Ludzki mózg potrafi wiele. Także dostosowywać się do zmian, czasem naprawdę dużych, takich jak utrata wzroku czy słuchu. I o ile uwaga badaczy z całego świata do tej pory skupiona była przede wszystkim na plastyczności i możliwościach dostosowywania się kory wzrokowej u osób niewidomych, część z nich zaczęła zadawać sobie pytanie „a co z korą słuchową u głuchych?”. W końcu stanowi ona całkiem spory kawałek i chociaż słuchamy uszami, w rzeczywistości „słyszy” właśnie mózg. Co więc dzieje się z tym kawałkiem mózgu u osób głuchych?

– Różne zespoły, w tym my, próbowały różnych eksperymentów, żeby zrozumieć, co tam się dzieje. Czy zajmuje się uwagą? Wzrokiem? Pamięcią? Językiem migowym? Postrzeganiem rytmu? Czytaniem wyrazu twarzy? – opowiada prof. Marcin Szwed z Instytuty Psychologii UJ. –  To były bardzo wąskie eksperymenty, sprawdzające bardzo szczegółowe hipotezy i dawały niejasne wyniki. W końcu postanowiliśmy zrobić krok w tył i zapytać: a co dzieje się nie w kontrolowanym eksperymencie, ale w sytuacji podobnej do naturalnej?

W ten sposób zrodziło się badanie – eksperyment, w którym wzięło udział ok. około czterdziestu osób, połowa z nich głucha od urodzenia, a połowa słysząca. Wszystko polegało na prostym oglądaniu filmu, a w trakcie naukowcy badali mózgi uczestników rezonansem magnetycznym. Do oglądania wybrano „Trio z Belleville”, kreskówkowy film bez dialogów, by odbiór był taki sam u osób głuchych i u osób słyszących.

Trzy wersje filmu

Jak tłumaczą naukowcy, w codziennym życiu mózg dzieli się zadaniami i różne jego rejony zajmują się różnymi rodzajami informacji. Kora wzrokowa zajmuje się widzeniem - od przerabiania plamek światła i ciemności, które padają na nasze siatkówki, do rozpoznawania przedmiotów, twarzy, miejsc. Kora uwagowa wybiera którym częściom tego, co widzimy czy słyszymy poświęcić uwagę, obszary językowe przypisują obrazom i dźwiękom nazwy i słowa, a inne, wyżej położone rejony układają to, co się dzieje w spójne historie i decydują, czy i co ma być zapamiętane. To wszystko dzieje się również, kiedy oglądamy film.

Żeby móc rozróżnić, jakiego rodzaju informacje są przetwarzane przez mózg, naukowcy puścili kilkunastominutowe fragmenty filmu w różnych wersjach. Pierwsza, to nie-pocięty, wielominutowy fragment. Druga to film pocięty na kilkusekundowe kawałki. Trzecia wersja to film nie tylko pocięty, ale też zdeformowany w abstrakcyjne wzory przypominające trochę psychodeliczne obrazy, w których nie da się wyróżnić żadnych rozpoznawalnych kształtów.

– Niższe poziomy kory wzrokowej będą tak samo traktować wszystkie trzy wersje filmu. Dla nich liczy się tylko, że coś jest kontrastowe, kolorowe i się rusza. Średnie poziomy mózgu, rejon rozpoznawania twarzy, czy uwagowy, nie będą mocno reagować na ten zdeformowany, za to z równą siłą będą reagować na kilkusekundowe kawałki filmu, jak i na cały film, bo i w jednym i drugim są twarze, dłonie, pistolety, czy ruchy które znamy, np. jadący samochód. Najwyższe rejony mózgu natomiast - kora uwagowa, pamięć - będą wolały cały film, bo tylko w nim jest spójna historia – tłumaczą badacze.

Wyniki dają część odpowiedzi

Naukowcy zadali sobie pytanie: czy i jak reagować będzie kora słuchowa głuchych? Czy będąc “przeznaczoną” do bycia korą zmysłową, będzie się zachowywać jak kora wzrokowa? Czy też raczej zachowa się jak jej “sąsiedzi” w korze skroniowej, rejony zajmujące się językiem, znaczeniem, pamięcią.

Okazało się, po pierwsze, że praktycznie cała kora słuchowa głuchych bardzo mocno angażuje się w oglądanie filmu. Kora słuchowa osób słyszących natomiast,  zgodnie z oczekiwaniami, pozostaje “nieczuła” na film. Po drugie, różne rejony kory słuchowej zachowywały się w różny sposób. Większość “wolała” cały film od jego pociętych i zniekształconych kawałków. Niektóre rejony w lewej półkuli zachowywały się nawet jak hipokamp, rejon mózgu odpowiedzialny za zapamiętywanie. Natomiast prawa kora słuchowa różniła się tym, że całkiem spory fragment reagował również na zdeformowane i pocięte warianty filmu.

– Widzimy jasno, że kora słuchowa przejmuje cały szereg zadań mózgu, wspierając działanie jego pozostałych rejonów na wielu etapach, od początkowej fazy przetwarzania, skupiania uwagi, aż do końca percepcji do pamięci, narracji. To może wyjaśniać, dlaczego głusi mają szybsze czasy reakcji niż osoby słyszące, czy lepiej widzą to, co pojawia się po bokach pola widzenia. Nadal jednak nie wiemy, co ta kora konkretnie robi – tłumaczy prof. Szwed. I zastrzega: – Ale wiemy już, jakiego typu odpowiedzi mamy szukać.

Wyniki badań ukazały się właśnie w prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications” w artykule zatytułowanym „Auditory areas are recruited for naturalistic visual meaning in early deaf people”. Teraz, wraz z zespołem z Uniwersytetu Johna Hopkinsa, współautorzy artykułu (prof. Szwed, prof. Marina Bedny, prof. Rhodri Cusack i dr Maria Zimmermann) próbują zrozumieć co kora “robi”. Do analizy tych samych danych używają więc nowych metod opartych na algorytmach sztucznej inteligencji, które przekładają treść filmu na reakcje mózgów osób, które go oglądały. W ten sposób, mają nadzieję zobaczyć, jakie konkretnie treści filmu powodowały odpowiedzi poszczególnych elementów “przestawionej” kory słuchowej.

Badania sfinansowane zostały przez Narodowe Centrum Nauki (grant MAESTRO).