Zebřičky se naučí typický zpěv během prvních tří měsíců života. Kredit: Max Planck Institute, Copyright: © MPI for Biological Intelligence / Julia Kuhl

Už nikdy se nenaučíme řeč tak dobře, jako když jsme si její základy i jemné nuance osvojovali jako děti. V té době má náš mozek „otevřená okna“ pro učení mnoha různým dovednostem. Ta se ale v poměrně útlém věku jednou pro vždy uzavřou a pak už nám nezbývá nic jiného, než se mořit se slovíčky a gramatikou v jazykových kurzech. A ruku na srdce, pro mnohé z nás je to celkem marná námaha – náš starý mozek už to prostě „nepobírá“. Podobně je to i s dalšími znalostmi a dovednostmi. Pokud se chcete stát houslovým virtuosem, musíte začít v útlém věku, jinak jste bez šancí.

Daniela Vallentin, vedoucí skupiny. Kredit: Max Planck Institute.

Na vině je pokles tzv. neuroplasticity – tedy schopnosti vytvářet v mozku nová spojení. Teď se zdá, že bychom mohli tohle „neuroplastické okno“ opět otevřít. Přičinil se o to tým Daniely Valentinové z Max Planck Institute for Biological Intelligence v německém Seeviesenu a výsledky své práce zveřejnil ve vědeckém časopise Nature Communications.

Vallentinová a spol. si vybrali pro své experimenty pěvce zebřičky pestré (Taeniopygia guttata), jejichž mláďata se naučí typický zpěv během prvních tří měsíců života. Toto období „otevřené mysli“ ukončí aktivace tzv. inhibičních neuronů, které sníží neuroplasticitu mozku a brzdí další učení.

Zebřičky pestré (Taeniopygia guttata). Kredit: Christoph_moning, www.inaturalist.org/photos/96756110, CC BY 4.0

Tým Daniely Valentiniové využil metod tzv. optogenetiky, která dovoluje měnit aktivitu genů v neuronech pomocí světelných stimulů zaváděných přímo do mozku, a podařilo se jim tak „vypnout“ inhibiční neurony potlačující neuroplasticitu v mozkových centrech potřebných k učení novému zpěvu. Těmto ptákům pak přehrávali zpěv s novými prvky a sledovali, zda si je zebřičky osvojí. Stalo se! Ptáci začali do svých zpěvů přidávat nově naposlouchané prvky.

„Pozorovali jsme rozšíření vokálního repertoáru dospělých ptáků, které bylo doposud považováno za nemožné," říká člen výzkumného týmu Fabian Heim.

Hlavní motivací podobných výzkumů není získání ptáků s bohatším pěveckým repertoárem. Učení zpěvu u pěvců se využívá jako model pro studium učení lidské řeči a obecně pro osvojování nových informací. Pokud bychom dokázali „odblokovat“ potlačenou neuroplasticitu dospělého lidského mozku, otevřely by se nám nové cesty k učení. V první řadě by je lékaři využili k léčbě následků neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba, nebo pro nápravu následků poranění mozku či mozkových mrtvic.

Samozřejmě by se zároveň otevřely možnosti k vylepšení standardních funkcí lidského mozku. Stáli bychom před klasickým bioetickým dilematem, jež lze shrnout do otázky: „Smíme všechno, co umíme?“ Namístě je připomenout, že pokles neuroplasticity ve vyšším věku není od základů špatná věc. Ukazuje se, že k některým duševním poruchám máme našlápnuto právě proto, že si lidský mozek udrží zvýšenou neuroplasticitu nepřirozeně dlouho. Ve vyšším věku už je v mnoha ohledech lepší, když se mozek stabilizuje, protože při jeho neuroplastickém „přenastavování“ hrozí zavládnutí chaosu.

Prameny:

Fabian Heim, Ezequiel Mendoza, Avani Koparkar and Daniela Vallentin: Disinhibition enables vocal repertoire expansion after a critical period. Nature Communications, online August, 31 2024

Hirofumi Morishita and Sophia Vinogradov: Neuroplasticity and dysplasticity processes in schizophrenia." Schizophrenia Research 207 (2019): 1.