teadus.ee » Arhiiv » Ajujaht plastilise aju mõistmiseks

See teaduskirjanik Tiit Kändleri aertikkel ilmus 2017. a 23. mai Maalehes

Aju on plastiline ja suudab paljude hädadega ise hakkama saada. Aju muutub inimese sünnist surmani. Mõistes neid muutusi, on täiskasvanutel lihtsam ka mõista oma lapsi ning ümbritsevaid inimesi.

„Mida teha, kui on keha?“ küsis 1970. aastate põrandaalune luuletaja Albert Trapeež. „Mida tajud, kui on aju?“ küsivad erinevate alade teadlased juba sajandeid. Ei möödu pea päevagi, kui mu teadusuudiste voos vupsab sisse aju uurimisega seotud uudis. Või uudis, mida pakutakse uudise pähe.

Teadlased on uurimas protsesse, mis toimuvad noores ajus. Neid huvitab, kuidas aju suudab õppida ja miks on nõnda, et mõnel inimesel ei arene võime taibata kirjutatut ja rehkendatut. Kuidas vastsündinu hakkab tajuma helisid, selle üle mõtlevad New Yorgi Newarki labori teadlane April Benasich ja tema kolleegid. Katse on lihtne. Sõbralikult ette valmistaud kuuekuulise beebi pea külge kinnitatakse elektroodi. Ja siis hakatakse talle ette mängima erineva sagedusega helisid. Kui sagedust muudetakse, siis on näha, et ajus miski muutub. Pole ka ime. Kuid teadlased väidavad, et aktiivsuse muutus ennustab, kuidas inimene küpses eas suudab hakkama saada.

Kognitiivsed lihased, nagu teadlased neid nimetavad, suudavad inimestel hakkama saada ka matemaatikaga. Beebidel on juba sündides võime tunnetada numbreid. Muidugi ei rehkenda nad diferentsiaalvõrrandeid, kuid suudavad vahet teha hulkade suuruse vahel. Arv, mida beebid tunnetavad, ei ületa kolme või nelja. Kummalisel kombel on selgroogsed nagu tuvid, vareslased, lõvid või ahvid sama edukad. Ent nemad ei arenda oma matemaatilisi oskusi palju kaugemale.

Kuidas aju taipab aju?

Mida teha, et aju oleks parem? Üks on selgeks saanud. Kui laps õpib mängima mingit muusikainstrumenti, siis on see ajule üsna kasulik. See abistab keskendumisvõimet, suurendab töömälu ja toetab enesekontrolli. „Kui sa ikka pead kopeerima kitarrikäiku, siis hoiad seda oma peas ikka ja jälle ning kordad seda oma kätega,” ütleb Northwesterni Ülikooli teadlane Nina Kraus. Ta rõhutab, et oluline pole mitte niivõrd muusika kuulamine, kuivõrd selle mängimine.

„See, milliste bioloogiliste protsesside käigus tekivad lapse ajus paari aastaga tajumustritest tähenduslikud ühikud, on kahtlemata üks praeguse hetke põletavamaid probleeme,“ sõnastab Tartu Ülikooli ajuteadlane Jaan Aru oma hiljuti ilmunud raamatus „Ajust ja arust“ tee, mida mööda ronides võiksime oma lapsi paremini mõista.

Ajukoor ja depressioon

Aju töötab kroonilisele depressioonile vastu, suurendades mõnda osa oma koorest. Pildil on krooniliselt depressiivsete patsientide ajuskaneeringud: vasakul enne ravi (näidatud punasega) ja paremal ravi ajal (näidatud sinisega). Depressiivsetel patsientidel oli paksem ajukoor otsmiku-, oimu- ja kiirusagaras. 10-nädalase ravi järel olid need sagarad õhemad nagu tervetel inimestel.

 Enne ravi                     Pärast ravi

 Frontal – Otsmikusagar, Parietal – Kiirusagar, Temporal – Oimusagar

Allikas: Childrens Hospital Los Angeles

Aju omanikud on vähemalt miljoni paljurakse loomaliigi esindajad. Tunne ütleb, et aju on erand, kuid tegelikult on ajuvabu mitmerakulisi nagu seened, taimed jt umbes sama palju. Inimaju on jõudnud oma arengus astmele, kus ta mitte ainult tahab, vaid on ka võimeline iseennast tunnetama ja uurima. Aju kohta on paljutki teada saadud, juba Egiptuse vaaraode ajal tehti ajuoperatsioone, mida kirjeldas Mika Waltari oma 1945. aastal ilmunud raamatus „Sinuhe egiptlane“.

Kas inimene suudab oma aju tööd olulisel määral taibata? Praeguseks ei ole. Viibisin 2013. aastal Brüsselis seminaril, mille korraldas  Innovative Medicines Initative (IMI) ehk Innovaatilise Meditsiini Initsiatiiv, mis ühendab erapanuse avaliku panusega. Samal aastal avati Euroopas suure teaduse projekt, inimese ajuprojekt (Human Brain Project, HBP), mis kümne aasta jooksul saab toeks muljetavaldavad miljard eurot. Ent algne ajuprojekt põhines vaid ühe teadlase, praegu 55-aastase Šveitsi Lausanne’i Föderaalse Tehnoloogiainstituudi professori Henry Markrami nägemusel. Too karismaatiline mees teatas 2009. aastal, kõneldes kõrgelthinnatud TEDi kogunemisel, et ta suudab kokku panna kamba, kes kümne aastaga simuleerib kogu inimaju arvutil. Aju 86 miljardit neuronit ja 100 miljardit sünapsit superarvutil – kui uhke, meie eurooplased teeme seda!

Läks vaid aasta, kui selgus Markrami oskus rahavoogu enda ja kahe kamraadi käpa alla saada ning 800 Euroopa neuroteadlast 2014. aasta juulis avaliku kirja laiali saatsid. Nad süüdistasid Markrami massiivses ülekiitmises. Praeguseks on projekti juhtimist muudetud, selle alamprojektides osaleva 112 institutsiooni õigusi laiendatud ning ei keskenduta vaid aju simuleerimisele.

Depressioonist on asjatundjate sõnul saamas Euroopa põhilisi haigusi, mis varsti ennetab südame-veresoonkonna haigused, nagu kinnitas 2013. aastal Taani farmaatsiafirma Lundbeck teadusuuringute rühma juht Peter Andersen. Tema sõnul kulub vaid kolm protsenti depressioonist põhjustatud kuludest ravimitele, ülejäänud 97 läheb vähenenud tööviljakuse või koguni töövõimetuse kontole. Mingit tõhusat ravimit pole leitud.

Aju omadused: plastilisus ja koostöö

Siiski on tõdetud, et aju suudab muuta oma olulise piirkonna suurust, et kompenseerida depressiooni tagajärgi. Ajakirja Molecular Psychiatry (Molekulaarne Psühhiaatria) selle aasta mätsi alguse numbris avaldati uurimus, milles Los Angelese lastekliiniku teadlane Ravi Bansai ja tema kolleegid mõõtsid magnetresonantskuvamise meetodil depressiivsete patsientide aju. Nad nägid, et depressiivse aju otsmikusagar oli paksenenud. Kui patsiente korralikult raviti, õhenes otsmikusagar jälle tavaliseks. Otsmikusagar kontrollib ülejäänud aju tööd ja surub alla sobimatuid käitumisreflekse.

Tähendab, aju on plastiline ja suudab teatud määral teda tabanud hädadele vastavalt oma arhitektuuri muuta. Nõnda on võimalik, et näiteks langetõve ravimise tarbeks ühe eemaldatud ajupoolkeraga inimene suudab enamvähem adekvaatselt omadega toime tulla, nagu kirjeldab Stanfordi Ülikooli neuroteadlane David Eagleman oma äsja eesti keeldegi tõlgitud raamatus „Aju. Sinu lugu“.

Isegi selliste ajuhaigustega nagu Alzheimer ja Parkinson võib inimene hakkama saada. Pärast nunnade surma nende ajusid uurides selgus, et viimased paarkümmend aastat olid mõned elanud koos Alzheimeri tõvega. Nunnad kordavad palveid. Eagleman on veendunud, et mida vanemaks inimene saab, seda enam vajab treenimist tema aju. Meid aitab lugemine, ristsõnade lahendamine, musitseerimine, meisterdamine.

Ajurakkude arvu haripunkt on kaheaastasel lapsel. Siis asutakse ebavajalikke seoseid ja ka ajurakkude arvu kärpima. Nooruki aju vormub kuni 25-aastaseni. Eagleman toob ohtralt konkreetseid näiteid. Ta on veendunud meie aju  plastilisuses. Eriti eelistatud on muusikud ja taksojuhid, kelle hipokampus või ajukoore kindel kurd on tavainimese omast suurem.

Nii et lootust ei maksa kaotada mistahes eas inimestel: mälu näiteks on õpitav ja säilitatav, kui vaid tehakse õigeid harjutusi. Näiteks on märtsi alul avaldatud Stanfordi Ülikoolis läbi viidud katsete tulemused näidanud, et kui vabatahtlikke õpetati neile ette loetud sõnu meeles pidama, kui nad seostavad neid näiteks oma igapäevasel koduteel leiduvate objektidega, lähenevad nende võimed supermälumängurite omadele.

Kuigi mälugeeniused suudavad meeles pidada hiiglaslikke numbrijadasid, otsivad nad oma autovõtmeid sama sageli kui lihtsurelikud. Ning kas nad saavad paremini aru naljast? Vaevalt, sest Ontarios asuva Windsori Ülikooli äsja avaldatud uuringud näitasid, milline võime peab olema ajul, mis mõistab kalambuure ja teisi sõnanalju. Ainult siis, kui vasak ajupoolkera, mis tegeleb keelega, analüüsib kuuldud sõnu, ja kui see on sobivas koostöös parema poolkeraga, mis veidi hiljem annab neile sõnaridadele vastava tavamõtte. Nende kahe ootamatul vastuolul kalambuur seisnebki. Nii et naljanina põhineb koostööl – kahe ajupoolkera vahel. Ja see ei tohi olla ajutine.

2. graafiku allikas: David Eagleman, Aju. Minu lugu. Argo, 2016