e d i c e m a k r o p u l o s

František Koukolík

mozek a jeho duše

edice makropulos

František Koukolík

mozek a jeho duše Čtvrté, rozšířené a přepracované vydání

Galén

Všechna práva vyhrazena. Tato publikace ani žádná její část nesmějí být reprodukovány, uchovávány v rešeršním systému nebo přenášeny jakýmkoli způsobem (včetně mechanického, elektronického, fotografického či jiného záznamu) bez písemného souhlasu nakladatelství.

© František Koukolík, 1995, 1997, 2005, 2014 Illustrations © Vladimír Renčín, 1995, 1997, 2005, 2014 © Galén, 1995, 1997, 2005, 2014 ISBN 978-80-7492-124-7 (PDF) ISBN 978-80-7492-125-4 (PDF pro čtečky)

Předmluva ke čtvrtému vydání

V osmi letech, která uplynula od předchozího vydání, byl rozvoj věd o mozku bouřlivý. Projevovalo se to nezvládnutelným počtem nových vědeckých prací. Snažil jsem se sledovat ty z nich, které spadají do jednotlivých kapitol knížky. Současně jsem dával pozor, jak bylo jen možné, aby její objem a náročnost stouply co nejméně. Pokoušel jsem se, aby vyprávění bylo srozumitelné všem motivovaným čtenářům bez ohledu na odbornost. Jednotlivé kapitoly lze číst na přeskáčku, kniha není učebnice. Vložil jsem nové poznatky o vývoji evoluční psychologie, teorii niky a heritabilitě. Do části o smyslovém vnímání a poznávání jsem přidal kapitolu o dotycích a hmatu. Prohloubená je část zabývající se evolucí jazyka. Přepracovaná je kapitola o vědomí a sebeuvědomování a poznatky o neuronálním podkladu svobodné vůle. Nová je kapitola o Freudově dědictví v roce 2012 a kapitola o mozku mužském a ženském. Rozšířená je také část zabývající se sociálním mozkem, do níž jsem vložil kapitoly o altruismu, empatii a neuronálních podkladech politického rozhodování. Stoupl počet obrázků. V závěru knihy najde čtenář soubor pramenů, z nichž vznikla. Chtěl bych poděkovat lidem, bez jejichž pomoci by dílo nevzniklo, především trpělivé redaktorce paní dr. D. Válkové a zvláště pak nakladatelovi, panu dr. L. Houdkovi. František Koukolík Praha, březen 2014

7

Předmluva ke třetímu vydání

Od prvního vydání knížky uplynulo deset let. Od vydání druhého, rozšířeného, téměř osm. Vědy o mozku se v jejich průběhu rozvíjely znamenitě a nevídaně, a to ve všech úrovních, které zkoumají. O lidském mozku se právem říká, že je nejsložitějším systémem ve známém vesmíru. Studenti medicíny se jím zabývají v řadě oborů pět roků. Často je považují za velmi náročné a někdy málo srozumitelné. Snažil jsem se, aby knížka byla srozumitelná lidem, kteří nejsou profesionálové. Přál bych si, aby motivovanému čtenáři poskytla představu, jak a z čeho je mozek postavený i jak funguje ve zdraví a při některých onemocněních. Není to snadné čtení, dá práci. Z minulých vydání jsem uchoval vnitřní strukturu knížky. Pohybuje se postupně, v jednotlivých funkčních systémech mozku tak, jak do mozku vstupují informace, jak jsou zpracovávány a jak na ně mozek odpovídá. Knížka se tedy zabývá smyslovým vnímáním a poznáváním, pamětí, řečí a jazykem, vědomím a orientovanou pozorností, emotivitou, řídícími funkcemi i vědomím ve smyslu sebeuvědomování včetně jejich poruch. Součástí jsou kapitoly o tak častých a těžkých onemocněních, jako jsou Alzheimerova nemoc, schizofrenie a deprese. Uchoval jsem většinu klinických pozorování. Některá z nich jsou totiž zcela unikátní. Nelze je nahradit, stala se milníky poznání. Obsah kapitol jsem přepracoval v rozsahu, jenž odpovídá vývoji minulých let, tedy podstatně. Místy je text náročnější, než byl. To je cena, kterou se platí, chceme-li zjednodušovat a přitom se vyhnout vulgarizaci. Některé kapitoly jsou nové, v minulých vydáních nebyly. Příkladem je kapitola o sociálním mozku. Téměř každá věta knížky je výsledkem mezinárodně uznané vědecké práce. Ocitovat jejich prameny – je jich hodně přes tisíc – by knížku přetížilo. Motivovaný čtenář užité prameny najde v seznamu knih určených lékařům, jenž je v závěrečné části knížky.

9

Z toho, že jde o výsledky mezinárodně uznávané práce, neplyne, že by nemohly být mylné. Mnoho z nich je předmětem intenzivních sporů. Většina bude nějakým způsobem zpřesněna nebo překonána. Tato skutečnost nesvědčí proti vědě, naopak, právě tohle je jejím jádrem, na rozdíl od pseudojistot skýtaných jakýmikoli dogmaty. Zájemci, kteří by si chtěli rozšířit, prohloubit a zpřesnit poznání, najdou v poznámkách a v závěru knížky internetové adresy. Internetové adresy jsou jednak »obecné vstupy«, jednak »tematické vstupy«. První druh vstupů se týká obecných pojmů a jejich vztahů. Druhý odpovídá klíčovým pojmům jednotlivých podkapitol. Stránky jsou v angličtině, cílil jsem je však zejména na obrázky, které jsou obvykle srozumitelné z českého výkladu v knížce. Námaha spjatá s prohlížením obrázků se odmění hlubším pochopením textu knížky. Obsah některých adres může být srozumitelnější zdravotním sestrám, studentům medicíny, lékařům a psychologům než nejširší veřejnosti. Internet je živý organismus. Může se proto stát, že některé adresy budou v době, kdy knížka vyjde, změněné nebo zmizí. Knížku není nutné číst celou, najednou, kapitolu za kapitolou. Někdy může stačit část, o kterou se čtenář z nějakého důvodu bude zajímat víc. Na cestu směřující k lepšímu pochopení stavby a činnosti lidského mozku ve zdraví i v nemoci jsem se vydal asi před 40 lety. Není to snadná cesta, klopýtá se na ní, ale je zajímavá. Pokud se mi podaří sdělit proč a předat při tom čtenářům část radosti, kterou přináší, splní knížka účel. Jestliže v několika mladých lidech probudí celoživotní zájem o neurovědy, učiní víc, než v co se snažím doufat. Čtenář hledající v knize filozofické zobecnění bude zklamán – není tam. Ani v kapitole zabývající se vztahem mozku a vědomí. Důvod je dvojí: nejsem filozof, ale neurovědec, jehož širší poznání vychází z celoživotní zkušenosti s jednou skupinou onemocnění mozku, jejichž příznaky se projevují ve všech individuálních a skupinových rozměrech lidství včetně narušeného vědomí ve všech jeho úrovních, včetně sebe-uvědomování. Druhým důvodem je, že mne žádné z filozofických učení, která se zabývají poznáváním nebo vztahem mozku a vědomí, nepřesvědčilo o tom, že by mělo jakoukoli přednost před současným, otevřeným vědeckým poznáním. Při nejlepším mi připadají jako

10

muzea s historicky klíčově významnými a zajímavými, nicméně překonanými exponáty, která se ve svých dnešních žácích obvykle nevyznačují ničím jiným než slovní ekvilibristikou. Budoucnost, možná, najde svého Platóna, Descartese, Humea, Kanta nebo Spinozu. Možná, že je syntéza současného poznání nemožná. Možná jsou klasické otázky špatně položené otázky. Mám raději věcnost. Za předpokladu, že se nezhroutí civilizace a vědecké poznání se bude vyvíjet dál, mohou naše současné vědecké představy připadat našim následovníkům podobně, jako nám připadají představy Paracelsovy. To nevadí, to je jádro vývoje poznání, tohoto domu v trvalé přestavbě, vlně v trvalém pohybu. Někteří lidé potřebují nějaký druh trvalé, celoživotní, případně i posmrtné niterné jistoty. Vědecké poznávání nic takového neposkytuje. Každá odpověď je otázkou. Zato může poskytnout pocit krásy, pocit pohyblivého v pohyblivém, může poskytnout i pocit nezměrné hloubky. Ale jen za tvrdou námahu – jako vše, co za něco stojí. A co do vztahu mozku a vědomí, přesněji řečeno sebe-uvědomování? Filozofové budou mít námět na jedinečné slovní rozcvičky a neurovědci nezodpovězené otázky do chvíle, v níž by se podařilo vytvořit umělý systém nadaný vědomím, případně sebeuvědomováním. Navrhuji hypotézu, která může být v nějaké budoucnosti testovatelná: 1. Představme si umělý systém, jenž bude mít 100 miliard mikropočítačů a mezi nimi nejméně 1 trilion, lépe o jeden řád spojení víc. 2. Systém bude mít 2 úrovně »programování«. Jedna napodobí genetickou úroveň. Druhá napodobí synaptickou plasticitu, důsledek vlivu »zkušenosti«, »učení«. 3. Architektura systému napodobí čtyřrozměrnou architekturu lidského mozku (čtvrtým rozměrem je čas). 4. Systém bude učen buď tak dlouho, jak je učen současný vysokoškolák, nebo dobu úměrně kratší za předpokladu, že mu půjde učení podstatně rychleji, neboť se nebude rozptylovat sexualitou, marihuanou, a zejména čtením zpráv o činnosti parlamentu. 5. Systém bude zpětnovazebně propojen s dalším systémem, jenž pro něj bude »tělem«. To je nutná podmínka pro vznik ekvivalentu emotivity (viz kapitola Citový mozek).

11

Závěr: Za těchto předpokladů se v systému objeví jak vědomí, tak sebeuvědomování. Tento systém se může prohlásit filozofem, začít dumat o tom, že má vědomí sám. Zombií tedy bude filozof, jenž s ním rozmlouvá. Systém nadto dojde k přesvědčení, že mu bylo vědomí dáno shůry, Tvůrcem, v okamžiku, kdy se urodil coby malinkatý čip. Filozof by skoro jistě opáčil, že vědomí má rozhodně on sám. Zombií tudíž musí být tento systém. Otázka zní, co by si s oběma počal neurovědec. František Koukolík Praha, prosinec 2004

12

(1) Stačí chvíli uvažovat

V plném letním poledním slunci, barevně a ve třech rozměrech vidíme katedrálu, před níž stojíme, zrovna tak jako mušku, která se usadila na okraji pohlednice vyčnívající z kabelky naší sousedky. Slyšíme šum vzdáleného města, jásavý křik rorýsů nad střechami, dunění přelétávajícího dopravního letadla, v tichu i tlukot vlastního srdce, pád vodní kapky, zazvonění špendlíku, jenž dopadl na dlaždice. Cítíme vůni růží i opékaného kuřete, pach stoky a oleje, chutnáme chléb, vodu svěží a chladivou i tu zteplalou a pokaženou. Dotýkáme se předmětů hladkých, hebkých i drsných, studených i teplých, ostrých a tupých, souměrných a nesouměrných. Víme, kde jsou naše ruce, nohy, kde jsme my sami, kde je nahoře, dole, vpravo a vlevo, jak daleko je domů, a kterým směrem máme jít. Nejenom, že vidíme, slyšíme, cítíme, chutnáme a dotýkáme se, ale poznáváme, co vidíme, slyšíme, chutnáme, čeho se dotýkáme. Pamatujeme si události staré desítky let, někdy i z velmi raného dětství. Chceme-li, obvykle si dokážeme vzpomínky vybavit a uvést do souvislosti se všemi barvami, tvary, chutěmi, vůněmi. To, co jsme viděli, slyšeli, čeho jsme se dotýkali, nebo co se dotýkalo nás, si umíme představit. Dokážeme si však představit i věci a jevy, které jsme nikdy neviděli a které mimo svět naší mysli neexistují. Umíme mluvit, číst, psát a počítat, tomu, co nám kdo říká, nebo co čteme, obvykle rozumíme, někdy ve více než jednom jazyce. Pohybujeme se: chodíme a běháme po někdy velmi nerovném a nepřehledném terénu, sedíme a stojíme, šplháme po žebříku i po stromech, bruslíme, lyžujeme, jezdíme na kole nebo v kanoi, umíme zacházet s mnoha nástroji a stroji od příboru přes zednickou lžíci, chirurgický skalpel, jehlu až k řízení motorového vozidla. Umíme si nástroje vyrobit nebo je užít ke zcela jinému účelu, než je ten, pro který byly vyrobeny. Kdo by nedokázal otevřít láhev piva kleštěmi?

15

Sami od sebe usínáme a budíme se, zdají se nám barevné surrealistické i docela věcné, černobílé sny. Nejenže jsme po probuzení bdělí, uvědomujeme si svět kolem sebe i to, co se děje v nás – stačí přece nevelká bolest břicha. Uvědomujeme si sami sebe, jsem to přece »já«, kdo tohle všechno ví a dokáže o tom podat zprávu. A podobně, jako si uvědomujeme sami sebe, uvědomujeme si i lidi kolem sebe, nejen ty, s nimiž jsme právě v kontaktu, ale i ty vzdálené, třeba na jiném kontinentu, případně lidi, kteří s námi už dávno nejsou. Kdo by zejména ze starších lidí občas »nemluvil« třeba se svými zemřelými rodiči někdy tak naléhavě a bezprostředně, jako by s nimi seděl za stolem. Dokážeme být smutní, mít radost, být šťastní, mít strach, pociťovat hnus i rozpaky. Některé lidi kolem sebe umíme mít rádi, případně je i milovat, nebo mít neradi, tak neradi, že je nenávidíme, aniž bychom je přitom třeba znali osobně. V různé míře se dovedeme do druhých lidí vcítit tak, že jejich trápení a radost se stanou naším trápením a radostí. Dokážeme mít soucit s lidmi, které známe, i s těmi neznámými, dokážeme jim pomáhat, i když přitom něco obětujeme. Dokážeme jim ubližovat, aniž bychom tím cokoli získali. Býváme zcela lhostejní, chamtiví a krutí. Umíme milovat a nenávidět abstraktní ideje, třeba národ, vlast, svou představu pravdy, spravedlnosti nebo boha tak, že za ně obětujeme i život. Máme různě silnou vůli a s různou mírou inteligence řešíme problémy, uspořádáváme myšlenky a jevy v čase a prostoru, rozhodujeme se, že něco uděláme nebo neuděláme, rozlišujeme, co považujeme za dobré, od toho, co považujeme za špatné, vytváříme a zamítáme domněnky. Malý zlomek z nás, jedinci navazující na práci nevelkých lidských skupin, dovede vytvořit teorie tak obecné a s takovou mírou pravdivosti, že se jim říká geniální, teorie objímající vesmír i vysvětlující, jak se vyvíjel život. Jsme v různé míře tvořiví. Od nejprostší každodenní tvořivosti prozrazující se třeba tím, že dostáváme dobré a hezky upravené jídlo, až po tvořivost přinášející hudební skladby, jimž s úžasem a nejhlubším prožitkem nasloucháme po staletích, stavby a sochy, nad nimiž žasneme po tisíciletích. Ptáme se: kdo jsme? Odkud jsme přišli? Kam jdeme? Co máme a nemáme dělat? Jaký to všechno má smysl? Rozlišujeme nejen prostor, rozlišujeme i čas – včetně dob, kdy jsme tu sami nebyli, kdy tu nebyli ani lidé, kdy nebylo nic živého.

16

Ale někdy se něco pozmění a výsledkem změny je poškození. Třeba se poplete činnost genů v jádrech nervových buněk našeho mozku. Nebo zasáhne vliv, jemuž se říká epigenetický: ten nemění počet a pořadí »písmen« DNA tvořících gen, zato řekne genu: »Přepisuj se víc!« Nebo naopak: »Nepřepisuj se!« Budu o něm vyprávět za chvíli. Dětský mozek poškodí v průběhu vývoje mateřská infekce nebo nedostatek kyslíku při porodu a po něm, zejména přijde-li dítě na svět dříve, než by mělo. Jindy stačí náhodný úraz, hloupý a nesmyslný. Nebo menší či větší cévní mozková příhoda, nemluvě o nádoru. Do mozku mohou vstoupit toxické látky, třeba olovo, viry, alkohol nebo drogy, v mozku se vzbouří imunitní systém. Staneme se oběťmi psychického, tělesného, sexuálního nebo sociálního zneužívání. Nebo projdeme psychickým stresem, jehož míra se vymyká běžné lidské zkušenosti – třeba nás někdo pošle do bojů v první linii, staneme se obětí teroristického únosu, dostaneme se na čas do koncentračního tábora, přežijeme letecké a dělostřelecké bombardování, staneme se svědkem toho, jak naši blízcí hynou v troskách hořícího auta, jak člověk, kterého milujeme víc než sebe, před našima očima chátrá, mění se a umírá pohlcen nezvládnutelnou chorobou. Staneme se obětí krajní šikany, znásilnění, ozbrojeného přepadení doprovázeného surovým násilím. Staneme se cílem a obětí cílené a systematické propagandy, případně kontroly myšlení. Náhle, bez vlastního zavinění upadneme do bídy a jsme bezmocní… Možností je moc. Ani my, ani svět už nikdy nebudou takové jako předtím. Naprostá samozřejmost, o níž jsme vůbec neuvažovali, která byla námi samotnými, přestane být samozřejmá. Může se stát, že buď sami, nebo někdo jiný udělá řidičskou chybu a skončíme nadosmrti ochrnutí od pasu dolů, protože úrazový mechanismus přerušil naši páteřní míchu. Může se stát, že kvůli úrazu nebo intoxikaci skončíme mezi životem a smrtí ve stavu, jemuž se říká vegetativní, coby druh preparátu, jenž není zvířetem a k lidské bytosti mu chybí zničená mozková kůra. Stačí nevelká porucha paměti, abychom důkladně znejistili, a jestliže jsme starší, začnou mnozí z nás propadat hrůze z Alzheimerovy nemoci.

17

Stačí těžší a dlouhodobější stres, třeba v zaměstnání, a máme-li »vhodné« genetické ustrojení, můžeme propadnout depresi tak hluboké a vzdorující léčení, že nás vyřadí ze života i víc než na rok. A nikdo nezaručí, že se i při léčení tato děsivá epizoda nezopakuje. Cévní mozková příhoda nebo úraz mozku mohou poškodit naši schopnost vyjadřovat řeč tak hluboce, že propadneme zoufalství. Může být příčinou snad něčeho i horšího: přestaneme řeč svých bližních chápat. Cévní příhody, úrazy, záněty, nádory, poruchy mozkového imunitního systému, genetické poruchy projevující se degenerativními změnami mohou narušit paměť, schopnost rozhodovat se, uspořádávat myšlenky do logických celků a z rozvinutého a nadaného jedince se stane nezvladatelná troska. Může se stát, že přestaneme kontrolovat své pití alkoholu a začne se rozvíjet roky i desetiletí trvající závislost, která nás změní na deformovaný stín toho, co jsme byli a mohli být, a zničí naši rodinu. Může se stát, že jednoho dne přijdeme na patu mostu, nebo vstoupíme na náměstí, do míst, kudy jsme chodili celé roky, a přepadne nás nezvladatelná hrůza, tak propastná, že nás záchranka odveze na oddělení intenzivní péče, kde nějakou dobu potrvá, než lékaři zjistí, že neumíráme, nemáme srdeční infarkt, ale první ataku panické úzkosti. Může se stát, že si na svět přineseme mužské pohlaví a náhodně onu podobu jistého genu, který kóduje tvorbu jediného z mnoha desítek mozkových nervových přenašečů, a jsme, aniž to tušíme, druhem časované nálože. Pak se k tomu přidá třeba zneužívání v dětství, později učitel nebo nadřízený, jenž si na nás »zasedne«. To, co v nás je, připomíná nálož se zavedenou rozbuškou, které se stačí jen dotknout. Okolí pak žasne. Jak je možné, že se chlapec stal impulzivním vrahem svého učitele? Co přimělo staršího středostavovského muže, který desítky let bez zjevných problémů pracoval pro svou společnost, že se jednoho dne vrátí, postřílí řadu svých spolupracovníků, aby nakonec zabil sám sebe? Vždyť na světě byly z práce propuštěny miliony stejně vypadajících starších mužů, aniž by kdokoli z nich udělal něco podobného. Co za nestvůru byl usměvavý, hezký mladý muž, v dětství skaut, jenž později studoval právnickou fakultu, podílel se na volebních kampaních, na charitě, byl asistentem šéfa výboru pro bezpečnost ve velkém americkém městě,

18

pro ženy napsal leták instruující, jak se chránit před znásilněním, Američan jménem Ted Bundy, jemuž soud prokázal sérii 36 vražd a pravděpodobně jich spáchal víc? Jestliže si na svět přineseme příslušné geny, jestliže byl náš porod komplikovaný, jestliže se stane něco v našem sociálním poli, může se stát, že v rané dospělosti začneme »slyšet hlasy« a budeme mít zrakové i tělové halucinace, naše řeč, myšlení, orientovaná pozornost se začnou rozpadat a psychiatr vysloví diagnózu schizofrenie. Začal jsem vyprávět o lidském mozku.

Neurony Jak máme pochopit dům, kdybychom nevěděli zhola nic o cihlách, z nichž byl vystaven, nebo o sítích, které mu přivádějí energii nebo v něm rozvádějí informace? Mozek dospělého člověka váží obvykle 1200–1400 gramů. Velcí lidé mají velké orgány, tedy i mozky, malí lidé je mají menší. Protože jsou ženy »průměrně« menší než muži, mají i »průměrně« menší mozek. U zdravých lidí není mezi výkonností mozku a jeho velikostí vztah. Jako je dům z cihel, je mozek z nervových a dalších buněk. Od jiných buněk se nervové buňky neboli neurony odlišují zejména svými výběžky (obr. 1, 2). Dendrity jsou výběžky, jimiž neuron přijímá informace. Připomínají rozvětvené koruny stromů. Axon, osový výběžek, obvykle delší než dendrit, bývá rozvětvený až na konci, kde komunikuje s jinými nervovými buňkami, obvykle jejich dendrity, případně těly. Axon vede nervové vzruchy, impulsy, elektrochemické události šířící se obalem neuronu, jenž obaluje jak tělo, tak i výběžky. Nervové vzruchy běžící obalem axonu by se daly přirovnat k vlně šířící se obilným polem nebo vlně na povrchu rybníka. Velmi rozšířený odhad říkal, že je v lidském mozku 100 miliard nervových buněk. Kdyby to byly hvězdy, početně vydají na docela slušnou galaxii.

19

dendrity

tělo neuronu osový výběžek směr, jímž putuje impuls nebo vzruch axonální zakončení vytváří synapse s dendrity cílového neuronu

axon

Obr. 1. Schéma neuronů a jejich zapojení. Nervová buňka (neuron) má tělo, kratší a značně větvené výběžky připomínající větve stromu, které se jmenují dendrity, a osový výběžek (axon). Nervový vzruch (impuls), který neuron vydá, putuje axonem až k jeho rozvětvenému zakončení. Axonální zakončení jednoho neuronu vytváří kontakty s mnoha místy dendritických větví i povrchu těla dalšího neuronu. Tato místa vzájemných kontaktů se jmenují synapse. Na povrchu dendritického stromu nervových buněk mozkové kůry bývá 3000–10 000 synapsí.

Obr. 2. Neuron ve tkáňové kultuře. Obrázek řádkovacího elektronového mikroskopu.

Jenže nikdo neví, kde se ten odhad vzal. Počítání neuronů je totiž strašlivá a nevděčná práce, byť ji usnadnily automatické systémy. Odpovědi na zdánlivě jednoduchou otázku – »kolik je nervových buněk v lidském mozku?« – se proto značně lišily. Realističtější přiblížení, vzniklé složením různých údajů z odborné literatury, mluvilo o přibližně 85 miliardách neuronů, z toho 15 miliardách v mozkové kůře, 70 miliardách v mozečku, jehož granulární buňky patří mezi nejmenší buňky lidského těla, a necelé miliardě neuronů v mozkovém kmeni, to je prodloužená mícha, Varolův most a střední mozek.

20

Situaci změnil vynález důmyslné a poměrně jednoduché imunocytochemické metody, která mozkové buňky spočítá během pouhých 24 hodin, a to jak buňky nervové, neurony, tak tři druhy buněk, jimž se souhrnně říká glie. Tato metoda určila počet neuronů v mozku dospělého muže číslem 86 miliard, ostatních buněk číslem 85 miliard. Sama mozková kůra váží kolem 1233 g a je v ní, měřeno touto metodou, 16 miliard neuronů, zatímco v mozečku, jehož váha se pohybuje kolem 154 g, je 69 miliard neuronů. Mozková kůra tvoří 82 % hmoty mozku, obsahuje jen 19 % mozkových neuronů. Většinu jejího objemu tedy tvoří jejich výběžky. Proč je lidský mozek v porovnání s mozkem jiných druhů zvířat tak výkonný? A proč jsou takové rozdíly ve výkonu mozku různých lidí, ať už měříme jakoukoli jeho funkci počínaje inteligencí? Možných důvodů je větší počet. Počet neuronů a gliových buněk mozku vztažený k objemu mozku a objem mozku vztažený například k objemu mozkového kmene je jedním z nich. Dalším důvodem mohou být rozdíly v počtu neuronů a v počtu různých typů neuronů jednotlivých mozkových oblastí a jejich vzájemného zapojení. Kolik je neuronálních typů a jaké jsou jejich vlastnosti, nikdo přesně neví. Záleží na tom, podle čeho různí badatelé neurony třídí. Nejjednodušší členění mluví o dvou typech, učebnicové o pěti. Jestliže se připočtou rozdíly ve větvení výběžků zjištěné impregnací, potkáváme desítky neuronálních typů. Jakmile připočteme rozdíly v tvorbě nervových přenašečů, to jsou signální molekuly přenášející informace mezi neurony, vzroste počet neuronálních druhů na stovky. Klíčové jsou patrně i rozdíly ve funkčních vlastnostech různých tříd neuronů a míst jejich vzájemných kontaktů neboli synapsích (za chvilku o nich bude řeč): lze si snadno představit »výkonnější« a »méně výkonné« neurony a synapse. Příkladem rozdílu tohoto druhu je odpověď neuronů a jejich sítí na zevní podněty: neuronální sítě některých lidí se pod vlivem zevních podnětů staví, dostavují a přestavují rychleji a pružněji, než je tomu u lidí jiných.

21

Kulturu lze chápat jako niku našeho druhu Stejně důležitá, jako je stavba a funkce mozku, je však lidská kultura. Nepřežili bychom bez ní. Sice existuje přibližně půldruhé stovky definic kultury, nicméně z hlediska stavby a funkce mozku je kultura informace získaná sociálním učením, tedy učením »jeden od druhého«, děti od starších generací, stejně jako od svých vrstevníků. Filozof K. R Popper a neurofyziolog J. Eccles v této souvislosti užívali pojem svět 3. Světem 1 jsou dle nich molekuly a buňky tvořící mozek. Světem 2 je psychika. Světem 3 je kultura. Proměny světa 3 mohou být příčinou proměn světa 2 i světa 1, a naopak. Jejich úvaha je velmi blízká bio-psycho-sociálnímu modelu člověka, rovněž starému desítky let. Tenhle model říká: cokoli se stane v genech, projeví se ve stavbě molekul, buněk a orgánů, které buňky a tkáně tvoří, včetně stavby a činnosti mozku. Cokoli se stane ve stavbě a činnosti mozku (ty jsou rubem a lícem téže mince), se může projevit v jeho sociálním prostředí – a naopak. Příkladem může být stres. Například: pád banky Lehman Brothers a podvody vedoucích pracovníků mnoha dalších bank, třeba Barclays, znamenaly otřes finančních trhů. Jedním z důsledků je rozšiřování nezaměstnanosti. Představte si, že máte hypotéku na bydlení, děti studují. Váš šéf nebo šéfová vás pozvou na oběd a tam vám sdělí, že další den do práce už nemusíte. Případně dostanete obálku s tímto sdělením k Vánocům. Jste bez práce, žádná další na obzoru není, přinejmenším ta, jejíž výdělek by pokryl nutné životní náklady. Důsledkem je okamžitý obvykle těžký stres. Nezaměstnanost je pro vysoký podíl lidí druhý nejtěžší stres po ztrátě životního partnera, kterého měli rádi. Rozeběhne se něco podobného kaskádě nebo vlnám šířícím se po klidné hladině rybníka, do které jste hodili kámen. Příčiny se promění na důsledky a ty se stanou dalšími příčinami. U lidí je orgánem stresu právě mozek.

22

V mozku máme řadu stresových spouštěčů. Spouštěčem stresu je činnost specializovaných nervových buněk v řadě mozkových oblastí citlivých na všechny signály, které stres ohlašují. Důsledkem jejich činnosti je ovlivnění celého organismu běžící od prvních sekund, v nichž lidé stresující moment zjistí, další hodiny, dny, týdny, roky, podle toho, jak je stres hluboký a jak dlouho trvá. Důsledkem dlouhodobého stresu může být řada onemocnění, od deprese po zhoubné nádory. Pokusný stres totiž alespoň u opic změní chování asi půl tisícovky genů, které regulují imunitu. Důsledkem stresu může být vražedné chování podmíněné nenávistí ke světu, o němž mají někteří postižení lidé dojem, že jim nespravedlivě ublížil. Takže: proměna v sociálním poli ovlivní prostřednictvím mozku chování genů v našich buňkách, a tím i odpověď celého organismu. A naopak: popletené geny v nervových buňkách lidského mozku mohou být příčinou dosud nevyléčitelných neurodegenerativních onemocnění, jejich příkladem je třeba dědičná podoba Alzheimerovy nemoci. Onemocnění se projevuje chátráním duševních funkcí, které u této podoby onemocnění může začít třeba i před 50. rokem věku: postižení lidé přestanou poznávat okolí, přijdou o paměť, o řeč, nejsou s to vykonávat nejjednodušší denní činnosti. To je nepopsatelný stres pro ně samotné i pro jejich rodiny.

Co obnáší pojem nika? Ekologická nika (nicher, fr. hnízdit) je specifické prostředí, které poskytuje obživu nějakému organismu. Sociologická nika je specifické místní prostředí. Tvorba nik je obecný proces, v jehož průběhu organismy proměňují jak vlastní niky, tak niky jiných organismů například svou látkovou výměnou, činností, volbami. Niky tvoří řada živočichů, rostlin i bakterií. Ptáci staví hnízda, bobři hráze, řada živočichů staví nory, mravenci mraveniště, rostliny proměňují koncentraci atmosférických plynů, bakterie rozkládají organickou hmotu. A lidé tvoří kulturu.

23

Podstatou tvorby niky není proměna prostředí, ale proměna vztahu organismu a prostředí. Tradiční popis evoluce říkal, že přírodní výběr ovlivňuje populaci organismů, populace ovlivněná přírodním výběrem předává geny do dalších generací, na které opět působí přírodní výběr. Teorie tvorby nik říká, že je vztah prostředí a populace organismů obousměrný: prostředí ovlivňuje populaci přírodním výběrem, organismy tvořící niku ovlivňují zpětně prostředí, a tím mění přírodní výběr, což opět probíhá krok za kokem v čase. Teorii tvorby nik lze chápat jako součást přibližně 30 let se rozvíjející teorie koevoluce genů a kultury, neboli teorie dvojí dědičnosti, ve světové literatuře ji najdete pod označením dual inheritance theory. Lidské chování je podle této teorie výslednicí dvou evolučních procesů, které jsou ve vzájemných interakcích, a to genetické evoluce a evoluce kulturní. Později o ní budu vyprávět víc.

Co znamená kulturní nika v praxi? V roce 1860 se vydala z jihu na sever, ze základny v Cooper’s Creek ve střední Austrálii, dobře vybavená a připravená výprava vedená Robertem Burkem, členy výpravy byli pánové King, Wills a Gray. »Budeme první Evropané, kteří tímto směrem projdou Austrálií,« byl smysl a cíl. K severnímu pobřeží dorazili. Na zpáteční cestě jim došly zásoby. První zemřel Gray, hladověl a onemocněl. Předpokládá se, že příčinou úmrtí dalších dvou členů výpravy bylo vyčerpání, podvýživa a kurděje z nedostatku vitaminu C spolu s beri-beri, to je onemocnění podmíněné nedostatkem vitaminu B1. Beri-beri byla důsledkem špatně zpracovávané spóry místní vodní kapradiny, domorodci z ní vyrábějí mouku na chléb. Spóry totiž obsahují enzym, který vitamin B štěpí. Aby mouka, která se ze spór vyrábí, nebyla toxická, je nutné spóry dostatečně vymáčet ve vodě. Cestovatelé to nevěděli. Domorodci jim to neřekli. Máčení spór totiž byla ženská práce. Nehodí se, aby o tom muži vyprávěli mužům. Jediný, kdo přežil, byl King, zachránil se u domorodců. Tři muži, zkušení cestovatelé, členové skvěle vybavené výpravy, zemřeli vyčerpáním, podvýživou a špatným složením potravy v prostředí, kde místní

24

domorodci žili tisíce let. Podobné katastrofy doprovázely i polární výpravy. Evropané nepřežili v prostředí, v němž, podobně jako australští domorodci v Austrálii, dobře přežívali Inuité. Jinak řečeno: lidé jsou závislí na sociálním učení, tedy kultuře, kultura je nikou lidského druhu. Vysoce výkonné mozky nejsou samy o sobě nic platné.

Principy stavby a funkce nervových buněk lidského mozku Principy stavby a funkce nervových buněk jsou stejné jako principy stavby naprosté většiny jiných buněk lidského těla. Nervová buňka má na povrchu obal, jehož součástí jsou chemické antény, receptory, na které se vážou příslušné signální molekuly, například molekuly různých druhů nervových přenašečů. Mozky lidí a zvířat jich užívají desítky. Vazba signální molekuly na receptor může znamenat změnu elektrického chování obalu nervové buňky. Nervová buňka může začít vydávat větší počet vzruchů, neboli impulsů, nebo naopak svou činnost utlumit. Vazba signální molekuly na receptor může také spustit informační kaskádu, která vede až do jádra nervové buňky. V ní je deoxyribonukleová kyselina, DNA, informační srdce neuronu. Signály ze zevního světa dovedené tímto způsobem do srdce nervové buňky mohou měnit chování mašinerie, která je v buněčném těle. Mašinerii buněčného těla tvoří řada systémů dobře viditelných v elektronovém mikroskopu. Patří mezi ně například mitochondrie, potomci prabakterií, které se na úsvitu života nastěhovaly do jiných buněk a dodnes jim vyrábějí energii. Na základě povelů, které dostane z genů v buněčném jádru, může mašinerie kromě velkého počtu dalších činností začít velmi rychle tvořit bílkoviny, nebo naopak jejich tvorbu utlumit.

Neurony tvoří jádra a vrstvy V lidském mozku, podobně jako v mozku savců, tvoří nervové buňky nakupeniny dvojího typu.

25

Obr. 3. Nervové buňky v mozku vytvářejí vrstvy a jádra. Příkladem nejčastěji šestivrstevného uspořádání nervových buněk je mozková kůra, která vytváří »plášť« na povrchu mozku.

1 2

6

3

5 4

Příkladem »jader«, vývojově staršího druhu kupení nervových buněk, jsou v mozku bazální ganglia: 1 – nucleus caudatus neboli ocasaté jádro, 2 – putamen, 3 a 4 – zevní a vnitřní jádro globus palidus, 5 – thalamus, 6 – amygdala neboli mandlové jádro. Řez mozkem v čelní rovině středem mezimozku

Jeden se z tradice označuje jako jádra. Příkladem jader dobře rozlišitelných prostým okem jsou bazální ganglia, jedna z klíčových součástí funkčního systému hybnosti neboli motoriky, ale i některých poznávacích funkcí, nebo třeba amygdala, která skutečně připomíná mandli a je klíčovou součástí funkčního systému emotivity (obr. 3). Velký počet jader se dá rozlišit až v optickém mikroskopu. Mají latinská jména. Svízelí je, že se neuroanatomové často neshodují na tom, co je které jádro, a tak mají stejná jádra různá jména a pod stejnými jmény se skrývají různá jádra. Druhým typem neuronálního uspořádání jsou vrstvy rozlišitelné ve světelném mikroskopu. Například naprostou většinu mozkové kůry tvoří šest vrstev nervových buněk, jen v těch vývojově velmi starých mozcích je kůra trojvrstevná, podobně jako je trojvrstevná kůra mozečku neboli »malého mozku«.

Synapse Ještě před jednou generací se za »stavební kámen« neboli »jednotku« mozku považoval neuron. Výzkum však přinesl jiný »základní kámen« – synapsi (obr. 4, 5).

26

Obr. 4. Synapse v obrázku elektronového mikroskopu.

axonální zakončení, »knoflík«

synaptické váčky

synaptická štěrbina část dendritu cílového neuronu 0,5 µm

Axonální zakončení jednoho neuronu vytváří »knoflík«. Dobře jsou vidět synaptické váčky, které obsahují nervový přenašeč. Následuje synaptická štěrbina. Za ní je dendrit cílového neuronu, přesněji řečeno část jeho buněčného obalu. Odhaduje se, že v lidském mozku je trilion, možná i podstatně větší počet synapsí. Jen část jich je kódována geneticky. Podstatná část vzniká (a zaniká) v průběhu života na základě neurochemických událostí, jimž se souborně říká »učení« nebo »zkušenost«. Vznikání a zanikání synapsí je projevem plasticity mozku, jenž se tímto způsobem celoživotně staví, dostavuje a přestavuje. Celou synapsi tedy tvoří: zakončení axonu–štěrbina–místo na obalu dendritu cílového neuronu. Zakončení axonu se říká presynaptická část synapse. Místu v obalu dendritu (případně jinde) se říká postsynaptická část synapse

Synapse je místo, kde jsou nervové buňky v kontaktu a kde si vyměňují informace. Přiložte dlaň své levé ruky k dlani své pravé ruky. Dlaně a štěrbinka, která je mezi nimi, jsou jednoduchým modelem synapse. Předloktí směřující k levé dlani je axon jednoho neuronu, předloktí směřující od pravé dlaně je dendrit dalšího neuronu. Obr. 5. Trojrozměrná rekonstrukce synapsí. Silná, světle šedá struktura je dendrit, jehož výběžky jsou postsynaptickou částí synapsí (pravá »dlaň«, viz text). Tmavě šedá struktura je axonální výběžek, na jehož zakončení je presynaptická část synapse (levá »dlaň«, viz text).

27

Synapsi nejčastěji tvoří malá část obalu axonu jednoho neuronu, tedy onoho výběžku, jenž vede vzruch od jednoho neuronu – dlaň levé ruky. Následuje nepatrná štěrbina viditelná jen v elektronovém mikroskopu. Dlaň pravé ruky je nepatrné místo obalu nejčastěji jiné nervové buňky, zejména na jejích dendritických výběžcích. Jakmile doběhne vzruch, ona elektrochemická vlna, obalem axonu k jeho zakončení (»levá dlaň«), uvolní se z něj molekuly nervového přenašeče. Ty přejdou do synaptické štěrbiny, v našem modelu do štěrbiny mezi dlaněmi. Pak se navážou na receptory v »pravé dlani«. Tam mohou změnit elektrochemické chování obalu této nervové buňky, případně vyslat informaci k jejímu jádru. Na povrchu nervových buněk mohou být tisíce i statisíce synapsí. Odhaduje se, že v lidském mozku může být trilión, možná trilióny synapsí. Jen část jich je určena dědičností. Podstatná část jich vzniká pod vlivem informací ze zevního prostředí – učením neboli zkušeností v nejširším slova smyslu. Synapse trvale a rychle vznikají, zanikají, obnovují se a udržují. Mozek se tímto způsobem celý život, v geneticky daných, velmi širokých mezích staví, dostavuje a přestavuje.

Geny – neurony – prostředí – a zpět Homo sapiens sapiens je nositelem asi 23 000 genů, početní odhady však kolísají. Na stavbě mozku se jich pravděpodobně podílí něco mezi polovinou a dvěma třetinami. Rozdíl mezi člověkem a hlísticí oblou Cenorhabditis elegans, skromňoučkým a nepatrným červíčkem, milovaným objektem výzkumu genetiků a neurobiologů (18 000 genů, 302 nervových buněk), není v kvantitě, ale v komplexitě vysoustruhované evolucí. Funkce genů je dvojí. Geny jsou templát, který udržuje pokračování druhu. Určí, že člověk bude člověkem, hroch hrochem, jabloň jabloní.

28

Kromě toho mají transkripční, »přepisující« funkci. Ta přepisuje a překládá informační kód DNA do stavebních a funkčních bílkovin. Jeden gen může kódovat víc než jednu bílkovinu. Různé podoby téhož genu, alely, kódují sice blízké, nicméně něčím odlišné bílkoviny. Vztah genů a chování je obor v bouřlivém rozvoji. Zjistil, že alely velkého počtu neznámých genů určují z přibližně dvou třetin výši biologické inteligence. Přibližně z poloviny určují »základní« vlastnosti osobnosti, jako jsou introverze nebo extroverze. Ovlivňují i tendenci vyhledávat nové, případně vzrušující podněty, nebo naopak sklon k opatrnosti, míru závislosti na psychologické a sociální odměně. Prakticky nikdy tak nečiní výlučně. Vždy jsou ve hře vlivy zevního prostředí. A náhody. Jak nás geny řídí? Mají regulační oblasti. Ty jsou trvale ovlivňovány signály vnitřního a zevního prostředí. Regulační oblasti genům na základě těchto signálů udají tempo a druh přepisu informace, kterou geny nesou, do bílkovin. Signálem ze zevního prostředí je například maminčino hlazení. Jestliže vás stresující prostředí nehladí, jde o jiný soubor signálů. Souborem signálů ze zevního prostředí je učení ve škole, stejně jako psychoterapeutovo slovo. Vaše smyslová čidla, například zrak a sluch, signály zevního prostředí převedou do řeči nervových vzruchů, které okamžitě změní činnost vašeho mozku. Některých částí víc než jiných. V jedněch místech ji zvýší, v dalších utlumí. Neuronální činnost mozku stejně okamžitě osloví regulační oblasti genů v jádrech nervových buněk prostřednictvím nitrobuněčných informačních systémů, které by se daly přirovnat k vodním kaskádám v zahradách nejkrásnějších zámků. Na základě takového oslovení geny změní tempo a druh přepisu. Důsledkem jsou změny tvorby stavebních i funkčních bílkovin. Tím se signály zevního i vnitřního prostředí převádějí nejen do změn činnosti buněk, tkání, orgánů, ale i do změn chování.

29

Genomika a heritabilita Genomika je mladá věda, zkoumá stavbu a funkci genomů, veškeré genetické informace všech podob života. A právě genomika v posledních letech dokázala, že je stavba a činnost genů podstatně složitější, pružnější a rychlejší, než se donedávna zdálo. Genom, souhrnná genetická informace, je podstatně plastičtější a dynamičtější, než vypadaly dosavadní představy, a jeho relativní »oddělenost od prostředí« je podstatně menší. Prostředí na genom působí, aniž by měnilo stavbu genů, neboli počet a pořadí »písmen« čili bází v genech. Geny zůstanou, jaké jsou, vliv prostředí je však dokáže umlčet, nebo naopak jejich činnost zvýšit. Zkusím připomenout, že se mechanismy dědičnosti uplatňují dvojím způsobem: 1. ve vlastním organismu, například v průběhu vývoje embrya do zralého jedince a v průběhu obnovy tkání a orgánů, například obnovy výstelky trávicí trubice a dýchacích cest nebo obnovy nervových buněk mozku ze zárodečných buněk, 2. přesunem genetické informace z generace do generace. Z generace do generace se však, jak dokázala genomika a další obory, informace přesouvá pěti, nikoli jedním způsobem:  »klasicky«, dědičná informace rodičů se přenáší do potomků prostřednictvím pohlavních buněk;  epigeneticky;  rodičovskými efekty;  kromě toho existuje ekologická a  kulturní heritabilita. Těmto pěti mechanismům přesunu informace z generace do generace se říká souhrnná neboli inkluzivní heritabilita. Překvapením je, že přibližně 48 % genomu tvoří »skákající geny«, opakující se pohyblivé sekvence DNA, říká se jim transpozony. Existuje řada typů transpozonů, lze je však rozdělit do dvou tříd: První třídu tvoří sekvence – pojem sekvence znamená nějaký počet a pořadí »písmen« neboli bází DNA – odpovídající asi 3 % lidského genomu. Tyto

30

sekvence (neboli části řetězu DNA) se v genomu pohybují mechanismem »vystřihni a vlož«, podobně jako je tomu u textových editorů. Považují se za nefunkční a vývojově prastaré zbytky lidské DNA. Druhou třídu tvoří retrotranspozony, dohromady odpovídají asi 45 % lidského genomu. Chovají se podobně jako RNA viry. Nejdříve se »přepíší« do RNA. Původní sekvence DNA, kterou okopírují, zůstává na místě. Poté se přemístí a reverzním, neboli »převráceným«, mechanismem mezi RNA  DNA se »přepíší« do řetězu DNA zpět. Množství DNA v genomu se tímto způsobem zvětšuje a retrotranspozony v místě, kam se vloží, mění sekvenci (neboli pořadí) »písmen« DNA. Nové retrotranspozice se mohou týkat i tělesných buněk, těch, které v tělech nahrazují opotřebené buňky. Velký počet se jich prokazuje zejména v nervových buňkách mozku. Nervové buňky se tam obnovují z vrstvy, která je bezprostředně pod výstelkou mozkových komor, v nichž obíhá mozkomíšní mok, a v jedné části hipokampu, to je struktura ve vnitřní části spánkových laloků klíčová pro ukládání i vyvolávání dat z dlouhodobé paměti. Epigenetika se zabývá dědičnými změnami přepisu genů a fenotypu, k nimž dochází, aniž by se měnilo pořadí písmen DNA. Týkají se jak tělesných buněk, tak vajíček a spermií. Pouhá přítomnost genu v genomu totiž neznamená, že se musí přepisovat. Činnost genů spouští, tlumí a mění biochemický regulační systém souhrnně nazývaný epigenom. Epigenom může odpovídat na vlivy prostředí a úměrně tomu měnit přepisování genů. Jinak řečeno: pomocí epigenomu může zevní prostředí genům našich buněk, včetně nervových buněk mozku, říkat: »Přepisuj se! Vyráběj nové bílkoviny!«, nebo naopak: »Zastav činnost!« – aniž by se přitom stavba genů nějak měnila. Příkladem rodičovských vlivů jsou důsledky stresu samiček v průběhu těhotenství. Následuje zvýšení hladiny stresového hormonu kortizolu v krvi plodu. Důsledkem jsou odchylky vývoje neuronů, a tím pádem i odchylky chování mláďat po porodu. Mláďata zvýšeně odpovídají na stresující podněty, jejich chování je úzkostnější. Vědci například sledovali chování juvenilních opic, které se narodily matkám uvedeným v průběhu těhotenství do stresu. Stresem byl přesun

31

do tmavého experimentálního prostředí 5 dnů v týdnu, další složkou stresu byly přerušované nepříjemné zvuky. Stresování trvalo 6 týdnů z celkem 24 týdnů těhotenství a probíhalo buď brzy, a to 50.–92. den po koncepci, nebo později, a to 105.–147. den po početí. Mláďata jak časně, tak pozdně stresovaných matek zkoumala v porovnání s kontrolními mláďaty nestresovaných matek své prostředí podstatně méně, měla odchylky emotivity, měla vyšší hladinu kortizolu v krvi, sníženou míru tvorby nových nervových buněk hipokampu a snížený objem hipokampu. Hipokampus je v nejvnitřnější části spánkových laloků mozku a rozhodujícím způsobem se podílí jak na ukládání informací do dlouhodobé paměti, tak na jejich vyvolávání. Prenatální stres neboli stres, jehož obětí je dítě ještě před porodem, se u lidí uvádí do vztahu k autismu, depresi, poruchám pozornosti s hyperaktivitou (ADHD), schizofrenii, vývojovým poruchám učení a poruchám vývoje poznávacích funkcí. Lépe proto chápeme prastarou zkušenost tradovanou babičkami: »Nastávající matka musí být v klidu, nesmí se rozčilovat!« Epigenetickým mechanismem se mohou prosazovat nejrůznější rodičovské vlivy. Vědci uvedli do vztahu úzkostnou, resp. depresivní náladu matek v poslední třetině těhotenství se stavem genu, který kóduje stresový receptor v neuronech mozku jejich novorozenců. Zvýšená míra úzkosti/deprese matek odpovídala míře změn zmíněné genové oblasti novorozenců, stejně jako zvýšení koncentrací stresového hormonu kortizolu ve slinách těchto novorozenců v průběhu odpovědi na stresující podněty. Změna novorozencova genu je úměrná citovému stavu matky a ovlivňuje stresovou odpověď jejího dítěte po narození. Přednost, kterou dávají lidé a další savci pachovým podnětům nebo některým druhů potravy, lze ovlivnit mateřskou dietou v průběhu těhotenství i v průběhu kojení. Děti matek, které v průběhu kojení požívaly karotku, anýz, česnek a různé druhy ovoce, dávaly v dalším věku těmto druhům vůní a potravin přednost. Vědci rozlišují čtyři kritéria kulturní heritability. Má-li být nějaký znak považován za důsledek kulturní heritability, musí být naplněna všechna kritéria současně:

32

1. kritérium: znak musí být výsledkem sociálního učení, jehož podkladem může být imprinting, imitace, kopírování a učení v úzkém slova smyslu, jehož příkladem je u lidí škola a dílna. Známými příklady jsou anglické sýkorky, které se naučily otevírat láhve s mlékem, i samičky japonských makaků, které se naučily omývat batáty, jimž se u nás říká sladké brambory, stejně jako početné druhy sociálního učení šimpanzů; 2. kritérium: sociálně naučená informace se musí přenášet z generace do generace, od starších jedinců jedincům mladším. Příkladem je učení zpěvu u různých ptačích druhů. Otevírání mléčných lahví sýkorkami a mytí batátů samičkami japonských makaků tento znak splňují; 3. kritérium: sociální učení musí trvat dostatečně dlouho na to, aby se mladší jedinci dokázali jeho obsahu naučit; 4. kritérium: jedinci musejí být schopni naučenou sociální informaci zobecnit užitím v nových souvislostech.

Plasticita Geny tedy neznamenají osudové určení, spíš určují statistické pravděpodobnosti. Geneticky určené meze činnosti nervového systému jsou široké meze. V geneticky daných mezích dokáží nervové buňky pod vlivem vnitřních a zevních podnětů prodlužovat a košatět své výběžky a budovat nové kontakty, synapse, s jinými nervovými buňkami. Stavět nové synapse umějí během desítek sekund. Jestliže si zapamatujete tohle vyprávění, dokážete si je vybavit a správně užít, je to proto, že váš mozek během krátké doby postavil stovky milionů nových synapsí, novou neuronální síť správně propojenou se sítěmi starými. Nejplastičtější jsou mozky nejmenších dětí. Druhou salvou, v níž se plasticita uplatňuje doslova dramaticky, je dospívání. Mozek si však plasticitu dokáže udržet, i když je starší než 90 let. Pro plasticitu nervových buněk mozku platí něco podobného jako pro naše kosterní svaly. Čím více se v rozumných mezích namáhají, tím jsou v individuálních mezích výkonnější, tím déle si pružnost a sílu uchovávají. Jak známo, zdravé trénované sedmdesátnice uběhnou stejnou trať daleko rychleji než

33

netrénované třicátnice. Stačí sledovat běžecké závody na 5 a 10 km pořádané třeba v pražských ulicích. Pro mozek platí to samé. Plasticita mozku je podkladem učení a paměti, citového života i všech dalších funkcí mozku tak, jak se od narození rozvíjejí, včetně případně úspěšného stárnutí.

Mapování Jeden ze základních principů činnosti mozku zvířat a lidí je mapování. Co to znamená? Činnost nějaké vrstvy nebo skupiny neuronů se prostřednictvím jejich axonů přesune ve zlomcích sekundy, nadto s mikrometrovou přesností, do další neuronální vrstvy nebo skupiny. Například činnost deseti vrstev nervových buněk sítnice se z jejich nejvnitřnější vrstvy tímto způsobem přesune do činnosti zrakové části mezimozku. Odtud se opět ve zlomku sekundy, a opět s mikrometrovou přesností, přesune do IV. vrstvy primární zrakové kůry v týlním laloku mozku. Primární se jí říká proto, že tam zrakové informace dospějí ponejprv. Z primární zrakové kůry se zrakové informace stejně bleskově přesouvají do dalších, »vyšších«, nejprve výlučně zrakových korových oblastí, poté do smyslových korových oblastí, kde se zrakové informace mohou slučovat s informacemi jiných smyslových systémů, třeba sluchového nebo hmatového. Následně putují do rozmanitých regionů předních částí a spodních částí mozku, které umožňují jejich ukládání do dlouhodobé paměti, dodávají jim citovou náplň, rozhodují, jak se s nimi naloží, naplánují a provedou na tomto základě nějakou akci. Zraková část mezimozku tedy mapuje neuronální události sítnice. A primární zraková kůra mapuje činnost zrakového mezimozku. Vyšší zrakové korové oblasti – vyšší už proto, že jejich číselné označení má vyšší hodnotu – mapují činnost primární zrakové kůry. V každé z těchto rychle se přesouvajících neuronálních mapách se přitom informace dále zpracovává. To samé platí pro přesun informací ze sluchového čidla vnitřního ucha (Cortiho orgánu) do sluchové části mezimozku a odtud do primární sluchové

34

kůry na horní ploše spánkového laloku mozku i pro přesuny somatosenzorických informací, mezi něž patří různé typy »hmatových« informací. Stejným způsobem se »přesouvají« jednotlivými články homeostatického systému informace o proměnách našeho vnitřního prostředí. Představte si celé své tělo složené z krychliček o hraně 15 tisícin milimetru. V každé krychličce jsou dva druhy nervových zakončení, které trvale snímají proměny řady základních veličin: například koncentraci kyslíku, oxidu uhličitého, míru kyselosti nebo zásaditosti, skutečnost, zda do »krychličky« proniká něco cizorodého, zda se neobjevují látky, které spouštějí kaskádu jevů, jimž říkáme zánět… Některé z těchto veličin mohou odpovídat koncentracím prvků v praoceánu, v němž se pohybovaly první jednoduché buňky, naši pra-prapředkové. Mozek tyto proměny ve dne v noci mapuje. Do vědomí pronikají jen tehdy, začne-li být něco v nepořádku. Homeostatický systém je tvůrce pocitu »mně nějak je«, a to dejme tomu »docela dobře, ani na to nemyslím«, nebo například »mám žízeň, hlad, bolí mne zub«. Činnost homeostatického systému je zdrojem základních emocí. Neuronální mapa je tedy velmi dynamický soubor událostí, je to činnost velkého počtu synapsí v nějaké vrstvě nebo jádru nervových buněk rychle a přesně přesouvaná do činnosti velkého počtu synapsí další (»vyšší«) vrstvy nebo skupiny nervových buněk. Jakoby si souběžné neboli paralelní řetězy lidí stojících mezi studnou a požárem podávaly vědra vody (a přitom by lidé každé vědro nějakým způsobem zpracovávali). Smyslová, například zraková informace je v mozku mapována na různých místech, a to »za sebou« i »vedle sebe«, to znamená sériově a paralelně, v mnoha různých místech mozkové kůry. V případě zrakové kůry malých opiček makaků je těch polí 32, vzájemně je propojuje 305 spojů. V každém z těchto míst se zpracovává. Zrakových korových polí lidského mozku je známo podstatně méně.

35

Neuronální reprezentace Kromě pojmu neuronální mapa se ve vědách o mozku často užívá pojem neuronální reprezentace. Mozky »nefotografují« zevní svět – vytvářejí jeho neuronální reprezentace. Díváme-li se na jablko padající ze stromu, uvědomujeme-li si, co vidíme, odpovídá tomu v některých místech mozku proměna stavby a činnosti bilionů synapsí, vzájemných míst kontaktu mezi nervovými buňkami. Jestliže si tuto událost po čase vybavíme a někomu o ní vyprávíme, odpovídají tomu opět proměny stavby a činnosti bilionů synapsí v některých stejných a mnoha dalších místech našich mozků. Synapse jsou pružné a pohyblivé struktury, které svým způsobem »hmatají« kolem sebe. Neuronální reprezentací nějaké vnější nebo vnitřní události může být prchavá synaptická funkční mapa, ale i mapa »stálá«, to znamená ten soubor synaptických struktur a událostí, které jsou podkladem dlouhodobé paměti bez ohledu na to, zda si ji uvědomujeme nebo neuvědomujeme. Náš mozek neukládá »fotografii« rychle jedoucího červeného auta. Může však vytvořit a uložit soubor neuronálních struktur a funkcí, které jsou jeho reprezentací. Počínaje činností sítnice reprezentuje zrakový mozek tu část viditelného zevního světa, kterou dokázaly oči a navazující systémy rozlišit a zpracovat. Jako mají lidé rozvinutý zrakový mozkový systém, mají delfíni rozvinutý sluchový mozkový systém. Někteří teoretici kladou spíše než na reprezentaci větší důraz na zpracovávání informací systémem, tedy na processing. Řekl bych, že reprezentace a zpracovávání jsou rubem a lícem téže mince.

Základní vlastnosti funkčních systémů mozku Pojem funkční systém lidského mozku je chápán velmi široce. Příklady funkčních systémů lidského mozku jsou smyslové vnímání, poznávání, paměť, řeč a jazyk. Některé funkční systémy máme společné se zvířaty, jiné, například jazyk a sebeuvědomování, lze považovat za lidské, byť lze ve stavbě a funkci mozku některých druhů zvířat pozorovat jejich vývojové předchůdce.

36

Není známo, kolik funkčních systémů lidský mozek má. Uvádí se pět základních vlastností funkčních systémů lidského mozku: Organizace – vnitřní uspořádání systému a vzájemné vztahy jeho jednotlivých součástí. Hierarchizace – vertikální uspořádání stavby a činnosti systému. Nadřízené části zpětnovazebně řídí části podřízené. V této souvislosti se mluví o cestě informace a řízení činnosti systému »odspodu–vzhůru«, v případě zrakového systému tedy od sítnice do zrakové části mezimozku a odtud do primární zrakové kůry. Integrace – vzájemné slučování činnosti jednotlivých částí jednoho systému i různých systémů. Anatomická vazba – projevy činnosti systému jsou zejména v dospělosti vázány spíše na některé části mozku než na části jiné. Poškození »zúženého profilu informačního chodu« systému se projeví poškozením funkce. Například poškození hipokampu, to je část vývojově staré mozkové kůry ve vnitřní části spánkových laloků, která klasickým anatomům připomínala mořského koníčka, způsobí poškození jednoho druhu paměti, zatímco jiné druhy paměti zůstanou nepoškozené. K těmto základním vlastnostem je nutné připojit nově popsanou další vlastnost: každá oblast a její spojení jsou chápány jako části systému paralelně distribuovaného zpracování informace. Co to znamená? Sériově činné systémy, jejichž příkladem jsou číslicové počítače von Neumannova typu, zpracovávají velkou rychlostí informace sériově, »jednu za druhou«. Paralelně distribuované systémy, například masivní paralelní výpočetní systémy, zpracovávají různé informace o témž objektu souběžně, paralelně, »vedle sebe«. Informace jsou v těchto systémech rozložené, zpracovávají se v jednotlivých uzlech sítě. Výsledkem je velká pružnost a rychlost zpracovávání informací při dostatečné toleranci vůči chybám. Příkladem paralelně distribuovaného zpracovávání informací je činnost zrakového systému mozku. Dejme tomu, že zrakově sledujeme, jak se zleva přibližuje rychle jedoucí červené auto. Zrakový systém souběžně, paralelně, zpracovává informace o tvaru, barvě, prostorové hloubce, rychlosti i směru pohybu předmětu, zároveň aktivuje pracovní paměť a funkční systém orientované pozornosti.

37

Vzápětí zrakový systém porovná neuronální reprezentace tvaru, barvy a prostorové hloubky s neuronálními reprezentacemi uloženými v dlouhodobé slovní a neslovní paměti. Od určité úrovně zpracování se celý informační komplex dostává do funkčního systému zrakového vědomí – uvědomíme si, že vidíme rychle jedoucí červené auto. Sériové zpracování těchto informací by přes veškerou rychlost, s jakou pracují digitální systémy, vyžadovalo delší dobu než jejich zpracování paralelní. Za funkční systémy mozku se dají považovat smyslové vnímání a poznávání, paměti (existuje víc než jeden druh paměti), řeč a jazyk, naučené složité pohyby neboli praxie, řídící systémy čelních laloků, které například umožňují rozhodování, a mnoho dalších.

Proměna evoluční psychologie Evoluční psychologie je teoretický obor, který se rozvíjí od osmdesátých let minulého století. Lze ho považovat za součást evoluční biologie. Má vlivné autory, například L. Cosmidesovou, J. Toobyho, S. Pinkera a D. M. Busse, i vlivné kritiky, například S. Rosea, kteří evoluční psychologii považují za spornou. Důvodem sporů jsou hypotézy, které jsou v rozporu s tradiční psychologií, výsledky empirických studií, které mohou být morálně zneklidňující a jsou považovány za »biologizující«, což je spor táhnoucí se od Wilsonovy knihy Sociobiologie. Jako prvního evolučního psychologa lze chápat Charlese Darwina. V roce 1859, na konci knihy Původ druhů přírodním výběrem, Charles Darwin píše: »Ve vzdálené budoucnosti… bude psychologie spočívat na novém základu a stupňovitém získávání každé duševní mohutnosti a kapacity. Rozsáhle osvětlen bude původ člověka a jeho dějin.« Teoretickým základem rané podoby evoluční psychologie je Darwinova teorie přírodního výběru. Výsledkem přírodního výběru jsou: 1. adaptace, což jsou dědičné charakteristiky, které v průběhu doby, v níž se vyvinuly, lépe řeší problémy přežití a reprodukce než jejich alternativy;

38

2. vedlejší výtvory, které jsou spjaty s adaptacemi; 3. šum, to jsou proměny daných charakteristik, dané genetickými mutacemi nebo náhodnými proměnami prostředí.

Psychologické adaptace Psychologické adaptace jsou v očích klasické evoluční psychologie projevy činnosti neuronálních »modulů«, které zpracovávají informace do výstupů řešících problémy, s nimiž se opakovaně, miliony let, setkávali naši vývojoví předci. Adaptivních problémů byl a je velký počet, přičemž úspěšné řešení jednoho problému nemusí znamenat úspěšné řešení jiného. Typickými adaptivními problémy byly a mnohé dodnes jsou:  vyhledávání a složení potravy;  výběr pohlavních partnerů;  volba habitatů neboli místa obsahujícího zdroje a možnost úkrytu;  rodičovské investování do potomků;  příbuzenské vztahy (tím vyšší míra »investic«, čím vyšší míra genetického příbuzenství);  vztahy ke členům vlastní skupiny a kooperace (detekce podrazáků a detekce černých pasažérů);  selektivní agrese (spouštěcí mechanismy násilných konfrontací);  vnitroskupinová hierarchie (eliminace rivalů, zvládání vztahu nadřazenosti a podřízenosti). Evoluční psychologie není jednotná teorie. Jednotliví autoři a jejich skupiny se odlišují ve výkladu například:  individuálních psychologických rozdílů;  existence doménově obecných mechanismů, jejichž příkladem je tzv. dynamická (fluid) inteligence, to je typ inteligence umožňující manipulovat s informacemi, na rozdíl od inteligence krystalizované, která se dá považovat za informační skladiště;  i ve významu skupinového výběru znovu po několika desítkách let úspěšně zaváděného do evoluční teorie.

39

Evoluční psychologové se shodují v názoru, že psychologické adaptace byly utvořeny mechanismy evoluce, zejména nezáměrným přírodním výběrem. Přírodní výběr, jak je dnes známo, však není jediným a nemusí být hlavním »motorem« biologické evoluce.

Empirické testování Hodnota teorií je dána daleko víc, než tím, co a jak vykládají, jejich testovatelnými předpověďmi. Existuje velký počet empirických studií testujících nejrůznější předpovědi evoluční psychologie, například tabu incestu, volbu potravy, vnitroskupinové interakce, vztah k příslušníkům jiných skupin (outgroups), adaptace odhadující černé pasažéry ve spolupracujících skupinách a při sociální směně, odlišnou strategii žen a mužů při získávání pohlavních partnerů. Uvedu příklady plynoucí z některých aspektů lidské paměti, z teorie zvládání omylů a ze socializace. Některé aspekty lidské paměti je možné chápat jako doménově specifickou adaptaci. Z toho plyne, že by si lidé měli lépe zapamatovávat a vybavovat spíše některé než jiné druhy informací. Lidská paměť by tedy měla být citlivější na obsahy, které mají vztah k biologické zdatnosti (k přežívání a reprodukci), takže by si lidé měli lépe zapamatovávat obsahy týkající se potravy, predátorů, úkrytu a pohlavních partnerů. Experimenty předpověď potvrdily. Lidé si tyto obsahy v porovnání s evolučně irelevantními obsahy lépe zapamatovávají a vybavují. Evolučně irelevantním obsahům, v porovnání s obsahy evolučně relevantními, dokonce nepomáhají kódovací techniky, například vizualizace nebo vazba k obsahu autobiografické paměti. Jinou testovanou předpovědí je teorie zvládání omylů (error management theory). Ta říká: žijeme v nejistém prostředí. Naše pozorování se s realitou kryje jen s nějakou pravděpodobností. Můžeme se tedy se zbylou pravděpodobností mýlit, a to dvěma způsoby: usoudíme, že neexistující jev existuje, dopustíme se tedy falešně pozitivního úsudku, nebo naopak usoudíme, že existující jev neexistuje, a dopustíme se falešně negativního úsudku. V prvním případě

40

usoudíme, že pohyb křoví prozrazuje nebezpečí, přičemž jde o výsledek náhodného závanu větru, ve druhém usoudíme, že je pohyb křoví výsledkem náhodného závanu větru, přičemž se v křoví pohybuje predátor. S ohledem na přežití byl výhodnější falešně pozitivní úsudek. Tohle je důvod, proč lidé považují vzdálenost z vršku štíhlé vysoké struktury, například věže nebo stromu dolů, za podstatně větší než stejnou vzdálenost při pohledu odspodu vzhůru. Ze stejného důvodu považujeme vzdálenost zdroje zvuku, který se blíží, za kratší, než je stejná vzdálenost zdroje zvuku, jenž se vzdaluje. Socializace neboli vrůstání do společnosti byla převažujícím výkladem vývoje osobnosti a genderových rozdílů v průběhu celého minulého století. Lze ji považovat za podobu víc než 2000 let staré představy, podle níž jsou lidé při narození nepopsaná tabulka, neurčený materiál formovaný sociálními vlivy. Empirické studie behaviorální genetiky tuto představu zamítly. Sdílené vlivy v rodině, které měly být hlavním socializačním vlivem, mají na základní rozměry osobnosti vliv jen zcela zanedbatelný. Metaanalýza (to je statistický postup shrnující a vykládající velký soubor vědeckých prací na stejné téma) 172 studií rodičovské výchovy děvčat a chlapců rovněž ukázala, jak nepatrný je její vliv. Malí samečkové kočkodanů dávají přednost »chlapeckým« hračkám, například autíčkům, samičky dávají přednost panenkám. Skutečnost, že rodiče na celém světě více střeží dcery než syny, vykládá evoluční psychologie ochranou jejich sexuální pověsti, a tím ochranou jejich hodnoty coby zdroje potomstva a ochranou před sexuální exploatací.

Evoluční psychologie – geny a prostředí Evoluční psychologie považuje genetický determinismus – »geny mohou za všechno« – za mylnou teorii. Za stejně mylnou považuje představu »lidé přicházejí na svět coby nepopsané tabulky, lidi formuje prostředí«. Evoluční psychologie důsledně zastává představu interakcí mezi geny a prostředím.

41

Prostředí je zdrojem selekčních tlaků, jejichž výsledkem jsou psychologické adaptace. Adekvátní vývoj adaptací, příkladem může být vývoj jazyka u malých dětí, je na oplátku dán zpětnou vazbou k prostředí. Geny nekódují fyziologické ani behaviorální znaky, které se týkají chování, přímo. Geny kódují proteiny. Příkladem může být odlišná četnost alel (alely jsou různé formy téhož genu) genu kódujícího dopaminový receptor DRD4. Jeho alela 7R má vazbu na extroverzi a na temperamentový rys označovaný vyhledávání nového (novelty seeking) sedmirozměrového modelu osobnosti Cloningerovy skupiny. Lidé, jejichž osobnost má v tomto rozměru vysoké skóre, se nebojácně ženou do nových prostředí, riskují. Alela 7R je podstatně četnější u populací nomádů než u populací usedlých. Předpokládá se, že poskytuje výhodu při získávání zdrojů v novém prostředí. Znaky chování jsou kódovány větším počtem genů, které složitě spolupracují. Uvedený vztah četnosti různých alel genu k odlišným typům chování je proto bezpečnější chápat jako jejich »marker«, »značku« než jako »příčinu«. Proto je otázka typu »existuje gen žárlivosti?« špatně položená podobně jako otázka »existuje gen nebo geny inteligence?« Evoluční psychologie dobře nevysvětluje homosexualitu a sebevraždy. Individuální a kulturní rozdíly vysvětluje evoluční psychologie teorií životní historie (life-time history theory), teorií nákladné signalizace (costly signalling theory), vyvažovaným výběrem (balancing selection), mutační zátěží (mutation load) a nahodilými přesuny úměrnými prostředí a fenotypu. Teorie životní historie popisuje spojitost individuálního života s příjmem a alokováním energie. Ta může být alokována do tělesného růstu a regenerace stejně jako do reprodukce, včetně rodičovství nebo jiného druhu »investic« do příbuzenstva. Teorie nákladné signalizace vysvětluje, proč jsou biologicky nákladné signály poctivými signály: muži soutěžící o ženy (stejně jako samečkové o samice) riskují poškození, ztrátu sociální reputace i život. Vyvažovaná selekce je označení situace, v níž je selekcí uchovaná genetická variabilita tím způsobem, že jsou jednotlivé znaky stejně adaptivní v různých prostředích.

42

Každý z přibližně 23 000 lidských genů může mutovat. Většina mutací je selektivně neutrálních, vzácně jsou mutace prospěšné, o něco častěji poškozují. Selekce v průběhu generací vyřadí poškozující mutace, nicméně ty mutace, které poškozují málo, mohou být vůči selekci dlouhodobě odolné. Mutační zátěž je u různých lidí různá. Odhaduje se, že lidé jsou nositeli přinejmenším 500 mutací, které mohou poškodit stavbu a funkci mozku. Nahodilé posuny odpovídají mechanismům, které jsou specifické pro jednotlivé druhy a pružně odpovídají na změny v prostředí. Překvapujícím objevem evoluční psychologie je lepší paměť žen než mužů pro umístění předmětů v prostoru. Tato adaptace mohla mít vztah ke sbírání. Proč jsou mezi ženami takové rozdíly a proč je paměť některých mužů v této oblasti lepší než paměť některých žen, zůstává zatím bez vysvětlení.

Čtyři principy Původní podoba evoluční psychologie vytvořená v Kalifornské univerzitě (Santa Barbara) vycházela ze čtyř principů: 1. prostředí evoluční adaptovanosti (EEA, environment of evolutionary adaptedness), 2. gradualismu, 3. masivní modularity, 4. univerzality lidské podstaty, přirozenosti neboli nátury. Ne všichni evoluční psychologové je uznávali v plném rozsahu. Princip popisující prostředí evoluční adaptovanosti říká, že se naše psychologické mechanismy vyvinuly coby adaptace na stabilní znaky prostředí, v němž se naši předkové vyvíjeli, tedy na prostředí odpovídající africké pleistocenní savaně (cca 1,8 milionu let, podle některých autorů 2,6 milionu let – cca 10 tisíc let před současností, za tu se považuje rok 1950). Princip gradualismu sděluje, že se »v našich hlavách skrývá mysl z doby kamenné«. Naše mozky, a tudíž i jejich vědomí v nejširším slova smyslu, nejsou s to odpovídat s dostatečnou rychlostí a pružností na selekční tlaky, zejména na ty, které jsou spjaté s rychlým vývojem moderní společnosti. Mluví se o adaptační prodlevě nebo zpoždění.

43

Obr. 6. Švýcarský armádní nůž. Původní představa evolučních psychologů. Mozek je soubor »modulů«, podobně, jako je tento nůž souborem nástrojů.

Princip masivní modularity má za to, že podkladem mysli (mind) jsou modulární programy, »moduly«, které jsou doménově specifické. Příkladem má být modulus specializovaný na rozlišování tváří. Původní podoba evoluční psychologie si mysl/vědomí lidského mozku představovala jako švýcarský armádní nůž (obr. 6). Podobně jako má nůž různé druhy nástrojů určené k řešení různých problémů, měla mít lidská mysl »moduly« určené k řešení doménově specifických problémů. Princip univerzality lidské podstaty neboli nátury dokazuje, že »výpočetní programy« tvořící lidskou mysl jsou univerzální neboli všelidské. Rozdílné »výstupy« činnosti těchto programů mají být spouštěny rozdílnými podmínkami přírodního nebo sociálního prostředí. Třicet let je při současném vývoji vědeckého poznávání dlouhá doba. Všechny principy původní podoby evoluční psychologie se změnily.

Současné hodnocení evoluční adaptovanosti a gradualismu Genomika zmapovala genomy řady podob života, rostlin i živočichů, lidí i šimpanzů. V průběhu posledních 50 tisíc let se změnilo kolem 10 % genů. Zdrojem výběrových jevů je zejména posledních 10 tisíc let, tomuto období se říká holocén, charakterizovaných vynálezem zemědělství, domestikací zvířat, růstem počtu lidí a vznikem států. Je pravděpodobné, že se lidská evoluce v průběhu této doby zrychlila. Současnou lidskou evoluci značně ovlivnilo a patrně

44

ovlivňuje kulturní prostředí, které si lidé sami vytvořili a předávají je z generace do generace. Popisuje to teorie niky, o které byla řeč. Lidské kulturní prostředí změnilo složení potravy, ovlivnilo tím genom: například potomci lidských skupin, které domestikovaly a chovaly hovězí dobytek a pily mléko, mají gen umožňující štěpit mléčný cukr, takže po požití mléka nedostanou průjem. Kulturní prostředí, a to nahuštění lidí ve městech a špatné hygienické podmínky, nechtěně zasahovalo do evoluce našeho druhu epidemiemi, což opět ovlivnilo genom. Lze předpokládat, že nějakým způsobem mohou být podobné důsledky velkých válek. Evoluční proměny patrně probíhají rychleji, než se vědci ještě před nedávnem domnívali. Jestliže by evoluce probíhala u lidí stejně rychle jako u 62 druhů nedávno zkoumaných zvířat, pak by u lidí probíhala genetická evoluce po dobu několika staletí! Pro pochopení vlastností velkých lidských skupin, například národa vystaveného selekčnímu tlaku, by to mohlo mít význam. Od představy stabilního prostředí pleistocenní africké savany evoluční psychologie ustoupila. Prostředí totiž stabilní nikterak nebylo. Svět, v němž žili naši předkové v raném pleistocénu, se od světa pozdního pleistocénu značně lišil. Anatomicky moderní lidé žijící v pozdním pleistocénu před 150 tisíci lety žili v jiném prostředí než jejich potomci ve svrchním paleolitu před 40 tisíci lety. Současná evoluční psychologie mluví o prostředí evoluční adaptovanosti jako o abstraktním statistickém prostředí složeném ze všech relevantních minulých prostředí, v nichž se uplatňoval přírodní výběr.

Současné hodnocení masivní modularity Masivní modularita je představa odvozená jednak z vývoje umělé inteligence, jednak jde o výklad Fodorovy hypotézy stavby a činnosti mozku z roku 1983. Fodor si představoval vstupní informační systémy mozku, například zrakový, sluchový a somatosenzorický (»dotykový«) systém, modulárně, měl tím na mysli, že alespoň v počátečních krocích zpracovávání informací pracují tyto systém odděleně. Za modulární považoval i jazyk. Informace z těchto modulárních systémů putují do centrálních systémů, například do systému,

45

který řeší problémy, nebo do systému myšlení; ty Fodor za modulární nepovažoval. Raná podoba evoluční psychologie rozšířila představu modularity na celý mozek, resp. mysl (mind). Neurověda však představu modularity zamítá. Srovnávací psychologie prokazuje existenci doménově obecných, nikoli specifických mechanismů. »Tvrdou« modularitu zamítá asociativní učení umožňující zvířatům a lidem vyhmátnout příčinné vztahy neboli kauzalitu mezi velmi rozlišnými událostmi. Stejné funkční systémy mozku řeší velmi různé úlohy, a naopak: různé funkční systémy mozku se namáhají v průběhu stejné zátěže. V lidském mozku tedy lze prokázat jak doménově specifické, tak doménově obecné systémy. První zpracovávají například rané úrovně smyslových informací, druhé řeší problémy spjaté s kognitivní i afektivní zátěží včetně sociálních problémů.

Současné hodnocení univerzality lidské nátury Původní podoba evoluční psychologie kladla důraz na druhově specifický rejstřík univerzálních psychologických mechanismů, počínaje strachem malých dětí z neznámých lidí přes předpokládaný mechanismus schopný určit podrazáky (a podrážet) až k typu předností, na jejichž základě ženy a muži volí pohlavní partnery. Rozmanitost lidského chování evoluční psychologie vysvětlovala kontextem. Za tohoto předpokladu by oblíbení pokusní lidé západní vědy, a to vysokoškoláci, obvykle studenti psychologie, měli být reprezentanty lidského druhu. Nejsou jimi. Aktivace mozku v průběhu stejné zátěže a řešení stejných problémů je závislé na kulturním okruhu, v němž lidé vyrůstají. Lidé ze západního kulturního okruhu řeší stejné problémy jinak než lidé, kteří vyrostli v kulturním prostředí Dálného východu. Funkční systémy lidského mozku jsou na všech zkoumaných úrovních podstatně plastičtější a dynamičtější, než si vědci ještě nedávno představovali, zevní prostředí ovlivňuje jejich stavbu a funkci na všech zkoumaných úrovních – od genů k chování.

46

Obr. 7. Gen je část řetězu DNA, která kóduje funkční produkt, tím se míní RNA nebo odpovídající bílkovina. Geny jsou tvořeny obvykle mnoha tisíci »písmen«, v řetězu DNA jsou skupiny »písmen« genu přerušované, »nejdou za sebou«.

Mozek je zkoumán na řadě úrovní Mozek je zkoumán ve dvou základních směrech: 1. »odspodu vzhůru«, tedy od poměrně jednoduchých systémů, jako jsou molekuly a jejich interakce, k systémům složitým, jako jsou funkční systémy; 2. »shora dolů« od jevů nejsložitějších, jako je morální chování, k jevům jednodušším, jako jsou molekuly nebo geny. Jednoduché členění výzkumu vychází z velikosti zkoumaných struktur. Uvádíme rozčlenění »odspodu vzhůru«, od nejmenších k největším funkčním strukturám, s vědomím, že je žebříček věcí dohody. Řada oborů neurověd i metod, které užívají, se totiž pohybuje ve více než jedné úrovni. 1. úroveň – geny. Jimi se zabývá genomika, jejíž definice říká, že jde o obor zkoumající stavbu a funkci velkého počtu genů (obr. 7). Pro biomedicinské obory, včetně neurověd, znamenají současné objevy genomiky, o níž byla řeč výše, a navazující vývoj proteomiky (čili výzkumu stavby a funkce lidských proteinů) všestrannou revoluci s důsledky, jejichž šíři a hloubku nelze přesně odhadnout. V každém případě bude genomika s proteomikou znamenat zásadní proměnu oboru. Slučování systémové, buněčné a molekulární úrovně analýzy lidského mozku bude znamenat nový intelektuální rámec psychiatrie. Například mutace jednoho genu, jako je tomu v případech familiární Alzheimerovy nemoci, nebo kombinace mutací většího počtu genů s vlivy zevního prostředí, jako je tomu při schizofrenii, postupně mění stavbu a činnost všech tří úrovní některých funkčních systémů mozku více než systémů jiných.

47

Obr. 8. Schéma synapse. dopamin dopaminový receptor

V axonálním zakončení se v tomto případě uvolňuje nervový přenašeč dopamin. Nervové přenašeče jsou chemicky různé látky, jejichž prostřednictvím si neurony předávají informace. V lidském mozku jich je mnoho desítek druhů. Dopamin přechází do synaptické štěrbiny a váže se na specializovanou molekulu – dopaminový receptor. Existuje několik typů dopaminových receptorů. Vazba dopaminu může mít velmi různé důsledky podle toho, na který druh receptoru, »chemické antény«, se váže.

2. úroveň – molekuly. Současné metody dovolují vytvářet trojrozměrné modely synapsí, receptorů (obr. 8), enzymů i strukturálních bílkovin, zkoumat fyziologii a farmakologii nervových přenašečů, modulátorů, hormonů, růstových faktorů i faktorů ovlivňujících přepis genů. 3. úroveň – buněčné orgány. Podobně jako v předchozím případě umožňují soudobé metody vytvářet dvou- i trojrozměrné modely synapsí, zkoumat mitochondrie, které vyrábějí v buňkách energii, mikrotubuly, tvořící dopravní systém a kostru nervových buněk, i další nitrobuněčné orgány, součásti výše zmíněné buněčné »mašinerie«. 4. úroveň – mikroobvody. Ve třech rozměrech se modelují a zobrazují vzájemné vztahy synapsí, zkoumá se farmakologie synapsí, akční potenciály neuronů (to je odborný název pro »vzruchy«, »impulsy«). 5. úroveň – jednotlivé části neuronů. Vypracovávají se trojrozměrné modely axonálních zakončení i růstových kuželů neuronálních výběžků, dendritů, dendritických spin, to jsou postsynaptické části synapsí (»pravá dlaň«). 6. úroveň – nervové buňky (neurony). Sem spadá buněčná anatomie a funkční zobrazování rovněž ve třech rozměrech, včetně současných elektrofyziologických záznamů velkého počtu nervových vzruchů a elektrofyziologického chování membrán. Tento výzkum přispěje k neuroprotézám usnadňujícím život ochrnutým lidem. 7. úroveň – jednotlivé oblasti mozku. Zkoumána je dvou- i trojrozměrná architektura vrstev nervových buněk, sloupců mozkové kůry, místa vazby

48

nervových přenašečů na receptory, anatomické, fyziologické a metabolické mapy jednotlivých mozkových oblastí, například primární zrakové kůry. 8. úroveň – funkční systémy. Sleduje se axonální propojení jednotlivých oblastí mozku ve dvou i třech rozměrech u živých lidí. Velmi rozsáhlé je užití zobrazovacích metod mozku (P1, viz s. 59) včetně elektrofyziologického mapování, vznikají trojrozměrné mapy činnosti mozku. Úměrně technologickému vývoji se zlepšují jejich prostorové i časové rozlišovací schopnosti. Meze jednotlivých metod překonává jejich kombinace. Funkční magnetická rezonance (fMR) a pozitronová emisní tomografie (PET) rozlišují dobře prostorově, hůře v čase, tam je jejich rozlišovací schopnost kolem 1 sekundy. Naproti tomu EEG (elektroencefalografie) a MEG (magnetoencefalografie) rozlišují dobře v čase (v milisekundách), zato špatně v prostoru. Oba druhy metod je možné kombinovat. 9. úroveň – chování. Neurologické, psychologické, psychiatrické i kombinované (neuropsychologické a neuropsychiatrické) vyšetřování, psychosociální vyšetřování a testování. Jaký může být vztah této nudně vyhlížející teorie a experimentů k běžnému životu?

Zlý duch závistivé tety Londýnští psychiatři před časem popsali případ mladého hinduisty podeváté uvězněného pro závažné kriminální přestupky. Ind se přiznal, ale prohlásil, že je páchá pod vlivem zlého ducha své závistivé tety. Prvním příznakem jeho posedlosti je mlhavý obláček. Posadí se na pacientův hrudník a do těla mu vstoupí nosem a ústy. Poté začne kontrolovat celé tělo. Posedlost trvá někdy půl hodiny, jindy několik dnů. Ind si je přitom plně vědom okolí i svých pocitů. Jakmile by vzdoroval, duch zlé tety jej začne trestat. Jednou ho za vzdorování nutil, aby skočil pod vlak. Duch naslouchá Indovým myšlenkám. Potrestá ho, jakmile by o něm mluvil s někým třetím. Téměř vše, co v průběhu posedlosti provedl, si Ind pamatuje. Ind je inteligentní a vzdělaný mladý muž. Tvrdí, že ze své posedlosti nemá žádný zisk. Nebaví ho. Věci, které v průběhu posedlosti ukradl, nepotřebuje. Jeho rodina je zámožná, má ho ráda.

49

Hinduističtí kněží pacienta odeslali na svatá místa v Indii, kde byl zlý duch vymítán, ale nepovedlo se to. Pacient se tedy podrobil vymítání muslimskému. I to bylo bez efektu. Nakonec navštívil, rovněž bezvýsledně, kněze křesťanského – celkem čtyři kněze tří světových náboženství. Mladý Ind se nadto stal příčinou jevu, kterému se říká psychická infekce. Pod jeho vlivem začali ducha zlé tety v podobě obláčku, jenž měl tvar jejího obličeje, spatřovat jak spoluvězňové, tak vězeňský kaplan.

Psychiatři uvažovali o možnosti, že Ind stůně schizofrenií nebo hysterií. Indův případ zračí, podobně jako kapička vody dokáže zračit moře, všechno poznání a otázky a neznalosti současných věd o mozku: Jak se na jeho stavu podepsala dědičnost? Které synaptické systémy, na kterých místech mozku jsou činné, když se posedlý necítí a když se posedlý cítí? Které nervové přenašeče by bylo nutné ovlivnit, kdyby mu lékaři chtěli pomoci? Do jaké míry k jeho stavu přispělo učení v prostředí, v němž se narodil a žil? Za co může život v prostředí, které je kulturně odlišné? V jaké míře si je toho, co dělá, skutečně vědom? Uvědomuje si, že jeho chování je morálně špatné? Odpovídá za ně? V jaké míře? Do jaké diagnostické kategorie by šel jeho stav zařadit? Nebo nejde o diagnostickou kategorii – například o schizofrenii nebo hysterii –, ale o svazek obtížně zařaditelných příznaků, změněných rozměrů čili dimenzí chování?

Anatomie mozku vzdoruje Zdálo by se, že je anatomie lidského mozku podobně jako anatomie jiných orgánů po přibližně 400 letech výzkumu dobře známa. Není tomu tak. Andries van Wessel de Bruxelles (1514–1564), Belgičan lépe známý jako Andreas Vesalius (obr. 9), vydal ve svých devětadvaceti letech dílo O stavbě lidského těla, v latině, dobové řeči vzdělaných lidí, De humani corporis fabrica.

50

Obr. 9. Andreas Vesalius (1514–1564). Jeden ze zakladatelů moderní medicíny, proslul stěžejním dílem o lidské anatomii, které překonalo galénovskou tradici.

Stal se jím zakladatelem moderní medicíny. Zlom, který dílo znamenalo, i budoucnost, jakou otevřelo, by se daly přirovnat k Watsonovu a Crickovu popisu DNA z roku 1953. Ve stoletích, která následovala po Vesaliovi, byly po objevu a rozšíření optického mikroskopu a dalších přístrojů zejména v průběhu 19. a přibližně 80. let 20. století popsány lidské orgány, tkáně i buňky do těch podrobností, které umožňuje rozlišit elektronový mikroskop. Další hranicí, která se právě začala prolamovat, je popis lidského těla na molekulární úrovni. Lidský mozek však vzdoruje, přestože nás určuje. Výklad jeho stavby a struktury je jasný jen v učebnicích. A to přes Himaláje vědeckých prací, které byly vydány a čteny od roku 1681, v němž o lidském mozku vyšlo zakladatelské dílo Angličana Thomas Willise (1621–1675), tvůrce slova neurologie (obr. 10, 11). S živým lidským mozkem se totiž nesmí experimentovat tak jako s mozky zvířat. Vědci se neshodují, kolik a jakých druhů nervových buněk lidský mozek staví, a zejména jak jsou vzájemně propojené. Podrobný popis o zapojení jeho struktur je s jedinou jednoduchou výjimkou buď nepřesný, nebo krajně zjednodušený. Tak například hypothalamus, spodní část mezimozku (obr. 12 – tento obrázek může sloužit i jako základní orientace v anatomii lidského mozku!). To je

51

Obr. 10. Thomas Willis (1621–1675). Jeden ze zakladatelů neurověd, tvůrce slova neurologie.

několik mililitrů křehké nervové tkáně (každá hemisféra má svůj hypothalamus) v těžišti limbického systému kontrolujícího naše základní životní funkce, paměť i citový život. V roce 1940 bylo mezi skupinami nervových buněk hypothalamu známo 55 spojů, v roce 1969 již 75, v roce 1987 vzrostl počet na 450 a v roce 2002 se ví o 3000. To dáno zejména vývojem techniky zkoumání, která z původního počtu spojení známých roku 1940 uznala jen 18 %, z roku 1969 51 %, z roku 1987 už 90 % a z roku 2002 95 %. Jestliže se k hypothalamu přidají tři další součásti

Obr. 11. Vyobrazení mozkové spodiny z Willisova zakladatelského díla. Tepennému systému mozkové spodiny se říká Willisův okruh, circulus Willisi. Autorem rytiny je Christopher Wren, astronom a proslulý architekt.

52

Obr. 12. Pravá mozková hemisféra, kmen a mozeček oddělené řezem ve střední čáře mozku.

6 6 6 8

9

5 6 3 4 7

2

1 – prodloužená mícha, 2 – Varolův most, 3 – střední mozek, 4 – mozeček, 5 – mezimozek, v horní části je thalamus, ve spodní hypothalamus, 6 – gyrus cinguli, 7 – pól spánkového laloku, 8 – pól čelního laloku, 9 – pól týlního laloku

1

limbického systému, vzroste počet spojení na 4000. Zapamatování je nad síly jednoho člověka. Na druhé straně je zřejmé, že výsledky jsou spolehlivější. V minulých 150 letech bylo v savčím mozku postupně objeveno 500–1000 skupin nervových buněk, jimž se říkalo centra, jádra, případně uzly nějakého obvodu. Nervové buňky každé z těchto skupin vysílají výběžky (»vlákna«) k jiným skupinám nervových buněk. V každé skupině je obvykle několik druhů nervových buněk. Dají se rozlišit podle tvaru, prostorového rozložení i zapojení. Příkladem je sítnice, tam se rozlišuje 5 základních typů. Jestliže by v každé skupině mozkových neuronů bylo jen pět základních neuronálních typů, pak při 500–1000 skupinách nervových buněk je v mozku 2500–5000 druhů nervových buněk. Axon, jenž vede informace od neuronu, zásobuje obvykle 10–20 dalších neuronálních typů (od dvou do stovek). Existuje-li tedy 2500–5000 typů nervových buněk, z nichž každá informuje 10–20 jiných typů nervových buněk, skrývá se v mozku 25 000–100 000 spojení. Mezi 5000 typy buněk je jich však teoreticky možných 25 milionů. Pojmenovávání jednotlivých částí mozku se právem označuje za noční můru.

53

Jen malá část mozkových struktur má zcela přesně vymezené hranice, na nichž by se odborníci shodli. Stejné pojmy proto často označují odlišné struktury, jestliže autoři nakreslí odlišně jejich hranice, ze stejného důvodu označují odlišné pojmy stejné struktury. Odhaduje se, že k popisu savčího mozku bylo v odborné literatuře užito 100 000 pojmů. Jak to překonat? Nově navržená cesta má zkratku BAKMS (Brain Architecture Knowledge Management System), což by se dalo převést jako Manažer poznatků o architektuře mozku. Využívá internet. Skrývá pojmenování jednotlivých částí mozku, tj. regionů čili neuronálních skupin a jejich spojení, vztahy mezi částmi různě označovanými v různých nomenklaturách, druhy jednotlivých neuronů a spoje mezi regiony a neuronálními typy. Vkladem do díla je 6000 pojmenování mozkových struktur převzatých z 10 atlasů mozku člověka, opice, kočky, krysy a myši, 5000 spojů zajišťujících u krysy navigaci a vidění a 4500 spojů limbického systému popsaných od roku 1974. A vývoj pokračuje. Jednou z cest je zkoumání nejmenších struktur mozku ve třech rozměrech. Pracuje se s myším mozkem. Automatický systém ho po zalití do plastické hmoty zpracuje na řezy vhodné ke studiu v elektronovém mikroskopu. Zde vědci zhotoví fotografie a počítačový program sleduje výběžky nervových buněk řez za řezem tak, aby byla možná trojrozměrná rekonstrukce. Human Connectome Project, doslovně Projekt lidský konektom, navazuje na projekt Lidský genom. Cílem je podrobná znalost zapojení jednotlivých mozkových oblastí, tedy funkčních systémů lidského mozku. Jestliže předchozí výzkum pracuje s nanometrovými rozměry, tento směr pracuje s rozměry centimetrovými. V současnosti běží Human Connectome Project ve dvou střediscích, jedno je v Harvardu, druhé v St. Louis. Tam za projekt odpovídá Steven Petersen. Jeho skupina se chystá vyšetřit mozky 1200 dobrovolníků, včetně 300 párů dvojčat, jedno- i dvouvaječných. Cílem je zjistit společné a individuální znaky zapojení i jejich genetické ovlivnění – proto je součástí výzkumu vyšetřování dvojčat. Očekává se, že podrobná znalost zapojení vylepší pochopení rozšířených chorob, které zanechávají v mozku jen neurčité, individuální nebo nejisté stopy – například schizofrenie a deprese (obr. 13).

54

Obr. 13. Model »konektomu« lidského mozku. Současné metody umožňují sledovat zapojení jednotlivých oblastí mozku i »výkon« jednotlivých spojů. Od tohoto výzkumného směru se očekává lepší pochopení chorob, které mohou s odchylkami zapojení souviset, například schizofrenie.

Thomasem Willisem 21. století tedy budou přinejmenším stovky vědců. Jestliže by tedy někdo z mladých lidí chtěl věnovat život zkoumání mikroskopické anatomie lidského mozku, bude mravencem, který stojí pod himalájským štítem. Jestliže příroda nedává nic zdarma, pak v tomto směru je snad nejskoupější. A přesto si myslím, že to stojí za to.

Výpočetní neurověda Jakmile byste otevřeli jen několik vědeckých prací zkoumajících mozek lidí nebo zvířat, zejména těch teoretických, narazíte v nějaké souvislosti na pojem »computational«, doslovně výpočetní. Výpočetní neurověda (computational neuroscience) se zabývá »vývojem a užitím biologicky realistických modelů vytvářených za účelem analýzy a pochopení funkce mozku«. Výpočetní neurověda se zabývá všemi úrovněmi neurovědy, od pohybu iontů přes membrány k chování. Příklady výzkumných programů výpočetní neurovědy v Národních institutech zdraví USA jsou: 1. studium samoorganizace chování v nervových systémech, které užívá analýzu nelineárních dynamických systémů například při zkoumání vnímání; 2. teorie a analýza neuronálního kódování smyslových informací; 3. výpočetní neuroanatomie a neurofyziologie zkoumající například vzájemné propojení a činnost nervových buněk a jejich skupin;

55

4. funkční zobrazování dynamických procesů, které se zabývá výsledky funkčních zobrazovacích metod, jako jsou moderní elektroencefalografie, magnetoencefalografie, funkční magnetická rezonance a pozitronová emisní tomografie. Cílem těchto projektů je vytvoření algoritmů pro zobrazování a analýzu obrovského množství dat, která tyto metody poskytují; 5. modelování mikro- a makroskopických neuronálních procesů se zaměřením na učení, paměť, zpracovávání informace a zkoumavé neboli exploratorní chování zvířat.

Glie Tři základní typy gliových buněk se jmenují astroglie, oligodendroglie a mikroglie. Souhrnná metaforická odpověď na otázku, k čemu v mozku jsou, říká, že jsou stavební firmou se zedníky vytvářejícími kostru, lešení mozku a izolaci mozku od ostatního těla, nadto firmou cateringovou, která se stará o výživu nervových buněk, elektrikářskou firmou zajišťující izolace kabelů a konečně bezpečnostní agenturou hlídající mozek před průnikem virů, bakterií a dalších parazitů. Glie byla po celou dobu výzkumu mozku druhem Popelky. Většina vědců, s výjimkou onkologů a těch patologů, kteří se zabývají mozkovými nádory, se soustředila na nervové buňky. Gliové elementy, jejichž dědičná informace se poplete, jsou totiž nejčastějším zdrojem nádorů mozku včetně těch nejzhoubnějších. Velkým objevem a stejně velkým překvapením bylo zjištění, že se v některých oblastech mozku zásadně mění poměr glie a nervových buněk při tak těžkém onemocnění, jakým je maniodepresivní psychóza neboli bipolární porucha. To je psychiatrické onemocnění s výraznou genetickou zátěží charakterizované střídáním fází obvykle hluboké deprese s fázemi nápadné rozjařenosti a bujarosti, označovanými za fáze manické. Budu o tom víc vyprávět v kapitole o citovém životě.

56

Připomenutí ze střední školy V nejjednodušším členění viditelném prostým okem (viz obr. 12) mozek tvoří:  prodloužená mícha neboli (medulla) oblongata;  most (Varolův) neboli pons (Varoli);  mozeček;  tectum středního mozku čili mezencefala (to je »horní« část středního mozku se čtverohrbolím);  tegmentum středního mozku (to je »dolní« část středního mozku);  thalamus;  hypothalamus;  bazální ganglia;  mozková kůra. Některé další významné oblasti mozku, například amygdalu, popíši až na příslušném místě. Uvedené základní členění architektury mozku, na němž se neuroanatomové shodují, nebere v úvahu různé možnosti vzájemného seskupování jednotlivých mozkových oblastí založené na některé teorii vysvětlující její povahu. Základní orientaci v mozkové kůře poskytuje cytoarchitektonická mapa německého anatoma Korbiniana Brodmanna z roku 1909 (obr. 14), přestože je do značné míry fiktivní. Brodmann ji založil na rozdílech mikroskopické architektury a na rozdílech typů nervových buněk v histologických řezech vedených kolmo na korový povrch. Hranice korových polí jsou však s výjimkou primárních smyslových korových oblastí ve skutečnosti daleko méně určité, než Brodmann zakreslil. Rozsah korových polí je u každého jedince v pravé a levé hemisféře odlišný. Kromě toho je odlišný u různých jedinců. Rozdíly, měřeno například délkovým rozsahem pole, mohou činit i desítky procent. Kůra lidského mozku je po této stránce stejně individuální, jako jsou lidské otisky prstů. Z Brodmannovy mapy kromě toho neplyne rozsah korové plochy skrytý v rýhách mezi závity. Přesto se mapa užívá dosud a také nám bude orientačním vodítkem téměř ve všech kapitolách této knihy. Existují další cytoarchitektonické mapy lidského mozku, některé jsou podrobnější, v běžné praxi se však patrně právě z tohoto důvodu neprosadily,

57

A

Obr. 14. Brodmannova cytoarchitektonická mapa korových polí lidského mozku z roku 1909. Přestože má jen orientační význam, rozsáhle se užívá. A – zevní plocha hemisféry; B – vnitřní plocha hemisféry

B

s výjimkou mapy von Economovy-Koskinasovy (1925) užívané jednotlivými americkými pracovišti. V milimetrovém rozmezí přesnou trojrozměrnou orientaci v mozku poskytuje atlas Talairachův a Tournouxův užívaný jak při stereotaktickém zaměřování mozkových struktur, o něž se opírají některé špičkové neurochirurgické výkony, tak při vyhodnocování výsledků zobrazovacích metod.

58

Poznámky

Poznámka 1 Stručný přehled zobrazovacích metod mozku Výpočetní tomografie (CT) zobrazuje struktury mozku. Dobře rozlišuje mozkové krvácení, důsledky úrazu, různé typy atrofie neboli ubývání tkáně mozku a hydrocefalus, to je rozšiřování dutin, v nichž obíhá mozkomíšní mok. Výhodou je dobré zobrazení kostního krytu a téměř 100% přesnost při určování krvácení. Vyšetřování trvá kratší dobu, je možné vyšetřovat pacienty s kovovými protézami nebo zavedenými elektronickými přístroji, jako je srdeční pacemaker. Nevýhodou je ionizující záření, špatné rozlišování kontrastu. Výpočetní tomografie má několik variant užívaných ke specializovaným cílům. Magnetická rezonance (MR) dobře zobrazuje struktury mozku, cévní zásobení mozku, koncentrace některých chemických látek, průběh nervových vláken, stav hematoencefalické bariéry – to je biologická bariéra mezi krevním oběhem těla a mozku. Pomocí MR se diagnostikuje například akutní nedokrevnost mozkové tkáně, nádory, onemocnění, při nichž jsou poškozeny obaly nervových vláken, epileptická ohniska, degenerativní onemocnění, infekce. Funkční MR (fMR) umožňuje chemické a funkční (po zátěži nějakým úkolem) zobrazování. fMR umožňuje dobré sledování difúze vody, což bylo využito ke sledování průběhu »drah« vláken bílé hmoty mozku živých lidí, například corpus callosum (asi 200 milionů vláken propojujících zrcadlové oblasti kůry pravé a levé mozkové hemisféry), genikulokortikální dráhy propojující corpus geniculatum laterale a primární zrakovou kůru V1 i dlouhých drah temenního laloku. Tato metoda je známa pod zkratkou DTI (diffusion tensor imaging). Nevýhodou MR je dlouhá doba vyšetřování, nelze vyšetřovat pacienty se zavedenými elektronickými přístroji a kovovými kostními náhradami. Některé nejmodernější přístroje však i toto riziko obcházejí. Pozitronová emisní tomografie (PET) je metoda, jejímž prostřednictvím lze vyšetřovat krevní průtok a látkovou výměnu mozkové tkáně, syntézu bílkovin, nervové přenašeče, vazbu na receptory, stav hematoencefalické bariéry. PET

59

diagnostikuje nedokrevnost mozkové tkáně, degenerativní onemocnění, epilepsii, onemocnění funkčního systému hybnosti, poruchy citového života, závislost na drogách, nádory. Výhodou je funkční zobrazování stavu krevního řečiště mozku, chemických poměrů v mozku i možnost vyšetřovat poznávací funkce. Nevýhodou je zátěž ionizujícím zářením, vysoké vstupní náklady, vývoj nových stopovacích látek (tracerů) trvá dlouho, s ohledem na náklady je metoda málo přístupná. Nízkou úroveň má v této metodě rozlišování proměn v čase. Jednofotonová emisní tomografie (SPECT) vyšetřuje krevní průtok mozkem, nervové přenašeče, vazbu receptorů, stav hematoencefalické bariéry. Diagnostikuje nedokrevnost mozku, degenerativní onemocnění, epilepsii, poruchy funkčního systému hybnosti. Výhodou je funkční, hemodynamické i chemické mapování mozku, metoda je poměrně levná, tudíž relativně dostupná. Nevýhodou je zátěž ionizujícím zářením, měření jsou pouze relativní, prostorové rozlišování není uniformní, nízká rozlišovací schopnost v čase. Elektroencefalografie (EEG) vyšetřuje elektrofyziologické vlastnosti mozku. Užívá se v diagnostice epilepsie, degenerativních chorob a podobně jako předchozí metody při předoperačním mapování. Výhodou je, že metoda neužívá ionizující záření, rozlišování v čase je vysoké. Metoda je široce rozšířená, identifikuje epileptická ohniska. Nevýhodou je nízká prostorová rozlišovací schopnost, metoda měří činnost spíše povrchových struktur mozku. Magnetoencefalografie (MEG) vyšetřuje elektrofyziologické vlastnosti mozku. Metoda diagnostikuje epilepsii, ve spolupráci s dalšími metodami se užívá při výzkumu poznávacích funkcí. Výhodou je, že neužívá ionizující záření, dobře rozlišuje v čase. Nevýhodou je špatné prostorové rozlišování. Magnetická rezonanční spektroskopie (MRS) zjišťuje informace o mozkových metabolitech. Metodou lze sledovat vodík, fosfor, chlor, fluor a sodík. Protonová MRS (1H-MRS) je slibná metoda zlepšující přesnost diagnostiky mozkových nádorů, užívá se při diagnostice epilepsie, například při určování stranového umístění ložisek vyvolávajících záchvaty v době mezi záchvaty, při diagnostice a sledování vývoje roztroušené mozkomíšní sklerózy, postižení mozku při onemocněních doprovázejících AIDS, cévních postižení mozku, neurodegenerativních onemocněních, jako je amyotrofická laterální skleróza, nemoc Alzheimerova, Parkinsonova a Huntingtonova, a při metabolických

60

onemocněních mozku. Výhodou metody je její vysoká diagnostická specificita, nevýhodou je technická náročnost, nízké rozlišování v čase a prostoru. Transkraniální magnetická stimulace (TMS) dokáže ložiskově aktivovat mozkovou tkáň, takže dočasně »vypne« činnost vymezené oblasti mozku. Užívá se k předoperačnímu mapování, ale i k výzkumu. Výhodou je, že metoda neužívá ionizující záření i její, byť diskutovaný, terapeutický potenciál (například v léčení deprese), lze ji vázat s dalšími zobrazovacími metodami (např. PET a fMR). Nevýhodou je horší prostorové rozlišování, u některých pacientů v minulých dobách užití vyvolalo epileptický záchvat. Zobrazování intrinsických optických signálů (intrinsic optical signal imaging) měří krevní objem, látkovou výměnu a míru otoku. Užívá se v průběhu operací. Výhodou je, že metoda neužívá ionizující záření, má vysokou rozlišovací schopnost v čase a prostoru. Nevýhodou je, že jde o invazivní metodu – k jejímu užití je nutné otevřít lebku – zdroj signálu bývá značně složitý. Přehled o funkčních zobrazovacích metodách je na mnoha internetových adresách, například: http://www.fmrib.ox.ac.uk/

61

(2) Jak vnímáme a jak poznáváme, co vnímáme?

Stačí se podívat na orosené jablko nebo na květ růže. Jak poznáme, že se díváme na jablko nebo na růži? Vidíme, slyšíme, hmatáme, chutnáme, čicháme, což je pět školních »smyslů«. Kromě toho máme přesné povědomí o poloze svého těla ve vztahu k »já« i ve vztahu k našemu okolí. Náš mozek trvale, nespí-li, sleduje proměny okolního světa. Do jisté míry je sleduje, i když spí – nikdy totiž nespí jako celek. Stejně trvale sleduje proměny světa vnitřního, vlastního organismu i sebe sama, a to i ve spánku, a to systémem, jenž se jmenuje homeostatický a má, jak jsem řekl, svůj dvojitý senzor v každé »krychličce« našich těl, jejíž hrana je pouhých 15 mikrometrů. Nejjednodušší představa o tomto vztahu mozku zvířat a lidí k zevnímu a vnitřnímu prostředí, stejně jako o chování těch živých bytostí, které nemají mozek ani nervovou soustavu, mluví o homeostáze, i když by přesnější slovo bylo homeodynamika, protože jde o soubory trvalých proměn. Živý organismus si představte jako váhy s vyrovnanými rameny. V miskách, které jsou na konci ramen, se trvale, a to velmi aktivně něco děje – jsou přece živé. Trvale se něco děje i kolem misek, jsou přece ve světě. Jak proměny okolí, tak proměny v miskách samotných rovnováhu ramen trvale v nějakém směru vychylují. Jednotlivé živé buňky, bakterie, prvoci, buňky lidského těla i jejich systémy, jimž se říká tkáně, orgány a konečně celý organismus mají řadu mechanismů, které rovnováhu udržují. K tomu potřebují vodu, stavební materiál i energii: nahrazují své opotřebené součásti, případně rostou a rozmnožují se. Pojem život v tomto smyslu znamená velký počet »rovnováh« mezi vnitřním prostředím a zevním prostředím. Tyto rovnováhy se dají v případě jednoduchých živých bytostí, jako jsou třeba bakterie, do značné míry definovat

63

fyzikálně a chemicky. V případě tak složitých bytostí, jako jsou třeba sociální primáti včetně lidí, přistupují ještě »rovnováhy« psychologické a sociální – u lidí se uplatňuje kultura v dějinách. Jakmile se cokoli v zevním nebo vnitřním prostředí změní a čidla, jimiž jsou vybaveny bakterie, houby, rostliny, živočiši stejně jako člověk, takovou změnu rozliší, začnou ji jako informaci zpracovávat. Poté organismy nějakým způsobem odpovědí. Aktivně pohyblivé bakterie nebo prvoci, kterým se v prostředí začnou objevovat toxické látky, se snaží odplavat tam, kde je jejich koncentrace nižší. A naopak – jestliže »hladoví« a v jejich prostředí se objeví živiny, vydají se ve směru jejich rostoucí koncentrace. Listy některých rostlin se otáčejí za sluncem. Člověk, jemuž se snížily energetické zásoby, pocítí hlad a snaží se získat potravu.

Principy činnosti funkčních systémů vnímání a poznávání Principy činnosti všech čidel, jimiž jsme vybaveni, i částí nervového systému, které jim odpovídají, jimž v této knížce prostě říkám »zrakový«, »sluchový«… atd. mozek, jsou stejné. Prvním krokem je transdukce neboli převod proměn zevního a vnitřního prostředí do řeči nervového systému. Po transdukci následuje mapování a reprezentace, o nichž je pojednáno v předchozí kapitole. Co je transdukce? Na smyslové čidlo, zrakové, sluchové, jakékoli další, dopadne nějaký druh informace. V případě zraku je to vlnění nesmírně úzké části elektromagnetického pole, které říkáme viditelné světlo. V případě sluchu jde o vlnění akustického pole, nejčastěji vzduchu, ale i vody, případně pevné látky. V případě hmatu rozlišujeme velkým počtem značně rozmanitých čidel, která jsou v kůži, velký počet vlastností předmětů – například jakost povrchu (jistě jste zažili, co všechno dokáže zkušená prodavačka látek poznat se zavřenýma očima), tvrdost, měkkost, drsnost, ale i prostorový tvar předmětu,

64

k tomu přistupuje i jeho relativní teplota, pevnost, tekutost, lepkavost, ostrost, tupost… Existuje velký počet čidel sledujících napětí svalů, šlach a kloubních pouzder – lékaři v tomto případě mluví o propriocepci. Nesmírně početná a rozmanitá čidla trvale monitorují stav vnitřního prostředí organismu. Chuť a čich se označují jako »chemické« smysly – jejich čidla odpovídají na proměny druhů a koncentrace nejrůznějších chemických látek a jejich směsí. Čidlo pro polohu se skrývá v polokruhovitých kanálcích vnitřního ucha, které sousedí s hlemýžděm, v němž je sluchové čidlo jménem Cortiho orgán. Změny zevního nebo vnitřního prostředí promění specializované buňky příslušných čidel do řeči nervového systému. Tou je druh a počet nervových vzruchů, »impulsů«, vědecky řečeno akčních potenciálů, vln depolarizace, které se šíří obalem axonu podobně, jako se šíří vlna v obilném poli. Nervové buňky se v tomto ohledu chovají jako pořádně složitý počítač. Podle toho, jaký druh informace a v jakém množství dostanou, »rozhodnou«, zda »vzruch« vydají nebo nevydají. Jestliže ho vydají, rozvede jej rozvětvené zakončení axonu ke dvěma až několika stovkám jiných nervových buněk. Vzruch tam osloví synapsi. Ta může probouzet, nebo tlumit činnost nervové buňky »za synapsí«, být tedy budivá nebo tlumivá. Na povrchu dendritického stromu jedné nervové buňky mozkové kůry bývá takových synapsí několik tisíc. Jsou v různé vzdálenosti od těla neuronu. Vzruch neboli depolarizace se přitom šíří obalem nervové buňky stejnou rychlostí. Ze vzdálenějších synapsí tudíž doběhne k tělu nervové buňky později než ze synapsí, které jsou k němu bližší. Neuron dokáže z tisíců vzruchů, nebo naopak tlumení, které se objevuje v obalu jeho dendritického stromu v různých vzdálenostech od těla, tedy v různém časoprostorovém pořadí, »vypočítat«, zda sám má vzruchy začít vydávat, nebo naopak svou činnost utlumit. Z každého čidla odcházejí do mozku jednak souběžně (neboli paralelně), jednak za sebou (neboli sériově) ohromné počty vzruchů. Mozek je přenáší z jedné úrovně zpracování do úrovní dalších. Na každé úrovni je přitom zpracovává.

65

Od jisté »vyšší« úrovně zpracování začne synaptickou mapu jednotlivého čidla, například zrakového, propojovat se synaptickou mapou jiného čidla, například sluchového. V dalších úrovních se začnou propojovat synaptické mapy i více než dvou čidel. Takže sloučíme pohyb letícího ptáka se šumem jeho křídel. Nebo pohyby tváře vlastního dítěte, pocity, které plynou z toho, že ji hladíme, s hmatovým pocitem daným slzičkami, které po tvářičce tekou.

Vidíme a poznáváme Světlo, které z nějakého předmětu vychází nebo se od něj odráží, projde v našich očích rohovkami, zorničkami, to jsou otvory v duhovkách, pak čočkami a sklivcem, což je vazká kapalina vyplňující prostor mezi zadní plochou čočky a sítnicí, poté projde sítnicí. Sítnice je průsvitná blanka v zadní části oka, silná jen několik desetin milimetru (obr. 15). Mikroskopicky v ní je možné rozlišit řadu vrstev. Světelná čidla, tyčinky a čípky, jsou v zevní vrstvě sítnice. Světlo tudíž musí projít celou její tloušťkou, aby je oslovilo. Tyčinky rozlišují intenzitu světla. V každé sítnici je jich asi 120 milionů. Čípky rozlišují vlnovou délku světla. Podle té, kterou rozlišují, se označují jako »červené«, »zelené« a »modré«. K rozlišování vlnové délky světla však potřebují dostatečnou světelnou intenzitu. Proto za šera nebo ve tmě nevidíme barevně. V každé sítnici je kolem 6 milionů čípků. K tomu, aby tyčinka vydala nervový vzruch, stačí jen několik fotonů. Tyčinka je biofyzikální zázrak dovedený na hranici dokonalosti. Tyčinky a čípky transdukují neboli převádějí fyzikální informaci obsaženou v dopadnuvším světle do řeči nervových vzruchů. Kromě tyčinek a čípků jsou v sítnici tři další druhy nervových buněk. Jestliže se začne určovat, s jakými druhy nervových přenašečů pracují, jakou mají funkci, vzniknou ze tří základních druhů desítky poddruhů. Jedním ze tří těchto základních druhů nervových buněk jsou gangliové buňky sítnice. V sítnici jednoho oka jich je něco přes 1 milion. Tvoří onu vrstvu, která mapuje aktivitu čípků a tyčinek, stejně jako dvou dalších základních druhů nervových buněk, které jsou mezi ní a vrstvou tyčinek a čípků.

66

Obr. 15. Sítnice primátů – zapojení (modifikováno podle: Baker, 2009) Zapojení sítnice primátů

tyčinka

terminály receptorů

L čípek

zevní plexiformní vrstva vnitřní jaderná vrstva

vypínací bipolární difúzní buňky

tyčinka

M čípek

L čípek

M čípek

H1 bipolární buňky tyčinek

vypínací bipolární difúzní buňky

zapínací zakrslé bipolární buňky

vypínací zakrslé bipolární buňky

bipolární buňky S čípků ?

zevní podvrstva

vnitřní plexiformní vrstva ? vnitřní podvrstva

vypínací »červená« a »zelená« buňka

všechny amakrinní buňky

vrstva gangliových buněk

vypínací velká gangliová buňka

zapínací velká gangliová buňka

zapínací »červená« a »zelená« buňka

malá dvouvrstevná

»slunečníková« buňka

Zjednodušeně řečeno: na jedné gangliové buňce sítnice se sbíhají informace ze 120 tyčinek, resp. 6 čípků. Malá část gangliových buněk tyto informace nedostává. Informuje mozkový systém určující nejzákladnější biologické rytmy. Sítnici můžeme chápat jako složitý, živý neuropočítač. A pokoušet se vytvořit její zjednodušený model. Dovedete si představit, co by úspěšný model sítnice znamenal pro nevidomé lidi? Pro vojáky, policisty i zločince? Řekl bych, že každý takovýto zásadní objev se podobá malému objevu umělého rozdělávání ohně. Kde by byli lidé, kdyby je nezvládli? A že je nástrojem zločinů? To je také pravda. Nezločiny však převažují. Gangliové buňky vydávají vzruchy do zrakové části mezimozku (obr. 16). Jestliže je většina gangliových buněk aktivních, posílá souběžně do zrakových

67

kůra V1

Obr. 16. Zapojení zrakového thalamu (corpus geniculatum laterale) a primární zrakové kůry (V1, Brodmannova area 17).

1 2/3 4A 4B 4C 5 6 pravé oko

corpus geniculatum laterale

levé oko

Vertikálně uspořádané číslice označují jednotlivé vrstvy primární zrakové kůry, jak jsou vidět v optickém mikroskopu. Zrakový thalamus je tvořen šesti vrstvami nervových buněk, dvě jsou velkobuněčné, čtyři malobuněčné. Polovina z nich, jedna velkobuněčná a dvě malobuněčné, přijímá informace z levých polovin sítnic, polovina z pravých polovin sítnic. Levé poloviny sítnic prostřednictvím zrakového thalamu informují levou hemisféru, pravé poloviny sítnic pravou hemisféru

částí mezimozku v průběhu velmi krátké doby měřitelné v milisekundách téměř jeden milion vzruchů. Každý z nich tam osloví více než jednu synapsi. Neurony zrakové části mezimozku tak »mapují« činnost gangliových buněk sítnice. Na prchavý okamžik vzniká v neuronech zrakové části mezimozku synaptická »mapa« neuronálních událostí sítnice. Tato »funkční mapa« je tedy soubor činnosti obrovského počtu synapsí trvající zlomek sekundy. Vzápětí ji elektrická aktivita neuronů převede svými výběžky do synapsí primární zrakové kůry v týlním laloku mozku. Brodmannova mapa (viz obr. 14) ji označuje číslem 17. Moderní označení je V1 (vizuální neboli zraková, primární).

68

Další zrakové korové oblasti Korbinian Brodmann v roce 1909 a jeho žáci v desetiletích následujících rozlišovali tři zrakové korové oblasti. V Brodmannově mapě je označovalo číslo 17 (primární), 18 (sekundární) a 19 (terciární; obr. 17–20). V mozku malé opičky makaka bylo současnými postupy rozlišeno zrakových oblastí 32. Pětadvacet z nich zpracovává zrakové informace. Zbylých sedm má další funkce. Například slučují zrakové informace s informacemi

4A 4B 4C

přechod V1–V2

Obr. 17. Primární (V1) a sekundární (V2) zraková kůra v barvení znázorňující těla nervových buněk. 4A, 4B, 4C – součásti IV. korové vrstvy

korová vrstva

Obr. 18. Řez mozkovou kůrou v impregnaci znázorňující jak těla, tak výběžky nervových buněk

69

Obr. 19. »Rozbalená« mozková kůra makaka (dle Fellemana a Van Essena). Zrakové korové oblasti jsou vyznačeny různými odstíny šedé barvy

A

B

Obr. 20. Jednotlivá pole lidské zrakové kůry v obrazu funkční magnetické rezonance (dle Tootella a kol.). Mozková kůra je »rozbalena« počítačem do plochy

jiných smyslových systémů a také s činností systému zajišťujícího pohyby organismu, neboli s motorikou. Zrakové oblasti mozkové kůry jsou umístěny po obou plochách temenních, týlních i spánkových laloků. Před časem mezi nimi bylo definováno 305 spojů. Diagram jejich zapojení připomíná schéma čipu. Vývojová větev směřující k dnešním makakům se od vývojové větve směřující k dnešním lidem oddělila před 24 miliony let. Předpokládá se proto, že uspořádání zrakové kůry lidského mozku bude podobné. S lidmi a delší dobu ani se šimpanzi není možné dělat podobné experimenty jako s makaky. Mapování zrakové mozkové kůry zdravých lidí se proto provádí funkčními zobrazovacími metodami. Kombinace jejich výsledků zatím prokazuje kolem deseti zrakových korových polí. Některá z nich jsou mezi odborníky předmětem ostré diskuse. Zraková korová pole lidského mozku se označují písmeny V (od vizuální, zrakový) a obvykle číselnými indexy: V1, V2, V3, V3A, V4…

70

A

Obr. 21. Vysoce schematické znázornění systému CO? – ventrální proud zrakové informace (A); vysoce schematické znázornění systému KDE ? – dorzální proud zrakové informace (B). Ve skutečnosti oba systémy vždy spolupracují, a to jak v jedné hemisféře, tak v obou hemisférách současně.

V1

B

V1

Tři systémy zpracování zrakové informace Fyziologové zjistili, že již na úrovni sítnice lze zrakový systém dělit do funkčně odlišných, nicméně spolupracujících systémů, také se jim říká »proudy«. Jejich vlastnosti se liší například tím, s jakou rychlostí zrakovou informaci zpracovávají, jak rozlišují barvy, kontrast. První dva objevené systémy se označují systém KDE? a systém CO? (obr. 21).

71

Systém KDE? je rychlý systém, nerozlišuje barvy, zato dobře rozlišuje pohyby a prostor. Je propojen zejména s temenními oblastmi mozkové kůry. Vědci mu říkají dorzální proud zrakové informace, také Magno systém, protože jeho »zdrojem a zpracovatelem« jsou velké nervové buňky sítnice a zrakového mezimozku. Systém CO? je systém vývojově mladší než systém KDE?, pracuje pomaleji a rozlišuje jemné podrobnosti a barvy. Je propojen zejména se spodní a vnitřní částí kůry týlních a spánkových laloků. Proto mu vědci říkají ventrální proud zrakové informace, také Parvo systém, »zdrojem a zpracovatelem« jsou malé nervové buňky sítnice a zrakového mezimozku. Vývojově starší živočichové, například žáby, jsou vybaveni jen systémem KDE?. Zachytí pohybující se cíl, třeba mouchu. Vývojově mladším živočichům, například opicím, k systému KDE? přibyl systém CO?. Nově byl objeven třetí systém s odlišnými funkčními vlastnostmi, označuje se K, označení je od slova »konio-«, nervových buněk zrakového mezimozku tak malých, že připomínají prach (řecky konis = prach). Všechny tři systémy u lidí při zpracovávání zrakové informace trvale spolupracují. Při vysvětlování jakéhokoli jevu je vždy než vysvětlování samotné významnější, co z vysvětlování vyplývá neboli předpověď. A to jak ve vědě, tak ve všech jiných oborech. Jestliže se zrakové informace o pohybech a prostoru přenášejí zejména do temenních laloků mozku, mělo by jejich poškození narušit zrakové rozlišování pohybů a prostoru. Jestliže se zrakové informace o barvách a jemných tvarech přenášejí do vnitřních a spodních částí týlních a spánkových laloků, mělo by narušení této části mozku vést k poruše zrakového poznávání jemných tvarů a barev. Což platí a přibližně 120 let se prokazuje anatomickými studiemi na mozcích lidí, které během života stihla například cévní mozková příhoda projevující se nějakým druhem uvedených potíží. Trvalo málem sto let, než se vědci začali shodovat v podrobnostech.

72

U zdravých lidí by pohyblivé podněty měly měnit činnost zrakových korových polí v týlních a temenních oblastech mozku. Naproti tomu by podněty barevné, s jemnými tvary měly měnit činnost týlních a spánkových korových oblastí zejména na vnitřní ploše hemisfér. Odpovídají tomu studie užívající funkční zobrazovací metody. Přesně se tyto změny dají prokazovat u lidí připravovaných k neurochirurgické operaci. Jestliže pacienti souhlasí s experimentem provedeným před vlastní operací, lze mapovat činnost jejich mozkové kůry přímo, velmi jemnými elektrodami. Pacientům se promítají různé druhy zrakových podnětů a elektrody zaznamenávají proměny elektrické činnosti příslušných částí mozkové kůry. Jakmile se tedy zdraví lidé zatíží poznáváním tvaru nějakého předmětu, aktivuje se systém CO?, a tedy zejména kůra vnitřních částí týlních a vnitřních a některých zevních částí spánkových laloků. Systém KDE?, to znamená kůra zevních částí týlních a temenních laloků, se při této úloze aktivuje také – pomáhá určit, kde předmět je. Podobně byla na hranicích vnitřní plochy spánkových a týlních laloků vymezena oblast, která se výrazněji než jiné oblasti aktivuje při rozlišování barev – označuje se V4. Naproti tomu pohyby výrazněji než jiné oblasti aktivují místo na hranicích zevní plochy týlních a spánkových laloků – označuje se V5.

Centra, která nejsou centry Oblast V4 není »centrum« rozlišování barev, stejně jako oblast V5 není »centrum« rozlišování pohybů (obr. 22, 23). Tyto oblasti obsahují jen podstatně větší počet nervových buněk »vyladěných« na zpracovávání určitých druhů podnětů (v prvním případě podmíněných odlišnými vlnovými délkami viditelného světla, ve druhém případě podmíněných pohybem), než je tomu v jiných korových polích. Proto se tyto oblasti nechápou jako »centra«, ale jako uzly paralelně distribuované (to znamená souběžně rozložené) neuronální sítě. Jsou to zúžené profily informačního chodu.

73

Obr. 22. Přibližná poloha V4 (»centra poznávání barev«, které není centrem) v lidském mozku.­V4 je součástí zrakové neurokognitivní sítě. Jeho neurony jsou ve velké míře, nikoli však výlučně,­ »vyladěny« na rozlišování informací odpovídajících různým vlnovým délkám vnímaného světla.

V4

gyrus lingualis

gyrus fusiformis

Obr. 23. Přibližná poloha V5 (»centra rozlišování pohybu«) v lidském mozku. Pro činnost a zapojení neuronů V5 platí totéž jako pro V4.

V5

A to proto, že jejich poškození, třeba úrazem, cévní mozkovou příhodou, čímkoli dalším, mohou být příčinou neurologicky nápadných příznaků. Pacienti například přestanou rozlišovat barvy. Není to proto, že by měli zničené »centrum barev«, mají narušený zúžený profil informační sítě, která souběžně zpracovává i další aspekty zrakové informace, například prostorovou

74

hloubku podnětu nebo pohyby. V ideálním, »čistém« případu poruchy rozliší tedy pohybující se auto, jeho úhlovou vzdálenost i rychlost, jakou se blíží, nerozliší však jeho barvu.

Korová slepota Primární zrakovou kůru může narušit drobná cévní příhoda, v malém i velkém rozsahu, v jedné hemisféře nebo i v hemisférách obou. Objeví se výpad zorného pole. Je anatomicky přesný, odpovídá projekci neboli způsobu zapojení sítnic se zrakovou kůrou obou hemisfér:  levé poloviny sítnic promítají (to znamená, že vysílají nervová vlákna, axony) do V1 levé hemisféry;  pravé poloviny sítnic promítají do V1 pravé hemisféry;  horní poloviny sítnic promítají přitom do dolní poloviny V1 a naopak. Světelné paprsky dopadající na sítnici procházejí oční čočkou. Ta jejich chod »převrací«. Na levé poloviny sítnic tedy dopadají zrakové informace z pravé poloviny zorných polí a naopak. V1 levé hemisféry tedy dostává zrakové informace z pravé poloviny zorného pole a naopak. Jestliže je V1 poškozena ve velmi malém rozsahu, objeví se v zorném poli výpad, ploška, v níž pacienti podněty nerozliší. Obvykle si tuto poruchu neuvědomují. Jestliže je poškozena V1 vlevo v dostatečném rozsahu, »vypadnou« pravé poloviny zorných polí – a naopak (obr. 24). Jestliže je V1 zničena v dostatečném rozsahu, případně oboustranně, projeví se v nějakém rozsahu korová slepota. Při rozsáhlém oboustranném zničení je úplná. Býval to poměrně častý důsledek poranění hlavy a mozku leteckých mechaniků z doby vrtulových letadel. Uvedli vrtuli do pohybu, pilot nastartoval a mechanik neopatrně zdvihl hlavu. Zranění lidé mají oči i zrakové nervy v pořádku, ale nemají systém, který by zrakovou informaci zpracoval. Přesto jejich zrakový korový systém pracuje dál – aniž by si to uvědomovali. Tomuto jevu se říká doslovně »vidění slepých«, odborně blindsight.

75

Obr. 24. Schéma zrakové dráhy. Levé poloviny sítnic obou očí zásobují levou hemisféru, pravé poloviny sítnic pravou hemisféru. V pravé polovině obrázku jsou výpady zorného pole podmíněné poškozením jednotlivých úseků zrakové dráhy. vlevo

vpravo zrakové pole zrakové pole oko

1

1

2 3

zrakový nerv

2 zkřížení zrakových nervů (chiasma) 4

3

zrakový trakt zrakový thalamus (corpus geniculatum laterale)

4

5 5 zraková kůra

zraková kůra

1 – úplné přerušení zrakového nervu, 2 – částečné přerušení zrakového nervu, 3 – narušené zkřížení zrakových nervů, 4 – poškození zrakového traktu, 5 – poškození vláken spojujících zrakový thalamus s primární zrakovou kůrou

Slušně vychované starší dámě stižené touto poruchou v důsledku cévní mozkové příhody byly do slepé části zorného pole promítnuty pornografické obrázky. Stará dáma zrudla a zpotila se, zrychlil se jí puls, svůj stav neuměla vysvětlit. Pornografie do jejího zrakového vědomí a sebeuvědomování nevstoupila, oslovila však ty systémy mozku, které spouštějí vegetativní odpověď organismu coby projev citové neboli emoční odpovědi na podnět. Spojení zrakového systému s emočním systémem v jejím případě nebylo narušeno. Rozsáhle se informace o zapojení zrakového systému využívá v pokusech zkoumajících lidské zrakové vědomí, proto o něm budu vyprávět v příslušné kapitole.

76

Příklady poruch zrakového poznávání Poruchy zrakového poznávání se jen vzácně projevují v »čisté« podobě, jako je tomu v případě poruch vyvolaných u experimentálních zvířat. Obvykle je doprovázejí poruchy další. Přestože nejde o příliš vzácné poruchy, existuje ve světové literatuře jen poměrně malý počet dostatečně přesně a do všech podrobností, pokud možno opakovaně, vyšetřovaných pacientů.

Porucha zrakového rozlišování tvarů Pacientka D.F. ve věku pětatřiceti let utrpěla v důsledku otravy oxidem uhelnatým nezvratné poškození mozku. Neuropsychologické vyšetření provedené šest měsíců po otravě prokázalo, že D.F. nerozlišuje tvary předmětů ani jejich prostorovou orientaci bez ohledu na to, zda jsou tyto informace dány barvou podnětu, světelnou intenzitou, prostorovým umístěním nebo pohybem. D.F. nerozlišila čtverec od obdélníku. Vyšetření magnetickou rezonancí prokázalo zachovanou Brodmannovu oblast (BA) 17, poškozenou BA 18 a 19 oboustranně (viz obr. 14). Čelní, spánková ani primární zraková kůra postiženy nejsou. U paní D.F. bylo zjištěno nevědomé poznávání některých vlastností předmětů. Pacientka například není schopna prostorově orientovat kartu, kterou drží v ruce. Jakmile je před ní štěrbina napodobující vstup do poštovní schránky, D.F. do ní kartu bez obtíží zasune. Jestliže je požádána, aby uchopila předmět, který zrakově vědomě nerozlišuje, pak pohyb její ruky včetně prostorového uspořádání prstů odpovídá tvaru předmětu, po němž sahá. D.F. tedy zrakově vnímá a rozlišuje předměty i jejich prostorovou orientaci, aniž si je toho vědoma. Pacientka se naučila přesně uchopit kuchyňské potřeby, jejichž tvary zrakově nerozlišuje. Obtížně však rozhoduje, kterou část předmětu má vzít do ruky, nerozliší například rukověť. Jestliže se v pokusné situaci proměňuje jak velikost, tak prostorová orientace předmětu, který má uchopit, orientuje svou ruku dobře. Jestliže se však jedná o předmět, jehož prostorové uspořádání je křížové, takže D.F. nedokáže zjistit jeho základní prostorovou orientaci, pohyb své ruky ani uspořádání prstů k úchopu nedokáže dobře zvládnout. Nález svědčí pro omezenou schopnost pacientčina systému KDE? zpracovat některé druhy informací. V současnosti, mnoho let od otravy, dokáže

77

paní D.F. přesně, byť pomalu kopírovat jednotlivé, rozmanitě orientované linie. Na dotaz, jak to dokáže, odpověděla, že si nejprve představí, jak kopíruje prostorovou orientaci linie prstem, a teprve pak kreslí. Vědomě však mezi různě orientovanými čarami stále nerozlišuje. Zdá se tedy, že se D.F. naučila užívat představu pohybu. Pacient F.R.A. (77 let) po probuzení zjistil, že není schopen číst noviny. Výrazným nálezem byla neschopnost pojmenovat viděné statické předměty, zatímco »akce«, které na obrázcích viděl, například plavání, pojmenovával dobře. F.R.A. zrakově dobře rozlišoval čtverec od obdélníku, tvar písmene X i polohu bodu umístěného uprostřed čtverce. Tváře známých osobností rovněž rozlišoval dobře. Hlavní obtíží pacienta F.R.A. v každodenním životě byla porucha zrakového rozlišování předmětů. Jestliže měl pohybem prstu označit jednu pojmenovanou barvu ze čtyř možností, dělal chyby. Špatně poznával obrázky známých předmětů. Jakmile jejich označení uslyšel, bezpečně věděl, oč se jedná. Zrakově předváděné předměty neuměl pojmenovat. Objekty předváděné na obrázcích neuměl porovnat podle velikosti ani podle hmotnosti. Jakmile však uslyšel jejich slovní označení, rozlišoval je bezpečně. F.R.A. nechápal, že dva zrakově odlišné předměty, například obrázek lokomotivy z počátku století a obrázek současné rychlíkové lokomotivy, patří do stejné kategorie. Zobrazovací metody ukázaly poškození středních a spodních částí levého týlního laloku.

Porucha rozlišování barev Pacient M.S. byl pravděpodobně postižen virovým zánětem mozku. Důsledkem poškození zrakové kůry bylo poškozené rozlišování barev, výpad levé poloviny zorného pole, špatně zrakově poznával tváře a předměty. Řečové ani jazykové poruchy zjištěny nebyly. Vyšetření magnetickou rezonancí našlo oboustranné poškození spodních a vnitřních částí mozkové kůry na hranicích týlních a spánkových laloků. V levé hemisféře byla kůra týlního laloku zachovaná, poškozena však byla kůra pólu spánkového laloku a některých jeho dalších částí. V pravé hemisféře byly poškozeny stejné korové oblasti. Kromě toho byla zničena primární zraková kůra, což odpovídá za výpad levých polovin zorného pole. Pacient M.S.

78

není schopen rozlišit dvě velmi odlišné syté barvy. Na statickém vyobrazení však rozlišuje hranice mezi barvami od hranic achromatických oblastí, které se liší jasem, za předpokladu, že je jas barevných a nebarevných oblastí stejný. Jestliže je jas barevných a nebarevných ploch velmi rozdílný, jejich hranice nerozliší. Jakmile byly užity barevné plochy, jejichž barevná sytost byla nízká, pak jejich vzájemné hranice rovněž nerozlišil. M.S. bezchybně rozlišuje směr pohybu horizontální červené a zelené mřížky se stejným jasem. Z toho plyne, že M.S. rozlišuje barvy, aniž si jejich rozdíl uvědomuje.

Jak poznáváme a nepoznáváme tváře? V literatuře, která se zabývá tím, jak poznáváme a nepoznáváme tváře, což je porucha upoutávající lékaře a vědce už od roku 1844, se často cituje odstavec z pamětí lorda Davida Cecila: Pátý markýz ze Salisbury (několikrát byl ministerským předsedou Velké Británie) měl obtíže s rozlišováním tváří svých bližních, včetně vlastních příbuzných, jestliže je potkal za nečekaných okolností. Jednou stál v průběhu dvorní ceremonie za trůnem. Všiml si mladého muže, který se na něj usmíval. »Kdo je ten mladý přítel?« pošeptal sousedovi. »Váš nejstarší syn,« odpověděl soused.

Odborně se této poruše říká prozopagnozie, porucha poznávání tváří. Lidé stižení touto poruchou poznají, že se dívají na lidskou tvář, ale nepoznají, komu patří. Nepoznávají ani vlastní tvář v zrcadle. Dlouho byla tato porucha zkoumána jen anatomicky, vyšetřením mozku zemřelých lidí, o nichž bylo známo, že je stihla. Problémem těchto studií byl velmi různý rozsah postižení mozkové tkáně u různých pacientů, včetně rozdílů stranového postižení. Kromě toho poruchu poznávání tváří obvykle doprovázely i další poruchy, například porucha rozlišování barev, někdy i porucha orientace v prostoru. Diskuse, které části mozku odpovídají za poznávání tváří a jak to dělají, je víc než ostrá a trvá. Debatuje se v ní totiž o základní otázce kognitivní neurovědy, to je odvětví zkoumající poznávací funkce: je nějaká mozková oblast specializovaná na poznávání tváří?

79

Nebo jde o paralelně distribuovanou neuronální síť se zúženým profilem informačního chodu, přičemž se poškození tohoto profilu projeví tak výběrovou poruchou, jako je poznávání tváří? Slouží oblast mozkové kůry, která se tak nápadně aktivuje při poznávání tváří, i poznávání jiných předmětů? Jestliže slouží, jak je to možné? Do diskuse vstoupila i další základní teoretická otázka. Jestliže má mozek ovcí a primátů včetně lidí systém na poznávání tváří, lze tento systém považovat za modulus, tak jak jej chápou evoluční psychologové? Vzpomínáte si na metaforu švýcarského armádního nože? (viz obr. 6) Studie vyšetřující námahu mozku při poznávání tváří obvykle užívají zdravé dobrovolníky a nechávají je poznávat předměty, které se tvářím podobají, ale nejsou jimi, dále tváře známé a neznámé, kromě toho rozlišují na tvářích pohlaví. Také se jim předvádějí řetězy písmen a zrakově rozmanité povrchy předmětů. Záleží i na tom, jaký má obrázek sledované tváře citový výraz a kam směřuje její pohled, dívá-li se přímo na pozorovatele nebo stranou, užije-li se k identifikaci tváře její jméno a podobně. Poznávání tváří aktivuje korové oblasti spodních vnitřních částí týlního a temenního laloku pravé hemisféry víc než korové oblasti hemisféry levé. Tváře totiž aktivují pravý gyrus fusiformis (viz obr. 22) víc než levý. Užijí-li se k rozlišování řetězce písmen neboli fonty, je míra aktivace tohoto mozkového závitu stranově opačná. Vědci někdy označují korové místo, které se při rozlišování tváří namáhá zvlášť významně, zkratkou FFA (fusiform face area, tvářová oblast kůry gyrus fusiformis). Odlišuje se od aktivity blízce sousedícího místa mozkové kůry, které se nápadně namáhá při poznávání míst – parahippocampal place area, PPA, oblast gyrus parahippocampalis rozlišující místa, zejména exteriéry a interiéry, o něco méně budovy, nejméně se aktivuje při poznávání tváří. Činnost oblastí FFA a PPA se užívá při pokusech cílených na vztah mozku a zrakového vědomí, proto o ní bude zmínka v kapitole o sebeuvědomování (obr. 25). Sémantické informace, v tomto případě odlišování známé tváře od tváře neznámé na základě známého jména, aktivují síť počínající pólem spánkového laloku a končící na hranici temenního a týlního laloku levé hemisféry.

80

Obr. 25. Přibližná poloha korových oblastí FFA a PPA.

1

2

Neurony FFA (fusiform face area) jsou »vyladěné« na poznávání tváří. Aktivují je však i jiné signály. Neurony PPA (parahippocampal place area) jsou »vyladěné« na poznávání budov, jejich činnost však zvyšují i další signály. Korové oblasti FFA a PPA nejsou »centra« poznávání tváří a budov, ale strategicky významné uzly neuronálních sítí. Důsledkem jejich narušení je poškozené poznávání tváří a budov. 1 – PPA, 2 – FFA.

Spor o existenci »tvářového modulu« – evoluční psychologové jsou přesvědčeni, že existuje, řada dalších vědců má opačný názor – trvá. Pokusy přinášejí buď smíšené výsledky, nebo si je obě školy vykládají po svém. Jak taková debata probíhá? Například: tvář je složitý zrakový podnět. Jestliže by existoval specifický »tvářový modulus«, měla by se jeho činnost odlišovat při poznávání tváří a těch složitých zrakových podnětů, které tvářemi nejsou. Zjistilo se, že při jistém uspořádání pokusu tomu tak není. Jiný pokus se zaměřil na chovatele psů. Ti rozeznávají »tváře« svých psů – laici je nerozlišují. Otočení psích »tváří« o 180 stupňů způsobilo, že se při jejich rozlišování dopouštěli chovatelé stejného počtu chyb jako laici. Takže činnost »tvářového modulu« by nemusela být specifická. Námitka říká, že tváře nejčastěji sledujeme v obvyklé neboli kanonické poloze. Číst text vzhůru nohama nebo v nějakém neobvyklém úhlu také dá víc práce a nese s sebou větší počet chyb. Neurologové popsali farmáře, který v souvislosti s poškozením mozku přestal poznávat »tváře« svých krav, zatímco poznával tváře svých bližních,

81

a jiného farmáře, jehož porucha byla opačná: poznával tváře svých krav, zatímco tváře svých bližních poznávat přestal. Je znám pacient, jenž přestal poznávat tvář své rehabilitační pracovnice. Právě v průběhu rehabilitace jej postihla cévní mozková příhoda. Pro existenci vrozeného »tvářového modulu« svědčí zkušenosti dětských a vývojových psychologů. Bdělé nejmenší děti se ve velmi krátké době po porodu orientují ve směru matčiny tváře, zejména sledují směr jejího pohledu a citový výraz v její tváři. Odvrácený pohled a »ledová tvář« děti stresují.

Navigace Staršího pána, kterého jsem roky potkával v místě, kde bydlím, žil totiž v nedalekém domě, jsem na ulici zastihl vyděšeného, jak se bezradně rozhlíží kolem sebe. »Pomozte mi, prosím,« řekl, »vůbec nevím, kde jsem.«

Správná navigace je u zvířat věcí života a smrti. U lidí jí může být také. Jeden z nejzávažnějších příznaků Alzheimerovy nemoci, tak časté ve stáří, je bloudění. Nemocní nemohou najít cestu domů, bloudí v ulici, kde prožili celý život, začnou bloudit i ve vlastním bytě. Lidé i některá zvířata, například velryby, navigují dvěma základními způsoby. Pilotáž je navigace, při které navigátor určí svou polohu a směr pohybu ve vztahu k viditelným milníkům, například ve vztahu k budovám, horám nebo jiným nápadným místům, k tomu se dá užít i mapa. Výpočetní navigace se užívá v místech, kde milníky nejsou, to může být například v polárních krajích nebo na moři. Změna polohy a směr pohybu se určují ze vztahu rychlosti nebo zrychlení pohybu v čase. Pokusy ozřejmující lidskou neuronální navigační síť užívají zdravé dobrovolníky, kteří se naučí topografii virtuálního města. Poté v průběhu vyšetřování funkční zobrazovací metodou, která sleduje činnost jejich mozku, vyhledávají známá místa. Niterná reprezentace prostorových vztahů v našem okolí je dvojí: v prvním případě ji určujeme podle zevních milníků ve vlastním bytě, ve městě nebo v krajině. Souřadnice, které přitom užíváme, se týkají zevního

82

Obr. 26. Řez mozkem v čelní rovině. P

H

Pravostranná hipokampální formace (H) se podílí na »vypočítávání« exocentrické reprezentace prostoru, orientuje ve vztahu k zevním milníkům. Pravostranná temenní kůra (P) »vypočítává« egocentrickou reprezentaci prostoru, orientuje ve vztahu k »já«, které lidé v tomto případě umísťují do hlavy nebo do středu hrudníku. Poškození obou oblastí bez ohledu na příčinu způsobí poruchu navigace, orientace v prostoru. Velmi charakteristické je to například při Alzheimerově nemoci

světa. Tomu se říká exocentrická reprezentace. Ve druhém případě vztahujeme tyto souřadnice k vlastnímu tělu. V tomto případě jde o reprezentaci egocentrickou. Pokusy dokládají, že exocentrickou reprezentaci určuje kůra nejvnitřnějších částí spánkového laloku pravé hemisféry – pravá hipokampální formace. To je vývojově stará oblast mozku, která slouží k orientaci v prostoru, včetně prostorové paměti i u pokusných krys. Egocentrická reprezentace namáhá dolní část pravé temenní kůry, kromě ní řadu dalších mozkových korových oblastí, protože se na egocentrické reprezentaci podílí řada odlišných smyslových informačních vstupů, nejen zrak. Z těchto zjištění plynou předpovědi: narušení pravostranné hipokampální formace povede k poruše exocentrické reprezentace. Narušení pravostranné dolní temenní kůry povede k poruše egocentrické reprezentace. V obou případech budou mít nemocní potíže s orientací v prostoru (obr. 26).

83

Neurologické zkušenosti předpověď potvrzují. Jedna z prvních oblastí mozku, kterou ničí Alzheimerova nemoc, je právě hipokampální formace. Jedním z prvních příznaků této nemoci jsou poruchy paměti, včetně paměti prostorové. Současný výzkum prokázal u lidí čtyři druhy prostorové dezorientace, které se liší klinicky, stejně jako místem, kde tito lidé mají poškozený mozek. Například při egocentrické dezorientaci nemocní ukáží ve směru předmětů, na které se dívají, jakmile však zavřou oči, už to nesvedou. Právě tito nemocní nejsou schopni najít cestu ve známém prostředí. Všichni tito nemocní mají poškozené buď oba temenní laloky, nebo zadní část pravého temenního laloku. Vědci debatují o tom, zda je topografická dezorientace poruchou poznávání nebo poruchou prostorové paměti. Přesné odlišení totiž může být obtížné. V některých případech však jde jednoznačně o poruchu poznávání, nikoli o poruchu paměťovou.

Zrakové představy Dokážeme si zrakově představit, a to s očima zavřenýma i otevřenýma, předměty a jevy, které jsme viděli, a v nějaké míře i ty, které jsme neviděli. Jestliže jde o předmět, který jsme viděli opakovaně a pamatujeme si jej přesněji, bývá i zraková představa dost přesná. Zkuste si představit mravence nebo slunéčko sedmitečné na špičce vlastního prstu. Chcete-li, můžete si je v představě »zvětšit«, jako byste si je prohlíželi lupou.

O tom, které části zrakového mozku odpovídají za zrakové představy, se vede podobná debata jako o částech mozku, jejichž činnost podmiňuje poznávání tváří. Pokusy využívající funkční zobrazovací metody ukazují přesvědčivě, že se v průběhu zrakových představ aktivují stejné části zrakového mozku, které se namáhají při zpracovávání zrakové informace přicházející ze zevního světa. Sporné je, zda se při zrakových představách namáhají i »rané« zrakové oblasti, ty, do nichž přichází zraková informace ze zevního světa ponejprv, zejména oblast V1 neboli primární zraková kůra.

84

Rozsah námahy zrakového mozku v průběhu zrakových představ je náramný. Pozitronová emisní tomografie v jednom experimentu ukázala, že se při zrakovém vnímání a při zrakových představách namáhá celkem čtrnáct mozkových oblastí. Dvě z nich se namáhají jen při vnímání, nikoli v průběhu představ. Pět z nich se namáhá v průběhu představ, nikoli v průběhu vnímání. Z toho plyne, že se dvě třetiny těchto oblastí namáhají jak v průběhu zrakového vnímání, tak v průběhu zrakových představ. Není tedy divu, že byli objeveni pacienti, kteří zrakově nepoznávají předměty, ale umějí si je zrakově představit, a naopak jiní nemocní, kteří zrakově předměty poznávají, ale představit si je neumějí.

Mentální rotace Mentální rotace bývají oblíbenou součástí testu neslovní prostorové inteligence. Vyšetřovaným lidem se například předvádějí dva prostorově různě složité předměty připomínající útvary sestavené ze stavebnice Lego, případně rotují obrazce s tvary velkých písmen, třeba G, F, P, R, nebo číslice. Pak jsou lidé požádáni, zda by je ve své představě otočili. Úkolem je zjistit, zda jsou předměty po otočení totožné, nebo zda je jejich poloha zrcadlová. U všech vyšetřovaných lidí zvyšují tyto úlohy námahu temenních korových oblastí, téměř u 90 % se k tomu přidává zvýšená námaha středního závitu čelního laloku, kromě toho se u většiny lidí namáhají i některé zrakové oblasti a oblasti odpovídající tělesnému čití. Zajímavé je, že se u části vyšetřovaných zvýšila i aktivita řečových korových oblastí. Zřejmě si při řešení úlohy pomáhají »v duchu« slovně. Pohyb při mentální rotaci přirozeně aktivuje zrakové »centrum« pohybu – oblast V5 (viz obr. 23).

85

Slyším šelest motýlího křídla i řev tryskového motoru Sluchové čidlo, Cortiho orgán, se skrývá v části vnitřního ucha, která se jmenuje hlemýžď. Kmitání jeho kapaliny rozechvívá membránu, na které sedí jeho málo početné, citlivé a přitom dost odolné, nenahraditelné vláskové buňky. Převod sluchové informace do mozku prostřednictvím podkorových sluchových oblastí a sluchové části thalamu je podstatně složitější, než je tomu v případě zrakové informace. Některé školy popisují pět, jiné až padesát podkorových sluchových oblastí. Pomáhají zpracovávat různé fyzikální aspekty zvuku. Oblíbeným pokusným modelem pro výzkum sluchu zvířat jsou sovy a netopýři. Primární sluchová kůra tradičně označovaná jako Brodmannova oblast (BA) 41, nověji A1 (A = auditory), kryje zadní a vnitřní plochu příčně uloženého Heschlova závitu na horní ploše horního spánkového závitu. Kolem ní je sekundární neboli asociační sluchová kůra, BA 42 čili A2 (obr. 27). Současné metody prokázaly složité propojení sluchové kůry s ostatními částmi mozku, zejména s různými místy kůry předních částí čelních laloků mozku. Tato propojení zajišťují například pohyby očí za zdrojem zvuku, zpracovávání sluchových informací v pracovní paměti, o níž bude v kapitole zabývající se pamětí, i s oblastmi, které se podílejí na zpracování emocí a motivace, jakož další oblasti, které se podílejí na identifikaci předmětů. Opět – nejde o »centra«, ale o strategické uzly neuronálních sítí neboli zúžené profily informačního toku.

A

B

C

Obr. 27. Funkční mapování sluchové kůry u dvou lidí (Leibnizův neurobiologický ústav). Sloupec A: označuje hranice jednotlivých anatomických oblastí: HG – Heschlův závit (na jeho zadní straně je primární sluchová kůra), PT – planum temporale (navazuje na primární sluchovou kůru, je významné pro rozlišování řečových zvuků od zvuků neřečových); sloupec B: T1–T3 jsou různé funkční »zóny« sluchové kůry; sloupec C: individuální rozdíly zastoupení jednotlivých sluchových korových oblastí.

86

Oboustranné poškození sluchových korových oblastí nebo jejich zapojení způsobí některou z centrálních (myšleno mozkových) sluchových poruch. Dají se rozlišit vyšetřením, při němž se zkoumá, jak lidé chápou řeč, jak jsou ji schopni opakovat, jak chápou neřečové zvuky, jak sami mluví, zda chápou čtený text, jak citlivý je jejich sluch. Například člověk postižený čistou slovní hluchotou špatně chápe řeč a není s to ji opakovat, zato pozná, že slyšený zvuk je kapající kohoutek nebo brnkající kytara. Při sluchové agnozii nerozliší ani řeč ani neřečové zvuky.

Na co je hudba? Hudba se v současné době chápe jako lidský vývojový stupeň předlidského zpracovávání sluchových informací. Spory o vývoj hudby jsou značné. Jeden z názorů má dokonce za to, že hudba adaptivní hodnotu nemá a je vedlejším produktem vývoje jiných systémů, například právě jazyka. Opačný názor tradovaný od Darwinových dob dokazuje, že tvorba hudby je způsob, jak ovlivňovat možné sexuální partnery, jimž muzikanti, zpěváci nebo tanečníci ukazují kvality svého mozku, a tím nepřímo i svých genů. Vysokou míru hudebního nadání mají jen někteří lidé, je těžké ho předstírat, je náročné a velmi ceněné. Hudební taktiku k získání partnerů užívají obě pohlaví: vzpomeňme na sirény a Odyssea, jenž svým námořníkům zalil uši voskem a sám se nechal přikovat ke stožáru. Významnější by mohla být hudba pro skupinovou soudržnost. Hudba je podkladem tance, náboženských rituálů, ceremonií všeho druhu, včetně zvuku bubnu užívaného při pochodu do bitvy. Jinak řečeno – posiluje vazbu mezi jedinci. Předpokládá se, že podkladem takové vazby mohl být mateřský zpěv a »maminkovština«, to jsou slůvka a zvuky, jimiž milující matky, tety a babičky oslovují nejmenší děti. Efektem »maminkovštiny« je emoční infekce, sklon automaticky napodobovat a synchronizovat svou vokalizaci a pohyby s vokalizací a pohyby druhého jedince a posléze se sblížit emočně. Zvukové intervaly a poměry frekvencí umožňují harmonický zpěv, pravidelnost hudby podněcuje

87

motorickou synchronizaci. Obě tyto vlastnosti podněcují sborový zpěv a tanec. Hudba proto má adaptivní význam zejména pro lidskou skupinu, pomáhá překonat lidskou individualitu v její prospěch. Otázky spjaté s evolucí hudby jsou podobné otázkám spjatým s evolucí jazyka: 1. Jaká je vrozená znalost hudby předcházející jakékoli hudební zkušenosti? Tato otázka zkoumá existenci vrozených omezení hudby, které by se podobaly vrozeným omezením řeči a jazyka a byly nezávislé na hudební zkušenosti dané kultury. Této možnosti nasvědčuje existence některých univerzálních transkulturálních znaků hudby, například stupnic blízkých oktávě. Nemusí se však jednat o vymezující podmínky hudby, ale o vrozené meze vnímání a paměti. 2. Jak se tento původní stav proměňuje učením na »zralý« stav hudebního vědění? Do rámce této druhé otázky spadají další dvě otázky: – Existuje kritické období, neboli otisková perioda, hudebního vnímání a chápání, v jejímž průběhu, mají-li se vyvinout hudebně specifické percepční schopnosti, musí být dítě vystaveno hudebním podnětům – opět analogicky, jako je tomu v případě řeči a jazyka? – Existuje problém »chudoby podnětu«, jenž je opět stejný v případě hudby, jako je tomu v případě jazyka? Jinak řečeno: stačí jen omezené množství hudebních podnětů omezeného rozsahu k tomu, aby se na základě vrozeného systému plně vyvinulo hudební vnímání? 3. Jaká je evoluční historie iniciálního stavu a procesů vývoje hudební dovednosti? Tato třetí otázka zkoumá fylogenezi a adaptační vlastnosti hudby, týká se tedy vztahu hudby a sociálního mozku v užším slova smyslu.

Muzikanti a hudební laici Velmi zajímavé a složité výsledky přináší vyšetřování činnosti sluchového mozku u muzikantů a hudebních laiků. Rozdíly, někdy dramatické, jsou samozřejmě do nějaké míry dány (neznámým) genetickým pozadím – hudební talent se v rodinách obvykle dědí. Do značné míry jsou však podmíněny učením, tedy zevními vlivy – vybavíte si, jak jsem vyprávěl o plasticitě mozku?

88

U hudebních laiků i muzikantů aktivuje naslouchání melodiím v porovnání s poslechem nehudebních zvuků pravý horní spánkový závit a pravou týlní kůru. Rozlišování výšky tónu zvyšuje v porovnání s pasivním nasloucháním pravý čelní lalok. Zároveň tlumí levou primární sluchovou kůru. Nutnost zapamatovat si část melodie aktivuje v porovnání s pasivním poslechem zejména pravý čelní a spánkový lalok, kromě nich řadu dalších oblastí mozku. Rozdíly mezi hudebními laiky a trénovanými muzikanty se projeví zejména při zpracovávání náročných hudebních úloh.

Poslouchám-li Rachmaninova, mrazí mne v zádech Také vás při některé hudbě mrazí v zádech? Buší srdce a svírá vás v krku nebo na hrudníku? Tohle mrazení v zádech je vysoce charakteristická odpověď, která se u některých lidí při poslechu stejné hudby opakuje. Jak tomu odpovídá činnost mozku? Deset mladých muzikantů, polovina žen, polovina mužů, kteří řekli, že je při poslechu stejné části hudební skladby vždy mrazí v zádech, souhlasili s pokusem. U jednoho z nich spouštěl mrazení Rachmaninovův klavírní koncert, u jiného Barberovo Adagio – vyšetřovaní si hudbu, která na ně tak náramně působila, určili sami. A pak ji několik desítek sekund poslouchali. Kromě ní poslouchali i kontrolní hudbu, při jejímž poslechu je v zádech nemrazilo, dále druh jednotvárného šumu a také ticho. Vědci přitom snímali stavbu jejich mozku magnetickou rezonancí, která ji ukazuje ve třech rozměrech. To je důležité, protože velikost a tvar částí mozku různých lidí se odlišují podobně, jako třeba velikost a tvar různých částí jejich obličejů. A současně snímali metodou, které se říká pozitronová emisní tomografie, kde a jak se činnost mozku vyšetřovaných lidí zvyšuje, nebo snižuje. Bylo tedy možné přesně přenášet funkční mapy – jejich záznamy se podobají mrakům rychle letícím na nebi – přesně do těch statických trojrozměrných anatomických map, kam patřily. Současně se snímala rychlost srdeční akce, napětí ve svalech i rytmus dýchání, protože i tyto funkce se při intenzivnějších emocích a pocitech mění – na čem by byly založeny »detektory lži«?

89

Na co se přišlo? Intenzivně příjemnému pocitu z hudby, spouštěnému zcela individuálním podnětem, tak příjemnému, hlubokému a vzrušujícímu, že se projevuje mrazením v zádech, odpovídá u všech lidí zvýšení nebo snížení činnosti všech oblastí mozku, jejichž činnost mění to, čemu psychologové říkají motivace, odměna, emoce a emoční nabuzení. Jsou ve vývojově starých částech mozku, jimž se společně říká kmen (máme jej společný s rybami), stejně jako v hlubokých částech mozku, které máme společné s plazy, ve vývojově velmi mladých, které máme společné s našimi nejbližšími příbuznými, například se šimpanzi, a nakonec i v těch, které mají výlučně lidé. Stejné oblasti mozku probouzí a tlumí potřeba jídla, sexuální interakce (a drogy) – a nasycení těchto potřeb. Kořeny hudby jsou, podobně jako kořeny jazyka, zřejmě něco daleko staršího, než jsme my. Sahají do hlubin asi tak 600 milionů let. Proč ne – stačí si poslechnout hudební zvuky hmyzu, žab, ptáků, velryb… Ale to není všechno.

Hudba mluví V něčem se velmi podobá jazyku. Předává sémantické významy. Představte si, že si telefonicky objednáváte taxi, aby vás odvezlo na letiště. Slova vašich vět nesou významy. Druhá strana dokáže za běžných okolností odlišit řečové zvuky od neřečových, dekódovat zvuky odpovídající slovům, pochopit jejich smysl a chovat se podle toho. Kdybyste místo toho do telefonu pustili nepřipravenému posluchači kousek hudební skladby, taxík by nepřijel. Přesto mnoho hudebních skladeb sémantické významy sděluje, příkladem mohou být vůdčí motivy Wagnerových oper, stejně jako symfonické básně, stačí si připomenout Smetanovu Vltavu. Jinak řečeno – některé hudební pasáže oslovují sémantickou paměť našeho mozku podobně jako slyšené nebo čtené věty, tedy podobně jako jazyk. Přečteme-li si větu »člun pluje po jezeře«, aktivují její slova v řečových a jazykových (i dalších) oblastech mozkové kůry celou sémantickou síť, například slova proud, řeka, bouře, vlna, ryba a mnoho dalších.

90

V průběhu experimentu tohoto druhu můžete posluchačům říci třeba větu »Piji kávu s cukrem a smetanou« a vzápětí jim říci sémanticky příbuzné a sémanticky nepříbuzné slovo: »mléko«, »auto«. Jakmile se v mozku cokoli děje, mění se jeho elektrická činnost. Tu je možné snímat. Záznam elektrické odpovědi mozku v průběhu některých činností, například poznávání, je charakteristická křivka. Běží v čase, jenž se v milisekundách měří od podnětu, má kladné a záporné vrcholy, jejichž výška se také dá měřit. Jedna ze složek křivky se objevuje 400 milisekund po podnětu, je negativní, označuje se proto N400. Zjistilo se, že právě tato část křivky odpovídá sémantickým vztahům mezi slovy. Jestliže jsou slova sémanticky nepříbuzná, v našem příkladu jde o slovo »auto«, je část křivky podstatně negativnější. N400 je nástroj zkoumání sémantických vztahů mezi slovy. Vědce napadlo vyzkoušet N400 i pro muziku. Dobrovolníci proto poslouchali slovní podněty a potom slova, která jim byla sémanticky příbuzná nebo nepříbuzná. Kromě nich poslouchali úryvky hudby, po nichž z nabídky pěti slov volili ta, o nichž si mysleli, že jsou hudbě sémanticky příbuzná. Podle očekávání se zjistilo, že sémanticky nepříbuzná slova podstatně prohlubují N400 v případě slovního podnětu. Objevem bylo, že ji podobně prohlubují v případě hudebního podnětu. Jinak řečeno: hudební podnět oslovuje sémantický systém našeho mozku. Jestliže tedy lidé říkají, že na ně hudba mluví, vědí, co říkají.

Amúzie, porucha rozlišování hudebních zvuků Amúzie je porucha rozlišování hudebních zvuků v důsledku poškození mozku. Jde o poškození s mnoha složkami. Poměrně vzácní, nicméně velmi přesně popsaní pacienti při této poruše přestanou například rozlišovat melodie, které znali, přestanou rozlišovat výšky tónů, nepoznají neznámé nápěvy, ale mohou je poznat na základě jejich rytmu, někdy k tomu špatně rozlišují citovou stránku řeči, špatně rozlišují hlasy lidí, které znali, ale běžné zvuky z prostředí rozlišují dobře. Nemocní mají poškozené přední části sluchové asociační kůry objímající jako druh opasku primární sluchovou kůru, kromě toho bývají i další korová poškození.

91

Pacienti C.N., G.L. – příklady amúzie Podrobné vyšetření dvou případů amúzie (C.N., pětatřicetiletá žena, G.L., jednašedesátiletý muž) dokazují společné a individuální příznaky. U obou pacientů se vyskytly následující poruchy: 1. přestali rozlišovat melodie, které znali; 2. nebyli s to rozlišit neznámé nápěvy na základě jejich melodie, přestali tudíž rozlišovat výšky tónů; 3. neznámé nápěvy však byli schopni rozlišit na základě jejich rytmu; 4. normálně rozlišovali zvuky ze svého prostředí; 5. špatně rozlišovali citovou stránku řeči, prozódii; 6. špatně rozlišovali hlasy lidí, které znali, ale běžné zvuky z prostředí rozlišovali dobře; 7. měli poškozené přední části sluchové asociační kůry. Pacientka C.N., nikoli pacient G.L., nadto trpěla sníženým rozlišováním výšky tónů a intervalů při rozlišování neznámých hudebních sekvencí, přestala rozlišovat zvuky hudebních nástrojů, špatně rozlišovala hlasy neznámých lidí. Pacient G.L., nikoli pacientka C.N., rozlišoval výšky tónů a intervaly při rozlišování neznámých hudebních sekvencí dobře, mluvené řeči rozuměl dobře, dobře rozlišoval hlasy neznámých lidí.

Pacientka I.R. – hudební agnozie Čtyřicetiletá pacientka I.R. trpí rovněž amúzií bez afázie (to je porucha řeči). Postihlo ji poškození obou spánkových laloků a pravého čelního laloku. Je pravačka. Přes poměrně rozsáhlé poškození levého spánkového laloku jsou její řečové funkce téměř nedotčené s výjimkou poruchy artikulace. Má lehkou poruchu krátkodobé a dlouhodobé paměti. Její hlavní potíží je amúzie. Melodie, které dobře znala, není schopná identifikovat a rozlišit. Podobně není schopna rozlišit nebo se naučit melodie nové.

92

Toto je pouze náhled elektronické knihy. Zakoupení její plné verze je možné v elektronickém obchodě společnosti eReading.