Az eredeti mű címe:

David Eagleman:

Livewired

Vintage Books, New York, 2021

Fordította: Dr. Both Előd

Lektorálta: Takács Endre

Borítóterv: Rafaela Romaya

LIVEWIRED – Copyright © David Eagleman, 2020 – All rights reserved

Hungarian translation © Dr. Both Előd, 2023

Hungarian edition © Akkord Kiadó, 2023

Minden jog fenntartva. A könyv bármely részlete csak a kiadó előzetes engedélyével használható fel.

Kiadja az Akkord Kiadó Kft.

Felelős kiadó: Földes Tamás

Felelős szerkesztő: Várlaki Tibor

Szerkesztette: Oláh Judit

Tördelés, tipográfia: Schwarczenberger Helga

ISBN 978-963-566-499-3

akkord.hu

Elektronikus verzió v1.0

1

AZ ELEKTROMOS ÉLÕ SZÖVET

A félagyú gyermek

Az élet másik titka

Ha hiányzik az eszközöd, hozd létre!

A szüntelenül változó rendszer

2

CSAK ADD HOZZÁ A VILÁGOT

Hogyan növesszünk jobb agyat?

Tapasztalatokra szükség van

A természet kockázatos szerencsejátéka

3

ODABENT AZ ODAKINT TÜKRÖZÕDIK

A Silver Springs-i majmok esete

Lord Horatio Nelson jobb karjának utóélete

Az idõzítés a legfontosabb

A gyarmatosítás fáradságos vállalkozás

Minél több, annál jobb

Elkápráztató sebességgel

Mi köze az álmodásnak bolygónk forgásához?

Amint kívül, úgy belül

4

A BEMENETHEZ ALKALMAZKODVA

A Krumplifej diadalmas technológiája

Érzékszervek cseréje

Ami csak egyetlen dologhoz ért

A szem hangolása

Hasznos rezgések

A perifériák teljesítményének fokozása

Új érzékszervek ígérete

Elképzelünk egy új színt

Készen áll egy újfajta érzékelésre?

5

HOGYAN LEHET JOBB TESTET SZEREZNI?

Felemeli-e kezét az igazi doktor Ock?

Nincs szabványos tervrajz

A motor babrálása

A motoros kéreg, a mályvacukor és a Hold

Önkontroll

A játékszerek mi magunk vagyunk

Egy agy, végtelenül sok testterv

6

LÁTSZIK, MI A FONTOS

Perlman és Ashkenazy motoros kérge

A táj kialakulása

Makacsság

A felségterületek változtatásának lehetõsége

A digitális bennszülöttek agya

7

MIÉRT CSAK A SZAKÍTÁSKOR ISMERI FEL A SZERELEM SAJÁT MÉLYSÉGÉT?

Ló a folyóban

Láthatatlanná tesszük a várhatót

Várt és váratlan

A fény felé. Vagy a cukor, vagy az adatok felé

Készenlétben várjuk a váratlant

8

EGYENSÚLYOZÁS A VÁLTOZÁSOK PEREMÉN

Amikor a terület eltûnik

Hogyan oszthatók szét egyenletesen a drogkereskedõk?

Hogyan terjesztik ki a neuronok saját közösségi hálójukat?

A jó halál elõnyei

A rák félresiklott plaszticitás lehet?

Az agy dzsungelének megõrzése

9

MIÉRT NEHÉZ AZ ÖREG KUTYÁT ÚJ TRÜKKRE TANÍTANI?

Egy újszülött a sok közül

Az érzékeny idõszak

Az ajtók különbözõ sebességgel záródnak

Még sok év után is változik

10

EMLÉKSZEL, AMIKOR

Beszélgetés jövõbeli énünkkel

A memória ellensége nem az idõ, hanem az egyéb emlékek

Az agy egyes részei más részeket tanítanak

Túl a szinapszisokon

A különbözõ idõskálák virágfüzére

Az emlékezés sokfélesége

A történelem által módosítva

11

A FARKAS ÉS A MARSJÁRÓ

12

ÖTZI RÉG ELVESZETT SZERELME

Mi magunk alakítjuk magunkat

Köszönetnyilvánítás

Jegyzetek

1 Az elektromos élõ szövet

2 Csak add hozzá a világot

3 Odabent az odakint tükrözõdik

4 A bemenethez alkalmazkodva

5 Hogyan lehet jobb testet szerezni?

6 Látszik, mi a fontos

7 Miért csak a szakításkor ismeri fel a szerelem saját mélységét?

8 Egyensúlyozás a változások peremén

9 Miért nehéz az öreg kutyát új trükkre tanítani?

10 Emlékszel, amikor

11 A farkas és a marsjáró

12 Ötzi rég elveszett szerelme

További irodalom

Mutató

AZ ILLUSZTRÁCIÓK FORRÁSAI

A SZERZÕ

Minden ember a lehetőségek sokaságának ígéretével születik, de egyetlen életút lezárásaként hal meg.

(Martin Heidegger)

1

AZ ELEKTROMOS ÉLŐ SZÖVET

Képzeljük el a következő helyzetet: ahelyett, hogy egy kétszáz kilogrammos járművet küldenénk a Marsra, csupán egyetlen, akkora gömböt juttatnánk oda, amelyik elfér egy gombostű fején. A körülötte lévő források energiáját felhasználva a gömb a hasonló gömbök változatos sokaságává osztódik. A gömbök egymásba kapaszkodnak, és különböző tulajdonságokat mutatnak: kerekek, lencsék, hőmérséklet-érzékelők lesznek belőlük, végül kialakul egy teljes belső irányítórendszer. Földbe gyökerezett lábbal figyelnénk, ahogy kifejlődik ez a rendszer.

Elég ellátogatnunk egy bölcsődébe, hogy lássuk, hogyan működik ez a fejlődés. Látni fogjuk a síró csecsemőket, akik egyetlen, mikro szkopikus méretű, megtermékenyített petesejtként kezdték az életüket, most pedig kész emberekké fejlődnek, akik bőségesen el vannak látva fotondetektorokkal, ízületekkel többszörösen összekapcsolt végtagokkal, nyomásérzékelőkkel, vérpumpákkal és olyan gépekkel, amelyek a környezetükben található energiát hasznosítják.

Mégsem ez a legjobb az emberekben; van valami ennél is meghökkentőbb. Gépeink nincsenek előre teljesen beprogramozva, hanem a világgal létrejövő kapcsolataik révén alakítják ki önmagukat. Ahogy növekszünk, folyamatosan átírjuk agyunk áramköreit, hogy kezeljük a kihívásokat, kihasználjuk a lehetőségeket és megértsük a bennünket körülvevő társadalmi struktúrákat.

Fajunk sikeresen elfoglalta a világ minden szegletét, mert mi jelenítjük meg annak a trükknek a legmagasabb szintjét, amelyet a természet felfedezett: ne írjuk előre tele az agyat, hanem csak állítsuk össze az alapvető építőelemeit, és dobjuk be az élet mély vizébe. A csecsemő végül abbahagyja a sírást, körülnéz, és befogadja az őt körülvevő világot. Saját magát a környezetéhez alakítja. Mindent magáévá tesz, a helyi nyelvtől kezdve a tágabb kultúrán át a globális politikáig. Továbbviszi azok hitét és elfogultságát, akik felnevelik. Minden kedves emléke, minden megtanult lecke, minden csepp információ, amelyet magába szív – mindezek folyamatosan alakítják az áramköreit, miáltal olyasvalami fejlődik ki benne, amit soha nem terveztek meg előre ilyenre, hanem a körülötte lévő világot tükrözi.

Könyvemben megmutatom, hogyan módosítja agyunk szüntelenül saját huzalozását, és mit jelent ez életünk és jövőnk szempontjából. Eközben számos kérdés szolgál útjelző fényként történetünkhöz. Miért látták az emberek az 1980-as években (és csakis az 1980-as években) enyhén piros árnyalatúnak a könyvoldalakat? Miért nincsenek karjai a világ legjobb íjászának? Miért álmodunk, és mi köze van ennek a Föld forgásához? Miben hasonlít a drogelvonás egy összetört szívre? Miért nem az idő az emlékek ellensége, hanem a más emlékek? Hogyan tanulhat meg egy vak ember a nyelvével látni, vagy egy siket a bőrével hallani? Lehet, hogy egyszer kiolvashatjuk egy ember életének fontosabb részleteit az agysejtek erdejébe vésett mikroszkopikus struktúrából?

A FÉLAGYÚ GYERMEK

Miközben Valerie S. dolgozni készült, hároméves fia, Matthew, összeesett.1 Az anya nem tudta magához téríteni a kisfiút. A gyerek ajkai elkékültek.

Valerie pánikba esett, és felhívta férjét. „Miért engem hívsz?” – ordította a férfi. „Hívj inkább orvost!”

A gyermeket kórházba szállították, ahol vizsgálatok hosszú sorát végezték el. A gyermekorvos azt javasolta, hogy ellenőrizzék Matthew szívét. A kardiológus szívmonitort helyezett fel, amelynek csatlakozóit Matthew minduntalan kihúzta. A vizsgálatok egyike sem talált semmilyen különösebb rendellenességet. Az ijesztő eszméletvesztést egyszeri eseménynek vélték.

Legalábbis így gondolták. Egy hónappal később, evés közben Matthew arca furcsa kifejezést öltött. A szeme tágra nyílt, jobb karja megmerevedett, a feje fölé emelkedett, és a gyermek körülbelül egy percig semmire sem reagált. Valerie ismét az orvosokhoz rohant vele; de ezúttal sem tudtak egyértelmű diagnózist felállítani.

Másnap ugyanez megismétlődött.

Egy neurológus olyan sapkát helyezett Matthew fejére, amelybe elektródákat erősítettek, hogy megmérjék agyi aktivitását, és ekkor talált rá az epilepszia árulkodó jeleire. Matthew-nak epilepsziás rohamai voltak.

A gyógyszerek segítettek ugyan, de csak átmenetileg. Hamarosan Matthew egy sor kezelhetetlen rohamot élt át, amelyek először óránként, majd negyvenöt percenként, később harmincpercenként követték egymást – éppúgy, ahogyan a vajúdás során egyre rövidebb időtartamok telnek el a szülő nő méhösszehúzódásai között. Nemsokára kétpercenként érték a gyereket a rohamok. Valerie és férje, Jim, minden alkalommal, amikor egy-egy ilyen sorozat elkezdődött, a kórházba rohantak Matthew-val, akit napokig-hetekig bent tartottak. A sokadik eset után a szülők megvárták, amíg az „összehúzódások” gyakorisága elérte a húszperces határt, majd előre értesítették a kórházat, beültek a kocsiba, útközben vettek némi ennivalót Matthew-nak a McDonald’sban.

Matthew közben megpróbálta a rohamok között élvezni az életet.

A család évente tízszer jelentkezett be a kórházba. Ez a gyakorlat három évig folytatódott. Valerie és Jim gyászolni kezdték egészséges gyermeküket – nem azért, mert meg fog halni, hanem azért, mert már soha többé nem fog normális életet élni. A düh és a tagadás fázisait élték át. Megszokott életük megváltozott. Végül egy háromhetes kórházi tartózkodás során az ideggyógyászok kénytelenek voltak beismerni, hogy a probléma súlyosabb annál, mint amit a helyi kórházban kezelni tudnak.

Ezért a családot mentőrepülőgéppel az új-mexikói albuquerque-i otthonukból a baltimore-i Johns Hopkins Kórházba szállították, ahol az intenzív gyermekosztályon rájöttek, hogy Matthew-nak Rasmussen-féle agyvelőgyulladása van, ami ritka, krónikus, gyulladásos betegség. A betegség problémája, hogy nemcsak az agy egy kis részét, hanem az egyik félteke egészét érinti. Valerie és Jim megismerték a lehetőségeket, és riadtan vették tudomásul, hogy Matthew állapotának csak egyetlen kezelési módja ismert: az egyik agyfélteke teljes eltávolítása műtéti úton. „Semmit sem tudok felidézni abból, amit az orvosok ezután mondtak” – emlékezett vissza beszélgetésünk során Valerie. „Egyszerűen leblokkoltam, mintha mindenki valamilyen idegen nyelven szólt volna hozzám.”

Valerie és Jim más kezeléseket is kipróbált, de azok mind eredménytelennek bizonyultak. Amikor Valerie néhány hónappal később felhívta a Johns Hopkins Kórházat, hogy jegyezzék elő a gyermekét az agyféltekét eltávolító műtétre, az orvos megkérdezte tőle: „Biztos benne?”.

„Igen” – válaszolta az anya.

„Tud majd minden nap a tükörbe nézni, és vállalni a döntését, amelyet meg kellett hoznia?”

Valerie és Jim aludni sem tudtak a nyomasztó szorongástól. Vajon Matthew túléli-e a műtétet? Lehet-e egyáltalán úgy élni, hogy az agy fele hiányzik? És ha igen, akkor vajon az egyik félteke eltávolítása következtében nem csak olyan élet lesz Matthew osztályrésze, amelyet nem érdemes megélni?

Nem volt azonban más lehetőség. A napi többszöri rohamok árnyékában nem lehetett volna normális életet élni. Végiggondolták Matthew biztosan hátrányos helyzetét, amit a bizonytalan műtéti eredménnyel állítottak szembe.

Matthew-t szülei repülőgéppel a baltimore-i kórházba vitték. Matthew egy kis, gyermekméretű maszk alatt álomba merült. Szikével óvatosan rést nyitottak leborotvált fejbőrén. Csontfúróval kör alakú lyukat vágtak a koponyájába.

A sebész több órán át türelmesen dolgozott, és eltávolította annak a finom, rózsaszínű anyagnak a felét, amely megalapozta Matthew intellektusát, érzelmeit, beszédkészségét, humorérzékét, félelmeit és szeretetét. Az eltávolított agyszövetet, amely biológiai környezetén kívül hasznavehetetlen, kis tartályokban tárolták. Matthew koponyájának üres felét lassan megtöltötte az agyi-gerincvelői folyadék, amely az agyi képalkotással készült képen fekete üregként jelent meg.2

Az őrzőben szülei kórházi kávét ittak, és várták, hogy Matthew kinyissa a szemét. Milyen lesz most a fiuk? Ki lesz ő, akinek csak fél agya van?

A fajunk által kifejlesztett összes objektum közül semmi sem vetekszik saját agyunk összetettségével. Az emberi agy nyolcvanhatmilliárd, neuronnak nevezett sejtből áll: sejtek, amelyek tovaterjedő feszültségcsúcsok, az úgynevezett tüskék formájában gyorsan továbbítják az információt.3 Az idegsejtek bonyolult, erdőszerű hálózatokká kapcsolódnak össze. A fejünkben található neuronok közötti kapcsolatok száma mintegy kétszázbillió. Könnyebben tájékozódunk a nagyságrendekben, ha arra gondolunk, hogy az agykérget alkotó szövet minden egyes köbmilliméterében hússzor több neuronok közötti kapcsolat áll fenn, mint ahány ember él a Földön.

Az agyat azonban nem részei száma teszi érdekessé; hanem az, ahogyan ezek a részek kölcsönhatásban állnak egymással.

A tankönyvekben, a médiában megjelenő hirdetésekben és a populáris kultúrában az agyat általában olyan szervként ábrázolják, amelynek egyes régiói különböző feladatokat végeznek. Az egyik terület a látásért felelős, míg arra a másik sávra akkor van szükségünk, ha valamilyen eszközt akarunk használni; ez a régió viszont akkor aktivizálódik, amikor ellenállunk az édességek csábításának, ez a folt pedig akkor lép működésbe, amikor erkölcsi kérdésekről gondolkodunk. Minden terület szépen felcímkézhető és kategorizálható.

Ez a tankönyvi modell azonban nem kielégítő, mert hiányzik belőle a történet legérdekesebb része. Az agy ugyanis dinamikus rendszer, amely folyamatosan változtatja saját áramköreit, hogy megfeleljen a környezet igényeinek és a test képességeinek. Ha lenne egy varázslatos videokameránk, amellyel ráközelíthetnénk a koponya belsejében lévő élő mikrokozmoszra, akkor szemtanúi lehetnénk annak, amint az idegsejtek csápszerű nyúlványai körülfogják és érzik egymást, egymásnak ütköznek, keresik a megfelelő kapcsolatokat, amelyeket kialakítanak, majd megszakítanak, mint egy ország állampolgárai, akik barátságokat és házasságokat kötnek, különbözőképpen viszonyulnak szomszédaikhoz és a politikai pártokhoz, bosszút állnak, vagy közösségi hálózatokat hoznak létre. Gondoljunk úgy az agyra, mint egymásba fonódó organizmusok billióinak élő közösségére. Sokkal furcsább, mint a tankönyvben ábrázolt kép. Az agy becsléseket végző titokzatos anyag, egy eleven, háromdimenziós szövedék, amely változik, reagál, és úgy állítja be magát, hogy maximalizálja saját működésének hatékonyságát. Az agyon belüli kapcsolatok bonyolult mintázatai – az áramkörök – tele vannak mozgással: az idegsejtek közötti kapcsolatok szüntelenül fejlődnek, elhalnak és újrakonfigurálódnak. Más emberek vagyunk, mint tavaly ilyenkor, mert agyunk óriási kárpitja valamilyen új formává szőtte át magát.

Ha megtanulunk valamit – egy barátságos étterem helyét, egy pletykát a főnökünkről, azt az új, fülbemászó dalt a rádióban –, akkor az agyunk mindannyiszor fizikailag megváltozik. Ugyanez történik akkor is, ha pénzügyi sikert, társadalmi kudarcot vagy érzelmi csalódást élünk át. Amikor eldobunk egy kosárlabdát, nem értünk egyet kollégánkkal, elrepülünk egy új városba, régi fényképeket nézegetünk, vagy meghalljuk szeretteink fülünknek kedves hangját, akkor az agy hatalmas, összefonódó dzsungeljei kissé megváltoznak ahhoz képest, mint amilyenek egy pillanattal azelőtt voltak. Ezek a változások raktározzák el emlékeinket: életünk és szeretetünk eredményeit. Az agy percek, hónapok és évtizedek alatt felhalmozódó számtalan változásának összessége azonos azzal, amit ÖN-nek nevezünk.

Legalábbis a mostani önnek. Mert tegnap ön is kissé más volt. És holnap megint más lesz.

AZ ÉLET MÁSIK TITKA

1953-ban Francis Crick berontott az Eagle and Child kocsmába. Bejelentette a meghökkent, kissé kapatos vendégseregnek, hogy ő és James Watson éppen most fedezték fel az élet titkát: megfejtették a DNS kettős spirális szerkezetét. A tudomány egyik nagyszerű, még az ivó törzsközönségét is mámorba ejtő pillanata volt ez.

Kiderült azonban, hogy Crick és Watson csak a titok egyik felét fedezték fel. A másik fele nincs beleírva DNS-bázispárok sorrendjébe, de a tankönyvekben is hiába keresnénk. Se most, sem soha máskor nem találnánk.

A titok másik fele ugyanis körülvesz bennünket. Ebbe tartozik minden apró tapasztalatunk a világról: a formák és ízek, a csókok és az autóbalesetek, a nyelvek és a szerelmi történetek.4

Hogy ezt könnyebben megértsük, képzeljük el, hogy harmincezer évvel ezelőtt születtünk. Pontosan ugyanaz a DNS-ünk, mint most, de amint kicsúszunk az anyaméhből, egy másik korba csöppenünk. Milyenek lennénk? Állatbőrökbe bújva élveznénk a tűz körüli táncot, miközben rácsodálkozunk a csillagokra? Ordítoznánk egy fa tetejéről, hogy figyelmeztessük társainkat a közelítő kardfogú tigrisekre? Aggódnánk, mert akkor is a szabadban kellene aludnunk, amikor viharfelhők gyülekeznének a fejünk felett?

Bármilyennek képzeljük is el magunkat és életünket, tévedünk. Beugratós volt a kérdés.

Mert nem lennénk azonosak önmagunkkal. Még megközelítőleg sem. Az az ősember, az önével azonos DNS-sel, külsejét tekintve talán kicsit hasonlítana önre, hiszen genomja azonos testfelépítést ír elő. Az az ősember azonban nem gondolkodna úgy, mint ön. Az ősember nem alkotna stratégiát, nem képzelődhetne, nem szerethetne, és nem szimulálhatná a múltat és a jövőt úgy, mint ön.

Miért? Mert az ősember tapasztalatai eltérnek az önétől. Bár a DNS az életünk történetének a része, ám csak egy kis része. A történet további része élményeink és környezetünk aprólékos részleteit tartalmazza, amelyek agysejtjeink és azok összeköttetéseinek hatalmas, mikroszkopikus kárpitját kialakítják. Akit önmagunknak gondolunk, az a tapasztalatainkat elraktározó test, amelybe beletöltődik a tér és az idő kicsiny szelete. Érzékeink révén magunkba töltjük a helyi kultúrát és technológiát. Akik vagyunk, az ugyanannyira köszönhető a bennünket körülvevő környezetnek, mint a bennünk lévő DNS-nek.

Ugyanígy összehasonlíthatunk egy ma született komodói sárkányt egy harmincezer évvel ezelőtt született komodói sárkánnyal. Feltehetően nehezebb lenne megkülönböztetni őket egymástól, viselkedésük bármilyen jellemzőit vesszük is figyelembe.

Mi a különbség?

A komodói sárkányok olyan aggyal jönnek a világra, amely minden egyed esetében megközelítőleg ugyanazzá fejlődik. Az életrajzukban feltüntethető képességek többnyire fixen be vannak huzalozva az agyukba (Egyél! Párosodj! Ússz!), és ezek a beépített képességek lehetővé teszik számukra, hogy stabilan betöltsenek egy rést az ökoszisztémában. Emiatt viszont rugalmatlanok. Ha kiragadnánk őket az Indonézia délkeleti részén lévő hazájukból, és áttelepítenék őket a hófödte Kanadába, akkor hamarosan nem élnének többé komodói sárkányok a Földön.

Ezzel szemben az emberek az egész világon megbirkóznak a környezetükkel, sőt hamarosan a Földet is elhagyjuk. Mi a trükk? Nem arról van szó, hogy szívósabbak, robusztusabbak vagy erőteljesebbek lennénk, mint más lények: ezen mércékkel mérve szinte bármely állattal szemben veszítenénk. Ehelyett arról van szó, hogy nagyobbrészt félkész aggyal csöppenünk a világba. Ennek következményeként gyermekkorunkban egyedülállóan hosszú ideig segítségre szorulunk. Ez a ráfordítás azonban megtérül, mert agyunk felkéri a világot, hogy alakítsa őt – és így tudásszomjunknak köszönhetően magunkba szívjuk a helyi nyelvet, kultúrát, divatot, politikát, vallást és erkölcsöket.

A félkész aggyal a világba születés az emberek számára nyerő stratégiának bizonyult. A bolygónkon élő minden más fajt felülmúltunk: birtokba vettük a szárazföldet, meghódítottuk a tengereket és a Holdra is eljutottunk. Megháromszoroztuk az élettartamunkat. Szimfóniákat komponálunk, felhőkarcolókat építünk, és egyre pontosabban mérjük fel saját agyunk részleteit. Ezen vállalkozások egyike sincs genetikailag belénk kódolva.

Legalábbis nincsenek közvetlenül belénk kódolva. Ehelyett genetikánk egyszerű alapelvet valósít meg: nem épít rugalmatlan hardvert; ehelyett inkább olyan rugalmas rendszert alkot, amely alkalmazkodik a körülötte lévő világhoz. DNS-ünk nem kőbe vésett tervrajz egy szervezet felépítéséhez; inkább egy dinamikus rendszer háttere, amely folyamatosan átírja áramköreit, hogy tükrözze a körülötte lévő világot, és optimalizálja a benne való működés hatékonyságát.

Gondoljunk arra, ahogyan egy iskolás szemügyre veszi a földgömböt, miközben feltételezi, hogy az országhatárok alapvetők és változatlanok. Ezzel szemben egy hivatásos történész tudja, hogy az országhatárok a történelmi események függvényei, és történelmünk egymástól kissé eltérő változatok valamelyikében is megvalósulhatott volna: egy leendő király csecsemőkorában meghal, sikerül elkerülni egy pusztító járványt, vagy az egyik hadihajó elsüllyed, ezért a csata a másik fél javára dől el. Az apró változások lépésről lépésre alakítják ki a világ tényleges térképét.

Így működik az agy is. Bár a hagyományos tankönyvi ábrák azt sugallják, hogy az agyat alkotó idegsejtek boldogan élnek szorosan egymás mellé pakolva, mint a babszemek egy konzervdobozban, ám ne hagyjuk, hogy ez a vázlat félrevezessen: az idegsejtek versenyben vannak egymással a túlélésért. Csakúgy, mint a szomszédos nemzetek, az idegsejtek is felosztják egymás közt a rendelkezésre álló területeket és kitartóan védik, amit megszereztek. A rendszer minden szintjén a területért és a túlélésért küzdenek: minden neuron és az idegsejtek közötti minden egyes kapcsolat az erőforrásokért küzd. Miközben a határvillongások az agy egész életében folynak, a térképeket minduntalan átrajzolják a pillanatnyi helyzetnek megfelelően, hogy az ember tapasztalatai és céljai mindig tükröződjenek az agy struktúrájában. Ha egy könyvelő elhagyja a pályáját, mert zongorista szeretne lenni, az ujjait irányító agyterület kiterjed; ha viszont mikroszkóppal végez kutatásokat, a vizuális agykérge nagyobb felbontásúvá fejlődik, hogy az apró részleteket tüzetesebben vizsgálhassa; ha viszont parfümgyártó lesz, akkor a szaglásért felelős agyi régiói növekszenek meg.

Az agy csak tisztes távolságból kelti a földgömb illúzióját, amelyen rögzített és végleges határok érvényesek.

Az agy a feladatok fontossága szerint osztja el erőforrásait, és ezt úgy teszi, hogy „tedd meg vagy pusztulj” élet-halál harcba küldi egymás ellen saját alkotórészeit. Ez az alapelv megvilágít számos kérdést, amelyekkel hamarosan találkozunk. Miért érezzük néha úgy, mintha a mobiltelefonunk a zsebünkben rezegne, majd észrevesszük, hogy a készülék az asztalon fekszik? Miért beszéli az osztrák származású színész, Arnold Schwarzenegger erős akcentussal az amerikai angolt, miközben Mila Kunis ukrán származású színésznőnek nincs akcentusa? Miért képes az autista és savant-szindrómás gyermek negyvenkilenc másodperc alatt megoldani a Rubik-kockát, viszont nem képes beszélgetni a társaival? Kihasználhatja-e az ember a technológiát új érzékszervek felépítéséhez, miáltal közvetlenül felfoghatjuk az infravörös fényt, érzékelhetjük a globális időjárási mintákat, vagy a tőzsdei folyamatokat?

HA HIÁNYZIK AZ ESZKÖZÖD, HOZD LÉTRE!

1945 végén Tokió bajban volt. Az orosz–japán háborút és a két világháborút magában foglaló négy évtizedben Tokió szellemi erőforrásait a katonai gondolkodásnak rendelte alá. A nemzet legtehetségesebb koponyái csak egyetlen célt követtek: újabb háborúkat akartak indítani. A két atombomba és a háború végére kialakult kimerültség azonban véget vetett Japán vágyának, hogy meghódítsa Ázsiát és a Csendes-óceánt. A háború befejeződött. A világ megváltozott, és a japán nemzetnek ezzel együtt meg kellett változnia.

A változás azonban nehéz kérdést vetett fel. Mit kezdjenek azzal a rengeteg hadmérnökkel, akiket a század eleje óta egyre jobb fegyverek tervezésére, gyártására képeztek ki? Ezek a mérnökök egyszerűen nem tették magukévá Japán újonnan ébredt vágyát a nyugalom iránt.

Legalábbis így tűnt. Az elkövetkező években azonban Tokió azáltal változtatta meg az ország társadalmi és gazdasági helyzetét, hogy mérnökeinek új feladatokat adott. Ezerszámra bízták meg őket a Sinkanszen néven ismert, nagy sebességű közlekedésre alkalmas vasúti hálózat megépítésével.5 Akik korábban aerodinamikus formájú repülőgépeket terveztek a haditengerészet számára, most áramvonalas vasúti kocsikat készítettek. Akik valaha a Mitsubishi Zero vadászgépet kifejlesztették, most kerekeket, tengelyeket és korlátokat terveztek annak biztosítására, hogy a szuperexpressz nagy sebességgel is biztonságosan tudjon közlekedni.

Tokió úgy alakította erőforrásait, hogy az ország jobban illeszkedjék külső környezetéhez. Ekevasat kovácsolt a kardokból. Megváltoztatta az államgépezet működését, hogy jobban megfeleljen a kor igényeinek.

Tokió azt tette, amit az agy tesz.

Az agy folyamatosan beállítja önmagát, hogy megfeleljen az őt érő kihívásoknak és céljainak. Erőforrásait úgy alakítja, hogy megfeleljenek a körülmények támasztotta követelményeknek. Amikor nincs meg az, amire szüksége van, akkor létrehozza azt.

Miért előnyös ez a stratégia az agy számára? Hiszen az emberi technológia nagyon sikeres, jóllehet ott teljesen más stratégiát alkalmazunk. Rögzített hardvereszközöket építünk szoftverprogramokkal kiegészítve, annak érdekében, hogy pontosan megvalósítsuk, amire szükségünk van. Mi lenne az előnye annak, ha elmosnánk a hardver és a szoftver rétegei közötti különbséget, megengedve, hogy a gépek a programok futtatásával folyamatosan átalakítsák önmagukat?

Az első előny a sebesség.6 Ön gyorsan ír a laptopján, mert nem kell gondolkoznia az olyan részleteken, mint az ujjai helyzete és mozgatásuk célja. Mindez szinte magától megy, látszólag varázslatosan, mert a gépírás agyi áramköreinek részévé vált. A neurális hálózat újrakonfigurálásával az ehhez hasonló feladatok automatizálódnak, lehetővé téve a gyors döntéseket és cselekvéseket. Az evolúció több millió év alatt sem sejtette meg az írott nyelv, még kevésbé a billentyűzet megjelenését, ennek ellenére agyunknak mégsem okoz gondot az új lehetőségek kihasználása.

Hasonlítsa össze ezt azzal, hogy a számítógép billentyűzete helyett egy olyan hangszer billentyűit nyomjuk le, amelyen még soha nem játszottunk. Az ilyen jellegű feladatoknál, amelyek elvégzését még soha nem gyakoroltuk, a tudatos gondolkodásra kell támaszkodnunk, ami viszonylag lassú. A sebességeknek ez az eltérése különbözteti meg az amatőr és a profi tevékenységét, amiért az amatőr futballistától profi ellenfele minduntalan elveszi a labdát. A rutinos játékos olvas ellenfelei apró jelzéseiből, ügyesen cselez és nagyon pontosan lövi el a labdát. A tudattalan cselekvések gyorsabbak, mint a tudatos, megfontolt végrehajtás. Ekével hatásosabban lehet szántani, mint karddal.

A gép fontos feladatokra szakosodásának másik előnye az energiahatékonyság. A kezdő futballista egyszerűen nem érti, hogy a csapatok teljes mozgása hogyan illeszkedik egymáshoz, míg a profi a gól megszerzése érdekében többféleképpen manipulálhatja a játékot. Kinek az agya aktívabb? Azt gondolhatnánk, hogy a legeredményesebb profi játékosé vagy szakértőé – mert megérti a játék struktúráját, gondolatban végigfut a lehetőségeken, a döntéseken és a bonyolult mozdulatokon. Ám ezt rosszul gondoljuk. A szakértő agya kifejlesztette a futballra jellemző idegi áramköröket, amelyek lehetővé teszik számára, hogy meglepően csekély agyi tevékenységgel lássa el feladatát. Bizonyos értelemben a szakértő eggyé tette magát a játékkal. Ezzel szemben az amatőr agya hevesen dolgozik. Megpróbálja kitalálni, melyik mozdulat számít. Elbíbelődik a helyzet többféle értelmezésével, és megpróbálja meghatározni, hogy melyik a helyes mozdulat, ha egyáltalán van ilyen.

A profi játékos a futball elemeit beégette agyi áramköreibe, aminek eredményeként gyors és hatékony. Arra a feladatra optimalizálta belső huzalozását, ami a saját környezete szempontjából fontos.

A SZÜNTELENÜL VÁLTOZÓ RENDSZER

A külső eseményekkel megváltoztatható rendszer koncepciója, amely megtartja új formáját, arra késztette William James amerikai pszichológust, hogy megalkossa a „plaszticitás” kifejezést. A plasztikus tárgy formázható, és megtarthatja a felvett alakját. Erről kapta a nevét az az anyag, amelyet plasztiknak, azaz műanyagnak hívunk: amelyből tálakat, játékokat és telefonokat készítünk, és az anyag megtartja az így létrehozott alakját, nem nyeri vissza eredeti formáját, miáltal feleslegessé válna. Ez a helyzet az aggyal is: a tapasztalat megváltoztatja a struktúráját, az agy pedig megőrzi a változást.

Az „agy plaszticitása” (más néven neuroplaszticitás) az a kifejezés, amelyet az idegtudományban használunk. Ebben a könyvben azonban ezt a kifejezést csak ritkán fogom használni, mert néha fennáll a veszélye, hogy a fogalom célt téveszthet. Akár szándékosan, akár nem, a „plaszticitás” azt sugallja, hogy ha valamit egyszer megformázunk, azt örökre megtartjuk ebben a formában, ahogyan a műanyag játékot sem változtatjuk meg soha többé létrehozása után. Az agy azonban nem ezt teszi. Az agy egész életen át folyamatosan újjáformázza önmagát.

Gondoljunk egy fejlődő városra, és figyeljük meg, hogyan növekszik, miként optimalizálja magát és reagál a körülötte lévő világra. Figyeljük meg, hol épülnek a városban piacok, hogyan alakítják a bevándorlási politikát, hogyan módosítják az oktatási és jogrendszert. A város mindig mozgásban van. A várost a várostervezők megtervezik ugyan, de nem teszik mozgásképtelenné, mint egy műanyag díszt. A város szüntelenül fejlődik.

Csakúgy, mint a városok, az agyak sem érik el fejlődésük végállomását. Életünk során mindig valami felé törekszünk, még akkor is, amikor a cél változik. Gondoljunk csak arra az érzésre, amely akkor fog el, amikor egy sok évvel ezelőtt írt naplóbejegyzésbe botlunk. Az írás olyan ember gondolkodását, véleményét és nézőpontját rögzítette, aki kissé különbözött attól, akik most vagyunk, és ez a korábbi személy időnként szinte felismerhetetlen. Noha ugyanaz a neve és ugyanaz a megelőző élettörténete, a feljegyzés megírása és elolvasása közötti években az elbeszélő megváltozott.

A „plasztikus” szó jelentése kibővíthető, hogy illeszkedjék a folyamatban lévő változás e fogalmához, ezért annak érdekében, hogy fenntartsam a kapcsolatot a meglévő szakirodalom szóhasználatával, alkalmanként én is használom a kifejezést.7 Mindamellett, már túl vagyunk azokon az időkön, amikor lenyűgözött a műanyag fröccs öntése. Célunk az élő rendszer működésének megértése, ezért kitaláltam egy kifejezést, amely jobban megragadja a lényeget: „élő huzalozás”. Amint látni fogjuk, lehetetlen az agyra úgy gondolni, mint ami hardver- és szoftverrétegekre választható szét. Ehelyett az élő huzalozás fogalmára lesz szükségünk, hogy megértsük ezt a dinamikus, alkalmazkodó és információt kereső rendszert.

Az önmagát konfiguráló szerv erejének szemléltetése érdekében térjünk vissza Matthew történetéhez. Az agy teljes féltekéjének eltávolítása után inkontinens volt, nem tudott járni és nem tudott beszélni. Valóra váltak szülei rémálmai.

A naponta végzett fizikoterápiás gyakorlatokkal és nyelvterápiával lassan képes volt újból megtanulni a nyelvet. Elsajátítása ugyanazokat a szakaszokat követte, mint ami a gyermekek beszédtanulásánál megfigyelhető: először egy-egy szót tanult meg kimondani, majd kettőt összeillesztett, később kis kifejezéseket alkotott.

Három hónap elteltével fejlődése a műtét óta eltelt időnek megfelelő volt – pontosan ott tartott, ahol feltételezések szerint lennie kellett.

Most, sok évvel később, Matthew nem tudja jól használni a jobb kezét, és kissé sántítva jár.8 Ettől függetlenül viszont normális életet él, alig utal valami arra, milyen rendkívüli kalandot élt át. Hosszú távú memóriája kiváló. Három félévet hallgatott az egyetemen, de mivel a jobb kezével nehéz volt jegyzetelni, inkább egy étteremben vállalt munkát. Válaszol a telefonhívásokra, ellátja az ügyfélszolgálatot, ételeket szolgál fel, és szinte minden feladatot el tud végezni. A vele találkozó embereknek sejtelmük sincs arról, hogy hiányzik a fél agya. Ahogy Valerie fogalmaz: „Aki nem tudja, nem jön rá.”

Hogyan maradhat észrevétlen egy ilyen óriási mértékű idegrendszeri csonkítás?

A magyarázat a következő: Matthew agyának megmaradt része dinamikusan áthuzalozta önmagát, hogy átvegye az elveszett funkciókat. Idegrendszerének tervrajza úgy változott meg, mint az életünk, amikor kisebb lakásba költözünk – az élet a felére csökkent méretű eszközzel is teljes maradt. Ugyanezt az élettelen eszközökkel nem tehetjük meg: ne reméljük, hogy okostelefonunkkal továbbra is telefonálhatunk, ha az elektronika felét eltávolítjuk, mert a hardver törékeny. Az élő huzalozás viszont maradandó.

1596-ban Abraham Ortelius flamand térképész elmélyülten szemlélte a Föld térképét, és valami meglepő dolgot vett észre: a két Amerika és Afrika partvonala olyan alakú, mintha egy kirakó darabjaiként illeszkednének egymáshoz. A hasonlóság egyértelműnek tűnt, de semmilyen épkézláb ötlete sem volt arra, mi „szakíthatta szét” a kontinenseket. 1912-ben Alfred Wegener német geofizikus megsejtette a kontinensek vándorlását: noha korábban azt feltételezték, hogy a kontinensek elmozdíthatatlanok a helyükről, valójában talán inkább úgy lebegnek, mint egy hatalmas tavirózsa levelei a víz tetején. A kontinensek sodródása lassú (ugyanolyan arányban mozdulnak el, ahogyan a körmünk nő), de a földgömb sok millió éves történetét bemutató filmen a szárazföldek egy dinamikus, áramló rendszer részeiként tűnnének fel, amely rendszer elemei a hő és a nyomás szabályainak megfelelően újrarendeződnek.

A földgolyóhoz hasonlóan az agy is dinamikus, áramló rendszer, de vajon melyek a változásait leíró szabályok? Az agy plaszticitásával foglalkozó tudományos cikkek száma ma már százezrekre rúg. Ennek ellenére, amikor ezt a furcsa, rózsaszínű, önmagát konfiguráló anyagot bámuljuk, még ma sincs átfogó keret, amely megmondaná, miért és hogyan teszi az agy azt, amit tesz. Ez a könyv kijelöli ezt a keretet, lehetővé téve számunkra, hogy jobban megértsük, kik vagyunk, honnan jöttünk és merre tartunk.

Amikor az élő huzalozásról gondolkodunk, jövőnk szempontjából a jelenlegi, fémhuzalozott gépeink reménytelenül alkalmatlannak tűnnek. Végül is a hagyományos mérnöki munkában mindent gondosan megterveznek, ami fontos. Amikor egy autógyártó átalakítja a jármű futóművét, hónapokat tölt azzal, hogy a motor illeszkedjék hozzá. Képzeljük el, mi történne, ha bármilyen módon megváltoztatnánk a karosszériát, és arra várnánk, hogy a motor a változtatáshoz illeszkedően átalakítsa önmagát. Amint látni fogjuk, miután megértettük az élő huzalozás alapelveit, lemásolhatjuk a természet zsenialitását, hogy új gépeket állítsunk elő: olyan eszközöket, amelyek dinamikusan meghatározzák saját áramköreiket, méghozzá oly módon, hogy optimalizálják magukat a bemenetükhöz, és tanulnak saját tapasztalataikból.

Az élet borzongatóan izgalmas kérdése nem az, hogy kik vagyunk, hanem az, hogy milyen szerepünk van abban a folyamatban, amelynek során azzá válunk, akik vagyunk. Hasonlóképpen, agyunk varázslatossága nem az alkotóelemeiben rejlik, hanem abban, ahogyan ezek az elemek szüntelenül átalakítják kapcsolataikat, hogy dinamikus, elektromos, élő szövetet alkossanak.

Még csak néhány oldalt olvastak el ebből a könyvből, de az agyuk már megváltozott: az oldalakon sorakozó szimbólumok apró, de összehangolt változások millióit hozták létre az ön idegi kapcsolatainak hatalmas tengerében, és ezáltal olyanná alakították önt, aki kissé már más, mint aki volt, amikor elkezdte olvasni ezt a fejezetet.

2

CSAK ADD HOZZÁ A VILÁGOT

HOGYAN NÖVESSZÜNK JOBB AGYAT?

Az agy nem üres lapként jön a világra, hanem tartalmaz bizonyos előre elvárt ismereteket. Gondoljunk arra, amikor a kiscsirke kikel a tojásból: pillanatokon belül aprócska lábain imbolyog, és esetlenül bár, de máris képes szaladni és félreugrani. Saját környezetében egyszerűen nincs ideje hónapokat vagy éveket tölteni a mozgás elsajátításával.

Az emberi csecsemők is sok előre beprogramozott ismeret birtokában jönnek a világra. Születésünktől kezdve készen állunk például a nyelv befogadására. A csecsemők utánozni tudják a nyelvüket kinyújtó felnőtteket, pedig a látás motoros cselekvéssé alakítása rendkívül kifinomult képességet igényel.1 A szemünkből kiinduló idegszálaknak sem kell megtanulniuk, hogyan találják meg az agy mélyén azt a helyet, ahová az információt továbbítaniuk kell; egyszerűen követik a molekuláris jelzéseket, és az információ célba ér – minden alkalommal. Az ilyen jellegű összeköttetéseket génjeinknek köszönhetjük.

A genetikai eredetű huzalozás azonban nem gondoskodik minden feladat ellátásának képességéről, különösen az emberek esetében nem. A rendszer szervezettsége túlságosan bonyolult, és a gének is túl kevesen vannak. Az idegsejtek és kapcsolataik száma még akkor is jelentősen meghaladja a genetikai kombinációk számát, ha figyelembe vesszük, hogy a DNS különböző részei véletlenszerűen rekombinálódnak a szaporodás során.

Tudjuk, hogy az agy huzalozásának részletei nem csupán genetikai eredetűek. Két évszázaddal ezelőtt a tudósok helyesen kezdték gyanítani, hogy a tapasztalatok szerepe is fontos lehet. A fizio lógus Johann Spurzheim 1815-ben azt vetette fel, hogy az agy, az izmokhoz hasonlóan, edzéssel fejleszthető. Ötlete értelmében a vér juttatja oda a növekedéshez szükséges táplálékot, méghozzá „nagyobb mennyiségben szállítja az edzéssel fejlesztett területekre.”2 1874-ben már Charles Darwin is azon töprengett, vajon ez az alapötlet megmagyarázhatja-e, miért nagyobb a vadon élő nyulak agya, mint a házi nyulaké. Úgy gondolta, hogy a vadnyúl kénytelen jobban igénybe venni a képességeit és az érzékeit, mint a háziasított állat, következésképpen nagyobb az agya.3

Az 1960-as években a kutatók komolyan kezdték vizsgálni, hogy az agy mérhető módon változhat-e a tapasztalatok közvetlen hatásaként. A kérdést legegyszerűbben úgy tudták vizsgálni, hogy patkányokat különböző környezetekben neveltek – például játékokkal és futókerekekkel gazdagon ellátott környezetben, vagy egy üres és magányos ketrec ingerszegény környezetében.4 Az eredmények szembeötlők voltak: a környezet megváltoztatta a patkányok agyának struktúráját, a struktúra pedig korrelált az állatok tanulási és emlékezőképességével. Az ingerekben gazdag környezetben nevelt patkányok jobban teljesítettek a feladatokban, és a boncolás során kiderült, hogy dendritjeik (a sejtek testéből kiinduló ágak) hosszabbak és dúsabbak, mint az ingerszegény környezetben tartott állatoké.5 Utóbbiak rosszul tanultak, idegsejtjeik pedig rendellenesen zsugorodottak voltak. A környezet ugyanilyen hatása a madaraknál, majmoknál és más emlősöknél is megfigyelhető.6 Az agy számára a kontextus számít.

Az idegsejt általában úgy növekszik mint egy fa ágai, lehetővé téve, hogy más idegsejtekhez kapcsolódjon. Ingerekben gazdag környezetben az ágak dúsabban nőnek. Ingerszegény környezetben az ágak elsatnyulnak.

Vajon ugyanez történik az emberek esetében is? Az 1990-es évek elején a kaliforniai kutatók rájöttek, hogy a boncolások során összehasonlíthatják a középiskolát végzettek agyát az egyetemet végzettekével. Az állatkísérletek eredményéhez hasonlóan, az embereknél is azt tapasztalták, hogy a nyelv megértésében részt vevő agyterület az egyetemet végzettek agyában bonyolultabb dendriteket tartalmaz.7

Az első tanulság tehát az, hogy az agy finomszerkezete azt a környezetet tükrözi, amely hatásainak ki van téve. Ez nem csak a dendritekről szól. Amint hamarosan megtudjuk, a környező világ nyújtotta élmények az agy szinte minden mérhető részletét módosítják, a molekuláris skálától kezdve az agy teljes anatómiájáig.

TAPASZTALATOKRA SZÜKSÉG VAN

Miért volt Einstein Einstein? A genetika nyilván számított, de a történelemkönyveinkbe minden tapasztalatával együtt került be: a csellista, egyetemi fizikatanára, a szeretett nő visszautasítása, a szabadalmi hivatal, ahol dolgozott, a matematikai problémák, amelyek megoldásával elismerést vívott ki, az elolvasott történetek és tapasztalatok további milliói – mindazok, amelyek idegrendszerét azzá a biológiai gépezetté alakították, akit Albert Einsteinként azonosítunk. Évente sok ezer olyan gyermek születik, akik hozzá hasonlóan tehetségesek, de olyan kulturális és gazdasági körülményeknek vannak kitéve, vagy olyan a családi hátterük, amelyek nem jelentenek kellően pozitív visszacsatolást. Ezért nem hívjuk őket Einsteineknek.

Ha kizárólag a DNS számítana, akkor nem lenne különösebben indokolt olyan társadalmi programokat létrehozni, amelyek keretében a gyermekek pozitív élményekkel gazdagodnak, miközben megvédik őket a negatív tapasztalatoktól. Az agy megfelelő környezetet igényel ahhoz, hogy jó irányba fejlődjék. Amikor az ezredfordulón elkészült az emberi genomprojekt első tervezete, az egyik nagy meglepetés az volt, hogy az embernek csak körülbelül húszezer génje van.8 Ez a szám meglepte a biológusokat. Tekintettel az agy és a test összetettségére, azt tételezték fel, hogy több százezer génre lesz szükség.

Hogyan épül fel tehát a rendkívül bonyolult agy a maga nyolcvanhatmilliárd neuronjával egy ilyen csekély terjedelmű receptkönyv alapján? A választ a genom okos stratégiája rejti: csak félkész állapotig építi fel az agyat, és hagyja, hogy a világról szerzett élmények finomítsák. Ezért születésükkor az emberek agya figyelemre méltóan befejezetlen, kiteljesítéséhez pedig a világgal fennálló folyamatos kölcsönhatás szükséges.

Figyeljük meg például az alvás és ébrenlét ciklusát. Ez a cirkadián ritmusnak nevezett belső óra nagyjából huszonnégy órás ciklussal működik. Ha azonban több napra leereszkedünk egy barlangba – ahol semmi sem utal a felszín világos és sötét ciklusaira –, akkor az ember cirkadián ritmusának periódusa huszonegy és huszonhét óra közötti értékre tolódik el. Ez rávilágít az agy egyszerű megoldására: készítsünk egy csak közelítőleg pontos órát, majd kalibráljuk a nappalok és éjszakák váltakozásának ciklusához. Ez az elegáns trükk szükségtelenné teszi egy működésre kész állapotba hozott óra genetikai kódolását. Az órát a világ húzza fel.

Az agy rugalmassága lehetővé teszi, hogy életünk eseményei közvetlenül beférkőzzenek az idegszövetbe. Nagyszerű trükk ez a természet részéről, amely lehetővé teszi az agy számára, hogy nyelveket tanuljon, kerékpározzon és megértse a kvantumfizikát, mindezt a gének kicsiny sokaságából kiindulva. DNS-ünk nem minden részletre kiterjedő tervrajz; csupán az első dominó, amely mozgásba hozza a továbbiakat.

Ezek alapján könnyű megérteni, hogyan alakulnak ki a látás leggyakoribb problémái – például a térbeli mélység hibás érzékelése – a két szemből a látókéregbe juttatott aktivitási minta egyensúlyhiánya miatt. Például, ha egy gyermek tompalátással születik, a két szem tevékenysége nincs összehangolva (mint a helyesen álló szemek esetében). Ha a problémával nem foglalkoznak, akkor a gyermeknek nem alakul ki a megfelelő térlátása – vagyis az a képesség, hogy a két szem látóiránya közötti kis különbségből érzékelni tudja a térbeli mélységet. Ilyenkor az egyik szem fokozatosan gyengül, gyakran a vakságig. Erre később visszatérek, hogy megértsük, miért és mit lehet tenni ez ellen. Egyelőre az a lényeg, hogy az ép vizuális áramkörök kifejlődése az ép vizuális bemeneten alapul. Ez viszont tapasztalatfüggő.

Ennek megfelelően a genetikai utasításoknak csak csekély szerepük van az agykérgi kapcsolatok minden részletre kiterjedő létrehozásában. Nem is lehetne másképp. Húszezer génnel és az idegsejtek közötti 200 billió kapcsolattal aligha lehetne előre meghatározni a részleteket. Ez a modell soha nem működhetett volna. Ehelyett az idegsejthálózatok megfelelő fejlődésükhöz a világgal fennálló kölcsönhatást igénylik.9

A TERMÉSZET KOCKÁZATOS SZERENCSEJÁTÉKA

1812. szeptember 29-én született egy csecsemő, akinek örökölnie kellett volna a németországi badeni nagyhercegi trónt. Sajnos a csecsemő tizenhét nappal később meghalt. Ezzel a történet véget ért.

Vagy mégsem? Tizenhat évvel később egy Kaspar Hauser nevű fiatalember bukkant fel a németországi Nürnbergben. Egy írás volt nála, amely arról szólt, hogy gyermekkorában örökbe adták. Úgy tűnt, hogy csak néhány mondatot tudott kimondani, köztük azt, hogy „lovas katona akarok lenni, ahogy apám is az volt”. Megjelenése széles körben figyelmet keltett és tekintélyes emberek érdeklődését is ráirányította; miközben sokan arra kezdtek gyanakodni, hogy a badeni trónörökös herceg lehet, akit élete első heteiben aljas módon kicseréltek egy haldokló csecsemővel azok, akik ugyancsak igény tartottak a badeni trónra.

A történet a királyi cselszövésen túl is híressé vált: Kaspar egy elvadult gyermek mintaképe lett. Saját elmondása szerint Kaspar egész fiatalságát egyedül töltötte egy sötét cellában. Börtöne mindössze egy méter széles, két méter hosszú és másfél méter magas volt. Szalmazsák volt az ágya, ezen kívül csak egy kis falova volt. Minden reggel, amikor felébredt, talált a cellájában némi kenyeret és vizet, semmi mást. Senkit sem látott belépni vagy távozni. Időnként a víz kissé más ízű volt, ilyenkor elálmosodott tőle – és mire felébredt, levágták a haját és a körmét. Csak közvetlenül a szabadulása előtt volt személyes kapcsolata egy másik emberrel, egy férfival, aki megtanította írni, de közben mindvégig elrejtette az arcát.

Kaspar Hauser története nemzetközi figyelmet keltett. Felnőttként bőségesen és meghatóan írt gyermekkoráról. Történetét mindmáig fennmaradt színdarabokban, könyvekben és zenében örökítették meg; ez talán a történelem leghíresebb története egy elvadult gyermekről.

Kaspar állítása azonban szinte biztosan hamis volt. Nemcsak a részletes történeti elemzés zárja ki hogy históriája igaz legyen, hanem egy neurobiológiai érv is. Az emberi beavatkozás nélkül felnövő gyermekek nem tanulnak meg járni, beszélni, írni, előadásokat tartani és boldogulni, mint a sikeres Kaspar. A népszerű sajtó egy évszázadon át Kasparról szóló cikkei után egy pszichiáter, Karl Leonhard tett végérvényesen pontot a történet végére:

Ha Kaspar gyermekkora óta az általa leírt körülmények között élt volna, akkor még egy szellemi fogyatékos szintjéig sem fejlődött volna, sőt valójában nem sokáig maradt volna életben. Meséje annyira tele van képtelen állításokkal, hogy az a megdöbbentő, egyáltalán valaha is elhitték, és még ma is sokan elhiszik.10

Végül is, bizonyos mértékű genetikai előre programozottság ellenére, a természet úgy oldotta meg az agy fejlődését, hogy az a legkülönfélébb tapasztalatok szerzésére támaszkodik, például társadalmi kölcsönhatásokra, beszélgetésre, játékra, a külvilágból érkező hatásokra és a megszokott emberi magatartások többi megnyilvánulására. A világgal való kapcsolat stratégiája lehetővé teszi, hogy az agy kolosszális gépezete egy viszonylag kis utasításkészletből alakuljon ki. Zseniális megoldás az agy (és a test) kifejlesztése egyetlen mikroszkopikus petesejtből. Mindamellett, ez a stratégia hazardírozás. A megközelítés ugyanis kissé kockázatos – mert az agy formálódása részben a külvilágból érkező élményeken, nem pedig az előre behuzalozott kapcsolatokon múlik. Mert mi történik például akkor, ha egy gyermek valóban átéli Kaspar történetét, és csecsemőkorában szülei teljes mértékben elhanyagolják? Tragikus módon ismerjük a választ erre a kérdésre. Az egyik ilyen szomorú esetnél, 2005 júliusában a floridai Plant City rendőrsége egy romos házhoz vonult ki, hogy ott helyszíni szemlét tartsanak. Az egyik szomszéd riasztotta őket, aki néhány alkalommal látott egy kislányt az ablakban, azt viszont soha nem látta, hogy a lány kilépett volna a házból, és soha nem látott vele felnőtteket az ablaknál. A rendőrök bekopogtak, a házban egy nő fogadta őket. Közölték a nővel, hogy parancsuk van arra, hogy megkeressék a házban lányát. Végigmentek a folyosón, több szobát megvizsgáltak, végül benyitottak egy kis hálószobába. Ott találták a lányt. Az egyik tiszt elhányta magát a körülmények láttán.

Danielle, egy elvadultan élő gyermek, akit 2005-ben találtak Floridában. A fénykép a gyermek szép arcát mutatja, ám magatartásából hiányoztak az emberi kapcsolatokhoz szükséges viselkedések és megnyilvánulások: elmúlt az a kritikus időszak, amikor kialakíthatta volna a megfelelő kapcsolatot a világgal.

Danielle Crockett egy csaknem hétéves, korához képest testileg fejletlen lány volt, akit egész gyermekkorában egy sötét szekrénybe zártak. Ürülékkel szennyezett testén csótányok mászkáltak. Az alapvető testi szükségleteken túl soha nem kapott szeretetet és testi érintést, senkivel sem beszélgethetett, és minden valószínűség szerint soha nem engedték ki a szabadba. Egyáltalán nem tudott beszélni. Amikor találkozott a rendőrökkel (később a szociális munkásokkal és a pszichológusokkal), akkor úgy tűnt, mintha csak keresztülnézne rajtuk; nem csillant fel szemében a normális emberi kapcsolat lehetőségének a felismerése. Nem tudta a szilárd ételt megrágni, nem tudta, hogyan kell WC-t használni, bólintással sem tudott igent vagy nemet válaszolni, és még egy évvel később sem tudott még csőrös pohárból sem inni. Az orvosok számos vizsgálattal igazolni tudták, hogy nincsenek genetikai problémái, nem szenved agyi bénulásban (cerebrális parézis), autizmusban vagy Down-szindrómában. Agyának normális fejlődését kizárólag a társas kapcsolatok teljes hiánya akadályozta.

Az orvosok és a szociális munkások odaadó próbálkozásai ellenére kilátásai rosszak voltak; valószínűleg idősek otthonában fog lakni, és a legtöbb, amit elérhet, hogy pelenkázás nélkül élhet.11 Szívszorító módon az övé egy valóságos Kaspar Hauser-történet, amelynek valóságos következményei vannak.

Danielle várható sorsa azért ilyen szomorú, mert az emberi agy befejezetlenül érkezik a világba. Megfelelő fejlődéséhez megfelelő bejövő ingerek szükségesek. Az agy befogadja a tapasztalatokat, hogy beindítsa programjait, de erre csak egy gyorsan bezáruló időablakban képes. Ha nem él vagy élhet a lehetőséggel ebben az időszakban, azt nehéz vagy lehetetlen bepótolni.

Danielle történetét az 1970-es évek elején végzett állatkísérletek egészítik ki. Harry Harlow, a Wisconsini Egyetem kutatója majmokon tanulmányozta az anyák és gyermekeik közötti kötődést. Aktív tudományos pályát futott be, de amikor felesége 1971-ben rákban elhunyt, Harlow depresszióba süllyedt. Folytatta ugyan a kutatásait, de barátai és munkatársai megérezték, hogy már nem ugyanaz az ember, aki addig volt. Tudományos érdeklődése a depresszió tanulmányozása felé fordult.

Majmok segítségével modellezte az emberi depressziót, és kidolgozta az elszigeteltség vizsgálatát. Majombébit tett egy ablakok nélküli, acélfalú ketrecbe. A kétirányú tükör lehetővé tette, hogy Harlow benézzen a ketrecbe, de a majom nem láthatta őt. Harlow az egyik majmot harminc napig vizsgálta. A következőt hat hónapig. Később más majmokat egy teljes évre bezárt.

Mivel a majomcsecsemőknek soha nem volt esélyük normális kötődés kialakítására (röviddel születésük után kerültek a ketrecbe), mélyen gyökerező zavarokkal élték túl a kísérletet. Akik a leghosszabb ideig voltak elszigetelve, végül Danielle sorsára jutottak: nem mutattak normális kapcsolatot más majmokkal, és nem vettek részt játékokban, közös cselekvésekben vagy versengésekben. Alig mozogtak. Kettő többé már nem is evett.

Harlow azt is megfigyelte, hogy a majmok képtelenek voltak normális szexuális kapcsolatokra. Ennek ellenére az elszigetelt nőstények közül egyeseket mesterségesen megtermékenyíttetett, hogy lássa, hogyan lépnek kapcsolatba ezek a pszichésen sérült majmok saját kicsinyeikkel. Az eredmények katasztrofálisak voltak. Az izolált majmok teljesen képtelenek voltak utódaik nevelésére. A legjobb esetben ügyet sem vetettek a kölykökre; rosszabb esetben megsebesítették őket.12

Harlow majomkísérleteinek tanulsága azonos Danielle sorsának tanulságával. A természet stratégiája az agy teljes kifejlesztésére a világról szerzett megfelelő élményeken alapul. Enélkül az agy rosszul fejlődik, és kóros elváltozások lépnek fel. Ahogy egy fának szüksége van a tápanyagokban gazdag talajra a növekedéshez, az agy számára ezt a tápanyagokban gazdag talajt a társadalmi és érzékszervi kölcsönhatások jelentik.

Ennek a háttérnek az ismeretében tehát azt látjuk, hogy az agy a környezetét felhasználva alakítja önmagát. De pontosan hogyan fogadja be a világot – főleg a sötét barlang belsejéből? Mi történik, ha az ember elveszíti a karját vagy megsüketül? A vak emberek valóban jobban hallanak a látóknál? És mi köze mindennek ahhoz, hogy miért álmodunk?

3

ODABENT AZ ODAKINT TÜKRÖZŐDIK

A SILVER SPRINGS-I MAJMOK ESETE

1951-ben az idegsebész Wilder Penfield műtét közben hajszálvékony elektródát süllyesztett egy férfi agyába.1 Penfield meglepő dolgot fedezett fel az agyszövetnek abban a sávjában, amely fölött a fülre illesztett fejhallgató hangszóróit összekötő pánt halad. Ha egy kis áramütést adott egy adott helyen, akkor a beteg úgy érezte, mintha a kezét érintenék. Amikor Penfield egy közeli helyet ingerelt, a beteg azt érezte, mintha megérintette volna a törzsét. Az agy más helyét ingerelve a térdén érzett érintést. A páciens teste minden részének megfelelt egy terület az agyban.

Ezután Penfield mélyebb összefüggést ismert fel: a szomszédos testrészek az agy szomszédos területeinek feleltek meg. A kézfej az alkar közelében jelent meg, az pedig a könyök közelében, amelynek a felkar közelében felelt meg egy terület stb. Az agy ezen sávja mentén megtalálta a test részletes térképét. A szomatoszenzoros kéreg mentén lassan, pontról pontra haladva megtalálta az egész emberi testet.2

Nem ez volt az egyetlen térkép, amelyet talált. A motoros kéreg (a szomatoszenzoros kéreg előtti sáv) mentén hasonló jelenséget fedezett fel: gyenge áramütés hatására a test meghatározott, szomszédos területein megrándultak az izmok. Az egyes területek ehelyütt is leképeződnek, és rendezetten helyezkednek el.

A test térképe ott alakul ki, ahol az egyes érzékszervektől érkező idegpályák bejutnak az agyba (szomatoszenzoros kéreg, felső ábra), és a kimenő pályák elhagyják az agyat (motoros kéreg, alsó ábra). A kifinomultabban érzékelő és a finomabban irányított funkciókhoz nagyobb területek tartoznak.

Ezeket a testtérképeket a homunculusnak, vagyis „kis embernek” nevezte.

A térképek létezése azonban furcsa és váratlan. Hogyan léteznek? Végül is az agy a koponyán belül teljes sötétségbe van zárva. Ez a másfél kilogramm szövet nem tudja, milyen a testünk; az agynak nincs módja arra, hogy közvetlenül lássa a testet. Semmi máshoz nem fér hozzá, csak az elektromos impulzusok fecsegő áramlatához, amely az idegeknek nevezett adatkábelek vastag kötegében szaladgál. Csontbörtönében raboskodva az agynak fogalma sem lehet arról, melyik végtag melyikhez kapcsolódik, vagy melyik melyikkel szomszédos. Hogyan ábrázolható mégis a test elrendezése ebben a sötét üregben?

Rövid gondolkodás után valószínűleg eszünkbe jut a legkézenfekvőbb megoldás: a test térképét genetikailag előre be kell programozni. Jó ötletnek tűnik!

De hibás.

A rejtélyre adott válasz viszont pokolian zseniális.

A térkép rejtélyére évtizedekkel később derült fény, amikor az események váratlan fordulatot vettek. Edward Taub, a marylandi Silver Spring-i Viselkedéskutató Intézet tudósa meg akarta érteni, hogy az agysérülést elszenvedett páciensei hogyan tudják helyreállítani mozgásképességüket. Ennek érdekében tizenhét majmot szerzett, és azt tanulmányozta, hogy az eltávolított idegek képesek-e regenerálódni. Mindegyik állatnál óvatosan átvágott egy idegköteget, amely az agyat az egyik karral vagy az egyik lábbal kötötte össze. Ahogy az várható volt, a szerencsétlen majmok minden érzékelő képességüket elvesztették az érintett végtagoktól, Taub pedig azt kezdte tanulmányozni, van-e mód arra, hogy a majmok újra használni tudják a beavatkozással érintett végtagjukat.

1981-ben egy fiatal, Alex Pacheco nevű önkéntes kezdett dolgozni a laboratóriumban. Bár érdeklődő egyetemi hallgatóként mutatkozott be, valójában azért volt ott, hogy kémkedjen egy újonnan alapított szervezet, az emberek az állatokkal való etikus bánásmódért (People for the Ethical Treatment of Animals, PETA) javára. Pacheco éjszakánként fényképeket készített. Néhány felvételt nyilvánvalóan úgy állított be, hogy azok eltúlozva láttassák a majmok szenvedéseit,3 de mindenesetre a hatást sikerült elérni. 1981 szeptemberében a Montgomery megyei rendőrség rajtaütött a laboratóriumon, és bezáratta. Taub doktort hat vádpontban bűnösnek találták, és elítélték a megfelelő állatorvosi ellátás elmulasztása miatt. Fellebbezése nyomán az összes vádat elejtették; mindazonáltal az események az 1985-ös állatjóléti törvény megalkotásához vezettek, amelyben a kongresszus új szabályokat határozott meg a kutatási célokra tartott állatok gondozására.

Noha ez a pillanat vízválasztónak bizonyult az állatok jogai szempontjából, a történet mégsem csak a kongresszusban történtek miatt fontos. Témánk szempontjából ugyanis az a legérdekesebb, hogy mi történt ezután a tizenhét majommal. Közvetlenül a vádemelés után a PETA betört az intézetbe és elvitte a majmokat, amiért bírósági eljárás bizonyítékainak eltulajdonításával vádolták meg őket. Taub kutatóintézete dühödten követelte, hogy adják vissza a majmokat. A jogi csatározás eldurvult, és a majmok birtoklásáért vívott harc az Egyesült Államok Legfelsőbb Bírósága elé került. A bíróság elutasította a PETA arra irányuló kérését, hogy megtarthassa a majmokat, ehelyett az állatok őrzését egy harmadik félre, a Nemzeti Egészségügyi Intézetre bízta. Míg az emberek a távoli tárgyalótermekben vicsorogtak egymásra, a fogyatékossá tett majmok tíz éven át evéssel, ivással és közös játékokkal élvezték korai nyugdíjazásukat.

Ennek az időszaknak a vége felé az egyik majom halálosan megbetegedett. A bíróság engedélyezte, hogy a majmot elaltassák. Ekkor vettek érdekes fordulatot az események. Idegtudományi kutatók egy csoportja meggyőzte a bírót, hogy a majom idegének elvágása hiábavaló lett volna, ha a kutatóknak nem engedélyeznék a majom agyának feltérképezését a közvetlenül az eutanázia előtti altatásban. Némi vita után a bíróság megadta az engedélyt.

1990. január 14-én a kutatócsoport érzékelő elektródákat helyezett a majom szomatoszenzoros kéregébe. Pontosan úgy, ahogy Wilder Penfield tette emberi betegével, a kutatók megérintették a majmot a kézfején, a karján, az arcán stb., miközben figyelték az agy neuronjainak működését. Így feltárták az agyban található testtérképet.

Megállapításaik vihart kavartak az idegtudományi közösségben. A testtérkép az évek során megváltozott. Nem meglepő, hogy a majom elvágott idegű kezének gyengéd érintése már nem aktivált semmilyen választ az agykéregben. A meglepetést az okozta, hogy az agykéregnek az a kis területe, amely korábban az állat kezének felelt meg, most az arc érintésekor aktiválódott.4 A test térképe átszerveződött. A homunculus még mindig majomra hasonlított, de immár jobb kar nélküli majomra.

Ez a felfedezés kizárta annak lehetőségét, hogy az agy testtérképe genetikailag előre be lett volna programozva. Ehelyett valami sokkal érdekesebb dolog történt. Az agy térképét rugalmasan alakították a testből érkező aktív jelzések. Amikor a test megváltozik, a homunculus követi a változást.

Ugyanezeket az agytérképezési vizsgálatokat még ugyanabban az évben elvégezték a többi Silver Springs-i majmon is. A szomatoszenzoros kéreg mindegyikükben drámai módon átrendeződött: az elvágott idegű végtagokat egykor képviselő területeket a kéreg szomszédos területei foglalták el. A homunculusok oly módon alakultak át, hogy megfeleljenek a majmok új testterveinek.5

Milyen érzés lehet, amikor az agy így átszerveződik? Sajnos a majmok nem tudják megmondani. Az emberek azonban igen.

LORD HORATIO NELSON JOBB KARJÁNAK UTÓÉLETE

Lord Horatio Nelson (1758–1805) admirális, brit hadparancsnok az a hős, akinek a szobra a londoni Trafalgar téren, a magas talapzaton áll.6 A toronymagasan álló szobor a hadvezér karizmájáról, taktikai erejéről és leleményes stratégiai lépéseiről tanúskodik, amelyek együttesen döntő győzelmekhez vezettek Amerikától a Níluson át Koppenhágáig a különböző vizeken. Hősiesen halt meg utolsó erőpróbájában, a trafalgari csatában, amely a britek egyik legnagyobb tengeri győzelme volt.

Nemcsak a tengerészet történetébe írta be a nevét Nelson admirális, hanem az idegtudományok fejlődéséhez is hozzájárult – ez azonban pusztán a véletlen műve volt. A történet a Santa Cruz de Tenerife elleni támadással kezdődött, amikor 1797. július 24-én éjjel tizenegy órakor egy spanyol muskéta csövéből másodpercenként ezer láb sebességgel kilépő golyó Lord Nelson jobb karjában fejezte be a pályáját. A csontjai összetörtek. Nelson mostohafia sáljának egy darabjával szorosan megkötötte a kart, hogy megállítsa a vérzést, Nelson matrózai pedig gyorsan visszaeveztek vele a főhajóra, ahol a sebész feszülten várt. A gyors orvosi vizsgálat után az volt a jó hír, hogy Nelson valószínűleg túléli a sebesülést. A rossz hír az volt, hogy az üszkösödés veszélye miatt amputálni kellett a kart. Nelson jobb karját a könyök felett műtéti úton eltávolították, és a hajóról a tengerbe dobták.

A következő hetekben Nelson megtanulta a jobb karja nélkül élni – enni, mosakodni, sőt lőni is. Amputációjának csonkját viccesen „uszonynak” nevezte.

Néhány hónappal az események után azonban furcsa következmények jelentek meg. Lord Nelson azt kezdte érezni – szó szerint érezte –, mintha a karja még mindig jelen lenne. Onnan érkező érzéseket élt át. Teljes bizonyossággal érezte, amint hiányzó ujjai hiányzó körmei fájdalmasan belevájódnak hiányzó jobb tenyerébe.

Nelson optimistán értelmezte fantom végtagjának ezt az érzését: arra a következtetésre jutott, hogy ez a jelenség immár vitathatatlan bizonyítékot szolgáltat a halál utáni életről. Végül is, ha egy hiányzó végtag tudatos érzést kelthet – önmagának mindig jelen lévő szellemeként –, akkor ugyanerre a hiányzó testnek is képesnek kell lennie.

Bár a Lord Horatio Nelsont ábrázoló festmények és szobrok számos brit múzeum díszei, a látogatók többsége nem veszi észre, hogy Nelsonnak hiányzik a jobb karja. Karját 1797-ben kellett amputálni, ami a fantom végtagok érzésének korai klinikai vizsgálatához és Nelson érdekes, ám helytelen metafizikai értelmezéséhez vezetett.

Nem Nelson volt az egyetlen, aki megfigyelte ezeket a furcsa érzéseket. Sok évvel később az Atlanti-óceán túloldalán egy Silas Weir Mitchell nevű orvos számos polgárháborús sebesült amputációját dokumentálta egy philadelphiai kórházban. Elképesztette az a tény, hogy sok sebesült határozottan állította: továbbra is érzik hiányzó végtagjaikat.7 Vajon ez valóban a testi halhatatlanság bizonyítéka lehetett, ahogyan azt Nelson gondolta?

Mint kiderült, Nelson következtetése elhamarkodott volt. Agya átformálta önmagát, pontosan úgy, ahogyan az a Silver Springs-i majmok esetében történt. Idővel a tudósok felfedezték, hogyan lehet nyomon követni az eltolódó határokat az emberi agyban, éppúgy, ahogyan a történészek a Brit Birodalom változó határait követték.8 A modern képalkotási technikákkal láthatjuk, hogy az agykéregben az egyik kar amputálásakor az ennek megfelelő területre benyomulnak a szomszédos területek. Ebben az esetben a kézfejet és az alkart képviselő kérgi területeket a felkar és az arc területei veszik körül. (Miért az arc? Véletlenül, egyszerűen ez történik, amikor a testet egy lineáris térképen kell ábrázolni.) Tehát ezek a területek kiterjednek, hogy átvegyék azt a területet, amely korábban a kéznek felelt meg. Csakúgy, mint a majmoknál, a megváltozott térkép a test aktuális formáját tükrözi.

Az agy alkalmazkodik a testtervhez. Amikor egy kezet amputálnak, a szomszédos kérgi területek átveszik a kéz korábban birtokolt területei feletti uralmat.

Van azonban itt egy másik rejtély is. Miért érezte Nelson még mindig a kezét, és ha megérintenénk Nelsont az arcán, akkor úgy érezné, mintha a hiányzó kezét érintettük volna meg? Nem vették át a szomszédos területek a kéz képviseletét? A válasz az, hogy a kéz megérintését nemcsak a szomatoszenzoros kéreg sejtjei képviselik, hanem azok a mélyebb rétegekben lévő sejtek is, amelyekkel az előbbiek kapcsolatban állnak, és amelyekkel információt közölnek. Tehát, bár az elsődleges szomatoszenzoros kéregben gyorsan módosult a térkép, a mélyebben fekvő területeken ugyanez egyre kevésbé történt meg. Kar nélkül született gyermeknél a térkép teljesen más lenne – de egy felnőttnél, mint Lord Nelson, a rendszer kevésbé rugalmasan képes átírni önmagát. Lord Nelson agyában a szomatoszenzoros kéregtől az agy mélye felé haladó idegsejtek nem változtatták meg annyira a kapcsolataikat, mint a kéregben lévők, és ezért úgy vélték, hogy bármely tevékenység, amelyről tudomást szereznek, a kéz érintésének felel meg. Ennek következtében észlelte Nelson hiányzó végtagjának kísérteties jelenlétét.9

A majmok, az admirálisok és a polgárháborús veteránok ugyanazt a történetet mondják el: amikor az input hirtelen megszűnik, az érzékszervi kérgi területek nem maradnak kihasználatlanul. Ehelyett benyomulnak oda a szomszédaik.10 Újabban több ezer amputált pácienst vizsgáltak agyi szkennerekkel, és megállapítható, milyen mértékben különbözik az agy a hardvertől, miután képes dinamikusan átrendezni önmagát.

Bár az amputációk az agykéreg drámai átszerveződéséhez vezetnek, az agy alakváltozása a test sokkal egyszerűbb módosításával is kiváltható. Például, ha egy szorító mandzsettával tartósan elszorítanánk valakinek a karját, a személy agya úgy alkalmazkodna a meggyengült bejövő jelekhez, hogy kisebb területet fordít a test adott részének a felügyeletére.11 Ugyanez történik, ha érzéstelenítőkkel hosszú időre blokkoljuk a kar idegeit. Sőt az is elég, ha csupán a kéz két ujját összekötjük – így azok már nem önállóan működnek, hanem egyetlen egységként –, akkor a kérgi reprezentációjuk végül két különálló régióból egyetlen területté egyesül.12

Akkor tehát hogyan kíséri figyelemmel a sötét üregében rejtőző agy a test kívülről látható képét?

AZ IDŐZÍTÉS A LEGFONTOSABB

Képzeljük el, hogy madártávlatból szemléljük lakóhelyünk környékét. Megfigyeljük, hogy egyesek minden reggel, hat órakor sétálni viszik a kutyájukat. Mások kilencig nem hozzák ki a kutyájukat. Vannak, akik ebéd után sétáltatják az állatot. Egyesek az éjszakai sétát kedvelik. Ha hosszabb időn át figyeljük a környék dinamikáját, azt vesszük észre, hogy azok az emberek, akik véletlenül ugyanakkor sétáltatják kutyáikat, hajlamosak összebarátkozni egymással: gyakran összetalálkoznak egymással, beszélgetni kezdenek, végül meghívják egymást kerti partira. A barátság követi az időbeli egybeesést.

Ugyanez a helyzet az idegsejtekkel is. Idejük kis részét rövid elektromos impulzusok (úgynevezett tüskék) küldésére fordítják. Ezen impulzusok időzítése kritikus fontosságú. Közelítsünk most rá egy tipikus idegsejtre. Tízezer szomszédjával áll kapcsolatban, de nem alkot egyformán erős kapcsolatot mind a tízezerrel. A kapcsolatok erőssége is az időzítésen alapul. Ha a vizsgált idegsejt elindít egy tüskeszerű impulzust, majd egy vele kapcsolatban álló idegsejt mindig közvetlenül utána küld ki egy tüskét, akkor megerősödik köztük a kapcsolat. Ez a szabály úgy foglalható össze, hogy azok a neuronok, amelyek együtt „tüzelnek”, összehuzalozódnak.13

Egy új, fiatal agyban a testből az agyba érkező idegek nagy területre ágaznak szét. Állandó gyökereket azonban csak olyan helyeken vernek, ahol más idegsejtekkel közel azonos időben tüzelnek. A szinkronitás megerősíti a kötelékeket. Nem grillpartit rendeznek, hanem több neurotranszmittert szabadítanak fel, vagy több receptort állítanak csatasorba a neurotranszmitterek befogadására, ami megerősíti a kapcsolatot közöttük.

Mi köze ennek az egyszerű trükknek a test térképéhez? Gondoljuk végig, mi történik, amikor megérintünk, megölelünk, megrúgunk, eltalálunk és megsimogatunk különböző dolgokat a világon. Amikor felemelünk egy kávéscsészét, az ujjainkon a bőr különböző foltjai hajlamosak egyidejűleg aktivizálódni. Ha cipőt húzunk, a lábunkon lévő bőr foltjai hajlamosak egyidejűleg aktivizálódni. Ezzel szemben a gyűrűsujjunk és a kis lábujjunk között általában csekélyebb a korreláció, mert kevés olyan helyzet van az életben, amikor ezek ugyanabban a pillanatban aktívak. Ugyanez igaz az egész testünkre is: a szomszédos foltok között nagyobb valószínűségű az egyidejű aktivitás, mint az egymástól távolabb eső területek között. Miután egy ideje kölcsönhatásban állnak a világgal, a bőr olyan területei, amelyek történetesen egyszerre aktívak, gyakran összehuzalozódnak, míg azok, amelyek nem egyszerre aktívak, általában távol kerülnek egymástól. Ezeknek az együttes aktiválásoknak az eredményeként évek alatt kialakul a szomszédos területek atlasza: a test térképe. Más szavakkal, az agy egy egyszerű szabály miatt tartalmazza a test térképét. Ez a szabály azt írja elő, hogyan létesítenek kapcsolatokat egymással az egyes agysejtek: a közel egyszerre aktív idegsejtek hajlamosak kapcsolatokat létrehozni és fenntartani egymás között. Így jelenik meg a test térképe a koponya sötét odújában.14

De miért változik meg a térkép, amikor a bemenet megváltozik?

A GYARMATOSÍTÁS FÁRADSÁGOS VÁLLALKOZÁS

A tizenhetedik század elején Franciaország megkezdte Észak-Amerika gyarmatosítását. Mi volt a technikája? Hajókat küldött az óceán túlpartjára, tele francia emberekkel. A stratégia bevált. A francia telepesek az új területeken gyökeret vertek. 1609-ben a franciák prémkereskedő-telepet hoztak létre, amely végül Québec városává fejlődött, és amelyet Új-Franciaország fővárosának szántak. Huszonöt éven belül a franciák Wisconsinig benépesítették a vidéket. Ahogy egyre újabb francia telepesek érkeztek az Atlanti-óceánon túlról, a belakott terület egyre nőtt.

Új-Franciaországot azonban nem volt könnyű fenntartani. Állandó verseny folyt a többi hajózó hatalommal, főleg Nagy-Britanniával és Spanyolországgal. Ezért Franciaország királya, XIV. Lajos fontos tanulságot szűrt le: ha azt akarja, hogy Új-Franciaország szilárdan gyökeret verjen, akkor folyamatosan hajókat kell küldeni