikli ilmumist Nature‘s hakkasid teadlased uurima patsiente Bach-y-Rita puutenägemise masina järgi tehtud uue väikse masina ja ajukuvamisseadmete abil ning leidsid, et puuteinfot, mis siseneb patsiendi organismi keele kaudu, töödeldakse tõepoolest aju nägemiskoores.

Igasugused kahtlused, et kas meeled ikka suudavad ümber kohaneda, kummutas hiljuti katse, mis on üks läbi aegade kõige hämmastavamaid plastilisuse eksperimente. Selle käigus „ehitati ümber” mitte puutetundlikkuse ja nägemise juhteteed, nagu Bach-y-Rita katsetes, vaid kuulmise ja nägemise juhteteed – sõna otseses mõttes. Närviteadlane Mriganka Sur ehitas juhteteed mõnepäevase tuhkrupoja ajus kirurgiliselt ümber. Tavaliselt kulgevad nägemisnärvid silmadest nägemiskoorde, kuid Sur suunas nägemisnärvid tuhkru nägemiskoorest ümber ajukoore kuulmisega seotud piirkonda ning avastas, et tuhkur õppis nägema. Sur näitas tuhkru ajju sisestatud elektroodide abil, et kui tuhkur midagi vaatas, hakkasid auditiivse ajukoore närvirakud laenglema ja visuaalse töötlusega tegelema. Auditiivne ajukoor, mis osutus jällegi sama plastiliseks kui Bach-y-Rita oli arvanud, oli ennast ümber korraldanud ning omandanud visuaalkoore struktuuri. Kuigi tuhkrutel, kellele oli see operatsioon tehtud, ei olnud 20/20 nägemist, oli neil umbes kolmandik normaalsest nägemisest ehk 20/60 – see ei ole kehvem kui mõnedel prillikandjatel.

Kuni viimase ajani olid sellised transformatsioonid tundunud täiesti seletamatud. Bach-y-Rita, kes on näidanud, et meie aju on palju paindlikum kui lokalisatsionism väidab, on aga aidanud välja kujundada täpsema ajukäsitluse, milles on ruumi ka sellistele muutustele. Enamik närviteadlasi tavatseb öelda, et meil on kuklasagaras nägemiskoor ehk visuaalkorteks, mis töötleb nägemist, ja oimusagaras kuulmiskoor ehk auditiivkorteks, mis töötleb kuulmist. Enne Bach-y-Rita töid oli selline kõnepruuk aktsepteeritav, kuid nüüdseks teame, et lugu on keerukam ning et need töötlevad ajupiirkonnad on plastilised, üksteisega ühenduses ning suutelised töötlema ootamatult paljusid erinevaid sisendsignaale.

Cheryli kõrval on ka mitmed teised Bach-y-Rita veidrast kiivrist kasu saanud. Bach-y-Rita meeskond on hiljem aidanud veel 50 patsiendil tasakaalu ja kõndimisoskust parandada. Mõnel oli samasugune kahjustus nagu Cherylil, teistel oli kas ajutrauma, insult või Parkinsoni tõbi.

Paul Bach-y-Rita tähtsus seisneb selles, et ta oli oma põlvkonna närviteadlastest esimene, kes mõistis aju plastilisust ning suutis seda teadmist inimlike kannatuste vähendamiseks praktilisel moel ära kasutada. Tema töö lähtub eeldusest, et me kõik sünnime siia ilma palju kohanemisvõimelisema, universaalsema ja oportunistlikuma ajuga kui oleme seni ette kujutanud.

Kui Cheryli ajus arenes uuesti välja tasakaalumeel – või kui pimedate katseisikute ajus arenesid välja uued rajad, mis võimaldasid neil objekte, perspektiivi ja liigutusi ära tunda –, siis need muutused ei kujutanud endast mitte reegli salapärast erandit, vaid hoopis reeglit ennast: sensoorne koor on plastiline ja kohanemisvõimeline. Kui Cheryli aju õppis reageerima kunstlikule retseptorile, mis asendas kahjustatud retpsetorit, siis ei saatnud ta korda midagi tavatut. Bach-y-Rita tööd inspireerisid hiljuti Andy Clarki – kes tegeleb kognitiivsuse uurimisega – esinema teravmeelse väitega, et me oleme „sünnipärased küborgid”, mis tähendab seda, et aju plastilisus võimaldab meil ühendada ennast üsna loomulikul moel igasuguste masinatega nagu arvutid ja muu elektroonika. Meie aju struktureerib ennast aga ümber ka kõige lihtsamatel juhtudel, näiteks pimeduses saadavate signaalide mõjul. Lõppude lõpuks on plastilisus olnud aegade algusest saadik aju loomupärane omadus. Aju on palju avatum süsteem, kui oleme seni osanud ette kujutada ja loodus on andnud meile ümbritseva maailma tajumiseks ja endasse haaramiseks väga tõhusa vahendi. Ta on andnud meile aju, mis muudab iseennast, et muutuvas maailmas ellu jääda.