Zapomenutí zapomnětlivci

Úspěchy ve výzkumu paměti by se nekonaly bez nešťastných, ale pro vědu cenných pacientů.

Na zvířatech lze docela dobře studovat většinu fyziologických pochodů i léčebných procesů, avšak pokud téma výzkumu začne nějak souviset s vědomím, potažmo s lidským mozkem, pak je tu problém. Na jedné straně pokusy na zvířatech ztrácejí smysl, na straně druhé experimentování s lidmi oficiálně brání vědecká etika.

Náhoda však medicíně čas od času přihrála člověka zraněného či nemocného tak, že se na něm daly pozorovat jevy, které by si téměř nikdo nedovolil vyvolat uměle. Posléze bylo možné tyto jevy konfrontovat s výsledky pitvy (v posledních desetiletích také zaživa sledovat zobrazovacími technikami). Tak právě takovíto pacienti zaplatili svým údělem, abychom získali mnohé znalosti o fungování mozku a paměti.

Zranění Phinease Gagea

Jednoho zářijového odpoledne 1848 na severovýchodě USA utrpěl mladý předák železničních dělníků Phineas Gage strašlivý úraz – předčasně vybuchlá nálož mu prohnala přední stranou lebky pěchovací sochor, který zničil levé oko a zdevastoval čelní laloky mozku. Postižený nejen přežil (dokonce po úrazu neztratil vědomí), ale zachoval si paměť, znalosti, intelekt. To zdánlivě potvrzovalo tehdejší názor, že mozek je funkčně nediferencovaný a jeho části se mohou navzájem nahrazovat. Jenže čas ukázal, že to tak docela neplatí: z příjemného, všemi oblíbeného chlapíka se stal nezodpovědný, roztěkaný, vzteklý, sprostý hulvát. „Intelektuální schopnosti a projevy dítěte se u něho pojí se zvířecí vášní silného muže,“ konstatoval později ošetřující lékař. Gage také začal trpět stále častějšími epileptickými záchvaty a při jednom z nich roku 1860 – sedmatřicetiletý – zemřel.

Portrét Phinease Gagea, který přežil těžké zranění mozku. V ruce drží železnou tyč, která mu zdevastovala čelní laloky mozku a připravila o zrak. Zdroj: Texas photo collection. Volné dílo, CC0.

V následujícím desetiletí německý vojenský lékař Eduard Hitzig několika vojákům se zraněním hlavy zavedl k mozku elektrody, do kterých opatrně pouštěl proud z baterie. Zranění pak kouleli očima či všelijak pocukávali rukama a nohama. Zaujatý badatel se spojil se zoologem Gustavem Fritschem a začal u zvířat systematicky hledat ta místa v mozku, která řídí svalové pohyby. Ukázalo se, že dráždění přední části mozkové kůry vyvolává pohyby svalů, zatímco stejné podněty v její zadní části nezpůsobují žádné viditelné reakce. Aby své výsledky dále potvrdili, Hitzig s Fritschem odstraňovali pokusným psům jednotlivé partie mozku, což vedlo k ochabnutí až ochrnutí odpovídajících údů. V článku z roku 1870 použili pojmu „pohybová centra mozku“.

Představa motorických center v mozku psa dle Eduarda Hitziga a Gustava Fritsche v práci O elektrické dráždivosti velkých mozků z roku 1870. Volné dílo, CC0.

Další výzkumy ukázaly, že i funkce nesouvisející přímo s pohybem jsou v mozku lokalizovány do ohraničených oblastí (asi nejznámější je Brocovo centrum řeči), přičemž řada takříkajíc nejlidštějších vlastností sídlí právě v čelním laloku (však se také během vývoje od tzv. nižších živočichů k člověku žádný díl mozku nezvětšil tak, jako tento).

Krátce po první světové válce průkopník neuropsychologie Karl Lashley odstranil krysám různé části mozku a zjistil, že žádná z odejmutých částí nemá z hlediska paměti větší význam než jiná. Bral to jako důkaz, že v mozku žádné konkrétní centrum paměti neexistuje.

Operace Henryho Molaisona

Zřejmě nejznámější pacient s poruchou paměti (amnezik) byl dlouho znám pod iniciálami H. M., teprve po své smrti koncem roku 2008 se veřejnost dozvěděla jeho jméno.

Henry Molaison trpěl od cyklistické nehody v dětství těžkými záchvaty epilepsie, které ohrožovaly jeho život. Ambiciózní lékař William Scoville z nemocnice v americkém Hartfordu mu v této situaci nabídl experimentální léčbu. Tu už provedl několikrát, ale šlo vždy o pacienty psychotické, pročež nešly spolehlivě určit vedlejší účinky. Zoufalý Henry Molaison s operací souhlasil.

Jednoho podzimního rána roku 1953 tedy Scoville vyvrtal do mladíkovy lebky dvě díry, vsunul jimi dovnitř dva háčky, nadzvedl čelní laloky jeho mozku a tenkou stříbrnou tyčinkou vysál vnitřní části pravého i levého spánkového laloku, tedy místa, kde podle jeho názoru epileptické křeče vznikaly.

Záchvatů skutečně výrazně ubylo. Henryho myšlení se nezměnilo, nezeslábla mu inteligence, nedošlo k zásadním změnám osobnosti. Po čase, když už bylo zřejmé, že nejde o přechodný pooperační stav, však vyvstala cena za toto zlepšení: pacient ztratil schopnost cokoli si zapamatovat. Když se mu kupříkladu představila zdravotní sestra a přišla za chvíli znovu, Henry ji nepoznával.

V šedesátých letech mu zemřela matka a kdykoli se o tom od té doby doslechl, rozplakal se, jako by to slyšel poprvé. Mohl pořád dokola luštit stejnou křížovku, číst dokola stejný časopis… Zároveň si ale obstojně pamatoval, co se stalo do chvíle operace. Dlouhodobou paměť si tedy zachoval, zmizela „pouze“ schopnost fixovat si nové paměťové stopy. Jak sám řekl, měl v každém okamžiku pocit, že se právě probudil ze snu. Svou poruchu si plně uvědomoval. Cítil se nesmírně osamělý. Takto žil přes padesát let.

Anatomie lidského těla z roku 1918 autora Henryho Graye s kresbami Henry Vandyke Cartera znázorňuje mozek s hipokampem. Volné dílo.

Jenže: Henryho by sice nenapadlo, že si má vyčistit zuby, ale když mu sestra strčila do ruky kartáček, ruka si „vzpomněla“. Čerstvě si dokázal „zapamatovat“ třeba pohyby prstu v umělém bludišti (poznalo se to zkrácením doby průchodu stále stejným bludištěm). Už si ale nepamatoval, že se něčemu učil, ani že se jeho výkon zlepšil. Z toho neuropsycholožka Brenda Milnerová vyvodila, že vnitřní části spánkových laloků jsou sice nezbytné pro explicitní (vědomou, deklarativní) paměť, současně ale mozek disponuje ještě dalším paměťovým systémem lokalizovaným jinde, který označila jako paměť implicitní (nevědomou, procedurální).

Hypoxie pacienta R. B.

Doktor Scoville tedy svou operací pacienta H.M. neúmyslně dokázal, že se neuropsycholog Karl Lashley částečně mýlil, když tvrdil, že v mozku neexistuje žádné konkrétní centrum paměti. Svojí kontroverzní operací totiž zjistil, že přinejmenším část systému ukládajícího informace do dlouhodobé paměti se nachází ve vnitřních partiích spánkových laloků mozku. Vlastně objevil jedno z center vznikání paměti neboli tvorby vzpomínek.

Ve vnitřních částech spánkových laloků mozku existují tři až čtyři rozmanité oblasti, které se dají rozlišit okem či lépe světelným mikroskopem. Jelikož Henry Molaison přišel o všechny, nedalo se zjistit, která přesně za ukládání informací do dlouhodobé paměti odpovídá.

Pomohla náhoda. Jiný pacient, známý pod iniciálami R. B., podstoupil někdy koncem sedmdesátých let v Kalifornii operaci srdce, při níž došlo k zástavě. Jakkoli se činnost srdce podařilo zakrátko obnovit, pacient od té doby trpěl poruchou paměti, která se jevově shodovala s poruchou Henryho. Skoro všechno do operace si pamatoval, po ní si nic zapamatovat nedokázal.

Když R. B. po pěti letech zemřel, rodina sama požádala o podrobné vyšetření jeho mozku. Ukázalo se, že krátkodobý nedostatek kyslíku během zástavy srdce při operaci neuvěřitelnou náhodou poškodil právě a jen část obou spánkových laloků, dohromady nějakých 4,6 milionu buněk (celý mozek jich má asi 100 miliard). Tyto části mozku se jmenují (pravý a levý) hipokampus (svým tvarem připomínají mořského koníka, latinským názvem hippocampus). Vývojově je to jedna z nejstarších oblastí mozkové kůry, z čehož lze soudit, že ukládání informací do dlouhodobé paměti patří k nejstarším činnostem složitějších mozků.

Animace mozku se zvýrazněným hipocampem. Zdroj Anatomography, Life Science databases(LSDB). CC-BY-SA-2.1-jp.

Od té doby tedy víme, že právě hipokampus odpovídá za převod z krátkodobé do dlouhodobé paměti, za mechanismus ukládání vzpomínek. (Před několika lety se zjistilo, že lidé trpící častým stresem a posttraumatickými depresemi mají v průměru menší hipokampus, což je provázeno pomalejším učením a rychlejším zapomínáním.)

Nádor Grega F.

Pacient Gregory (Greg) F. se jako teenager přidal koncem šedesátých let v New Yorku k hippies, poté se uzavřel v jedné z krišnovských sekt. Tam zanedbal bolesti hlavy a zhoršování zraku. V roce 1976 mu lékaři odoperovali velký nádor na mozku. Sice mu tím zachránili život, ale Greg zůstal slepý a značně mentálně poškozený. Nádor už totiž stačil zničit podvěsek mozkový i přilehlé místo křížení drah obou optických nervů a prorostl jak do obou čelních laloků, tak i do laloků spánkových a do mezimozku. 

Greg sice reagoval na řeč, ale odpovídal nesouvisle, nesmyslně. Zjevně si neuvědomoval svoji slepotu ani zdravotní stav. Události do roku 1967 si pamatoval úplně, z let 1968-69 částečně či příležitostně, od roku 1970 si nepamatoval vůbec nic.

Testy odhalily těžkou poruchu krátkodobé paměti. Jeho paměť se upírá pouze k přítomnosti, nenese žádné informace z minulosti, nezná pojem budoucnosti. Ničeho nelituje, na nic se netěší. V jeho vnitřním životě neexistují žádné souvislosti nebo návaznosti, on de facto žádný vnitřní život nemá, jeho myšlenky se točí jen kolem toho, co zrovna prožívá.

Explicitní, vědomé učení vyžaduje neporušenost hipokampu ve středních částech spánkových laloků (implicitní, nevědomé učení, nabývání návyků, využívá jiné, primitivnější, rozptýlené dráhy). Zjednodušeně řečeno, v hipokampu probíhá nutná syntéza údajů z různých oblastí kůry mozkové.

Tato syntéza se v mysli udrží minutu-dvě; to je limit krátkodobé paměti. Pak se údaje buď přesunou do paměti dlouhodobé, nebo se ztratí. Greg sice může opakovat i složité věci přesně a s pochopením věci v okamžiku, kdy je slyší, ale je-li do tří minut vyrušen, nebude už vědět nic a nebude ani vědět, že se vůbec něco událo.

Když Gregovi v červnu 1990 náhle zemřel otec, který ho do té doby každodenně navštěvoval, Greg ho nepostrádal, ale když se dozvěděl o jeho smrti, byl tím zdrcený. A úplně stejně se cítí pokaždé, když se tu „novinku“ dozví.

Touché pacienta N. A.

Případ Grega F. naznačil, že vedle hipokampu by mohly existovat ještě další oblasti v mozku, jejichž poškození způsobuje stejnou poruchu ukládání informací v dlouhodobé paměti jako nefunkční hipokampus. Nervové buňky hipokampu jsou totiž svými vláknitými výběžky propojeny s nervovými buňkami některých partií mezimozku, který měl Greg rovněž poškozený.

A opět pomohla náhoda. Mladý radarový technik amerického letectva N. A. utrpěl v roce 1960 úraz stejně hrozný jako bizarní: seděl na židli a sestavoval nějaký model, když se náhle otočil dozadu. Jeho kolega, který si hrál s miniaturou šermířského fleretu, si právě onen okamžik vybral k výpadu vpřed a prohnal mu fleret nosní dírkou do mozku. Pacient N. A. od té doby trpí poruchou paměti. Nové informace si nezapamatuje déle než minutu, takže například nemůže sledovat televizi, protože kvůli reklamám zapomene, co běželo před nimi. Ostatní duševní činnost postiženu nemá. Magnetická rezonance odhalila v roce 1986 dysfunkci některých oblastí mezimozku. Pacient N. A. přivedl vědce ke druhému článku v řetězu soustavy ukládající informace do dlouhodobé paměti: Nachází se v mezimozku.

(Podrobněji o paměti pojednává například neuropatolog a popularizátor František Koukolík v rámci své knihy Mozek a jeho duše.)

Titulní ilustrace: Anatomie lidského mozku dle umělecké představy. Autor Michel Ropyon. Volné dílo, CC0.