Det rynkiga och mystiska organet vi bär runt i våra dödskallar har en nästan magisk förmåga att förändras och anpassa sig, en egenskap som är särskilt uppenbar i en ny studie av människor som hade hälften av hjärnan tagits bort.
Studien, publicerad 19 november i tidskriften Cell Reports, fokuserade på en liten grupp människor som hade en hemisfektomi, en kirurgisk procedur där hälften av hjärnan tas bort under barndomen. Resultaten visade att trots att de saknade en hel hälften av detta kritiska organ kunde deltagarna fungera bra eftersom den återstående hälften av deras hjärna stärktes, sade författarna.
Det är känt att hjärnan är mycket "plastisk", vilket betyder att den ständigt kan bilda nya nätverk eller förbindelser mellan hjärnceller. Faktum är att det är så vi lär oss nya färdigheter: ju mer och mer vi tränar på gitarren, till exempel, desto mer och fler hjärnanätverk som är ansvariga för musikalisk förmåga kommer att stärkas.
Ett av de bästa sätten att förstå denna plasticitet är att studera patienter som har tagit bort delar av hjärnan. För den nya studien analyserade en grupp forskare vid California Institute of Technology hjärnorna hos sex vuxna i 20- och 30-talet som hade hemisfektomier när de var mellan 3 månader och 11 år för att minska epileptiska anfall.
Författarna analyserade också hjärnorna från sex kontroller, eller personer som hade båda sina halvkuglar i takt. Alla deltagare genomgick funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI), en teknik som mäter hjärnaktivitet genom att spåra blodflödet. Forskarna tittade specifikt på nätverk i hjärnan som är involverade i vardagliga funktioner som vision, rörelse, känslor och kognition. De jämförde sedan hjärnskanningarna med 1 500 hjärnbilder som publicerades i en databas som heter Brain Genomics Superstruct Project.
Teamet fann att, bland patienter med bara en hjärnhalvkula, hjärnregioner involverade i samma nätverk (som vision) fungerade lika bra som hos friska patienter som hade hela hjärnan intakt.
Dessutom fann författarna att anslutning - och därmed kommunikation - mellan delar av olika nätverk faktiskt är starkare hos patienter som hade en hemisfär avlägsnad. På detta sätt verkar det som om hjärnan kan kompensera för förlusten av hjärnstrukturen, sade författarna. Många av dessa patienter var högfunktionella, med intakta språkkunskaper. "När jag lägger dem i skannern pratade vi småprat, precis som hundratals andra individer som jag har skannat," sade huvudförfattaren Dorit Kliemann, en postdoc vid California Institute of Technology, i uttalandet. "Du kan nästan glömma deras tillstånd när du möter dem för första gången."
"När jag sitter framför datorn och ser dessa MR-bilder som bara visar en halv hjärna, undrar jag fortfarande att bilderna kommer från samma människa som jag just såg prata och gå och som har valt att ägna sin tid åt att undersöka, "tillade hon.
Det finns många andra fall i litteraturen som dokumenterar hjärnans fantastiska förmåga att anpassa sig till en oväntad situation. Till exempel hade en ung pojke tagit bort en tredjedel av sin högra halvklot, vilket inkluderade den del av hjärnan som var ansvarig för synen. Men några år efter hans operation fann neurovetenskapsmän att den vänstra sidan av hans hjärna började ta på sig den saknade vänstersidens visuella uppgifter, och han kunde fortfarande se bra ut, enligt en tidigare Live Science-rapport.
En annan nyligen genomförd studie fann en liten grupp kvinnor som luktade trots att de saknade sina luktlökar, regionen framför hjärnan som bearbetar information om lukter. Även om det är oklart hur detta händer, tror forskare att det är möjligt att en annan del av deras hjärna tog på sig att behandla lukter, enligt en annan Live Science-rapport.
Nu hoppas författarna till den nya studien att bättre förstå hur hjärnan omorganiserar sig efter en skada eller stroke, och hur vissa regioner kan kompensera för de som är skadade eller förlorade. "Kanske på sikt kan det arbetet informera riktade interventionsstrategier ... för att hjälpa fler människor med hjärnskador," sade Kliemann.
