Prawy do lewego

Odpoczywam na leżaku, czytając książkę. Zakładam nogę na nogę i zagłębiam się w pasjonującej lekturze. Nagle coś trąca moją prawą stopę. Instynktownie spoglądam w lewo, spodziewam się bowiem, że uderzenie padło właśnie z tej strony. I rzeczywiście – widzę kota sąsiada, który siedzi obok i bawi się moim butem. Skąd wiedziałem, że „sprawca” znajduje się po mojej lewej stronie? Przecież wczepił pazury w prawą stopę. Mój mózg musiał dostrzec związek pomiędzy miejscem dotknięcia i pozycją stopy.

Już od dawna wiemy, który obszar mózgu przetwarza bodźce dotykowe. Odpowiada za to rejon kory mózgowej nazywany homunkulusem somatosensorycznym. Ten „człowieczek” odbierający bodźce czuciowe jest zniekształconą reprezentacją powierzchni ciała ludzkiego w korze somatosensorycznej. W połowie lat 40. amerykański neurolog Theodore Rasmussen i kanadyjski neurochirurg Wilder Penfield pobudzali określone pola kory mózgowej chorych na epilepsję przy pomocy impulsów elektrycznych. W efekcie badani odczuwali mrowienie w niektórych częściach ciała. Zaskoczeni lekarze stwierdzili, że sąsiadujące ze sobą obszary naszego ciała są reprezentowane przez leżące obok siebie obszary kory mózgowej. Dlatego nazwali ten układ somatotopicznym (grec. soma – ciało, topos – miejsce).

Homunkulus wygląda groteskowo, jest bowiem silnie zdeformowany. Ma nieproporcjonalnie wielkie ręce, wydatne usta i olbrzymi język. Te części naszego ciała – szczególnie wrażliwe na dotyk z powodu dużego zagęszczenia receptorów na wargach, języku i opuszkach palców – mają w korze mózgowej więcej odpowiadających im neuronów. Oznacza to, że ich reprezentacja mózgowa zajmuje więcej miejsca, co powoduje dziwaczną deformację homunkulusa.

Skrzyżowany homunkulus
Rasmussen i Penfield zauważyli, że półkule mózgu są odpowiedzialne za funkcjonowanie przeciwległej połowy ciała. Za bodźce odbierane z prawej strony ciała odpowiada homunkulus lewej półkuli mózgu, z kolei impulsy nerwowe pochodzące z lewej strony odbiera i przetwarza homunkulus prawej półkuli mózgu. W efekcie uszkodzenie w obszarze kory czuciowej prawej półkuli sprawia, że chory odczuwa odrętwienie w lewej części ciała, i odwrotnie.

Brenda Rapp, neuropsycholog z Cognitive Science Department na John Hopkins University w Baltimore, dokonała jednak zdumiewającego odkrycia – niektórzy pacjenci z prawostronnym uszkodzeniem mózgu byli w stanie odbierać doznania płynące z lewej ręki, niesprawnej w wyniku udaru, jeśli tylko położyli ją po prawej stronie ciała. Jak to możliwe?
Najwyraźniej mózgowa mapa somatotopiczna nie jest jedyną ramą odniesienia w odbiorze doznań pochodzących z rąk, ponieważ ich chwilowe położenie w przestrzeni nie miałoby wtedy żadnego znaczenia. W przetwarzaniu bodźców dotykowych, które odbywa się w korze czuciowej, mają zatem znaczenie również inne układy odniesienia.

Na europejskim kongresie neuro[-]psychologów poznawczych, który odbył się w 2010 roku w Bressanone we Włoszech, Rapp opowiedziała historię pacjenta, u którego udar w lewej półkuli mózgu spowodował paraliż oraz zaburzenia odczuwania bodźców pochodzących z prawej strony ciała. U mężczyzny stwierdzono tzw. synchirię (grec. syn – razem, cheir – ręka), czyli rzadkie zjawisko, które polega na tym, że pacjent odczuwa bodźce po obu stronach ciała, gdy w rzeczywistości stymulacja ma charakter jednostronny. W efekcie, jeśli zostaje dotknięty w zdrową lewą rękę, odczuwa również dotyk fantomowy w prawej ręce, która jest niesprawna w wyniku paraliżu.

Jak to możliwe? Wyniki badań sugerują, że u zdrowych osób dotknięcie lewej ręki pobudza korę czuciową obu półkul, przy czym aktywność lewej półkuli jest zazwyczaj tłumiona. Rapp przypuszcza, że u osób z synchirią mechanizm ten może być zakłócony. Jeśli procesy hamujące nie przebiegają prawidłowo, tak jak stało się u opisanego powyżej pacjenta, wtedy pobudzeniu ulegają obszary kory czuciowej obydwu półkul. W efekcie pacjent czuje, jakby dotykane były obie jego ręce – również ta niesprawna – chociaż pobudzana jest tylko jedna z nich.

Rapp postanowiła przyjrzeć się dokładniej temu zjawisku. W 2008 roku przeprowadziła ze swoimi współpracownikami ciekawy eksperyment. Pacjent z niesprawną prawą stroną ciała w wyniku uszkodzenia lewej półkuli mózgu kładł ręce na znajdującym się przed nim stole, przy czym umieszczał je w różnych pozycjach względem środkowej osi ciała. Badacze lekko dotykali jego dłoni za pomocą gumowego cylindra. Okazało się, że stopień synchirii zmieniał się w zależności od pozycji ręki względem osi tułowia. Najrzadziej występowała wtedy, gdy badany umieścił obie dłonie po lewej, czyli zdrowej stronie ciała. Oznacza to, że za hamowanie odpowiadała tu prawa, czyli nieuszkodzona półkula mózgu. Synchiria występowała natomiast najczęściej wtedy, gdy obie dłonie znajdowały się po prawej stronie ciała.

Badacze nie mogli jednak stwierdzić, czy ramę odniesienia stanowi tu oś tułowia, czy głowy, dlatego przeprowadzili kolejny eksperyment. Tym razem pacjent położył obie dłonie symetrycznie po obu stronach ciała, a następnie przekręcał głowę w jedną i drugą stronę, tak by widzieć obie ręce wyłącznie w prawym lub lewym polu widzenia. Także w tym przypadku występowała synchiria. Jeśli jednak obie ręce znalazły się w lewym, czyli „zdrowym” polu widzenia, zjawisko to występowało najrzadziej. Okazało się zatem, że to głowa stanowiła tu układ odniesienia w odbiorze bodźców.
A co się stanie, gdy pacjent skrzyżuje ręce? Aby znaleźć odpowiedź na to pytanie, Rapp przeprowadziła trzeci eksperymen...