Neuroştiinţele s-au bucurat de un important progres odată
cu dezvoltarea tehnologiei, care a dus la îmbunătăţirea tehnicilor de imagistică.
Acestea au permis precizarea funcţiilor unor arii corticale şi subcorticale
neexplorate până atunci. Un alt mod de a determina funcţia acestor structuri
corticale este evaluarea modificărilor comportamentale ale pacienţilor cu
leziuni cerebrale; deficienţele specifice pe care le prezintă sunt apoi
corelate de specialişti cu respectiva leziune. Aceste schimbări sunt testate şi
evaluate sistematic folosind tehnici de imagistică cerebrală şi teste
neuropsihologice sau cognitive.
Cazurile
descrise mai jos marchează un moment critic în istoria neuroştiinţelor, deschizând
drumul spre înţelegerea funcţionării creierului uman. Aceşti pacienţi, prin
leziunile cerebrale suferite, sunt factori importanţi în progresul neuroştiinţelor,
deficienţele lor având o valoare ştiinţifică incontestabilă.
Phineas Gage
În
1848, Phineas Gage (n. 1823), lucra pentru o companie de construcţii de căi
ferate, având rolul de a plasa explozibil în stâncă. Era descris de doctorul
din oraş „perfect sănătos, puternic şi activ, cu o voinţă de fier, nefiind
bolnav aproape nicio zi în viaţa lui“ şi de angajatorii lui drept „cel mai
eficient şi capabil angajat, foarte energic şi rezistent“. La 13 septembrie,
lucra la construcţia căilor ferate din Cavendish, Vermont. Procesul presupunea
să facă o gaură în stâncă, să adauge explozibil şi nisip şi să compacteze
compoziţia cu un compactor de fier (un cilindru cu vârf ascuţit, ca o suliţă),
care cântăreşte 6 kg. Uită să adauge nisipul, scânteia dintre fier şi stâncă
detonează explozibilul. Din cauza exploziei, fierul zboară în aer şi îi pătrunde
lui Phineas Gage prin obrazul stâng, prin spatele ochiului şi iese prin vertex.
Supravieţuieşte, îşi recăpătă conştienţa, reîncepe să vorbească după câteva
minute, merge cu puţină susţinere şi stă în şezut într-o căruţă pentru 1,2 km,
până ajunge la spital. Dr. Edward Williams ajunge la spital după 30 de minute.
Cazul este preluat de dr. Harlow după o oră, fapt care este, se pare, salvarea
pacientului. Conform raportului lui Harlow, el îndepărtează sângele coagulat,
bucăţile de os şi creier şi închide rana, lăsând-o parţial deschisă pentru
drenaj; apoi procedează similar cu rana de intrare din obraz. Totodată, îi
pansează antebraţele şi mâinile, cu arsuri din cauza exploziei. Îl descrie pe
Gage ca fiind conştient, nedorind să îşi vadă prietenii, întrucât era sigur că
se va întoarce la muncă în câteva zile.
Din
23 septembrie intră în stare semicomatoasă, nu vorbeşte decât dacă este întrebat
şi răspunde monosilabic. Până în ziua următoare starea lui se agravează,
coma crescând în profunzime. Globul ocular stâng devine protuberant, cu ţesut
de granulaţie ce supurează. Familia şi prietenii se pregătesc de înmormântare.
Dr. Harlow nu renunţă la încercarea de a-l salva pe Gage şi după ce îndepărtează
ţesutul de granulaţie, aplică cristale de nitrat de argint şi realizează o
trepanaţie, o incizie largă între rana din zona frontală a craniului şi vârful
nasului, ce scoate la iveală abcesul cerebral. Specialiştii apreciază că
experienţa chirurgicală a dr. Harlow a fost esenţială în salvarea lui Gage, el
fiind unul din puţinii specialişti care ştia să trateze un abces cerebral. La
7 octombrie, pacientul face primii paşi, o lună mai târziu mergând prin casă şi
ieşind afară zilnic. Rapoartele arată o dorinţă incontrolabilă de a se reîntoarce
la muncă, dr. Harlow apreciind că se recuperează rapid. Craniul este afectat în
trei locuri principale: sub osul zigomatic stâng (rana de intrare), osul
orbital (în spatele orbitei oculare) şi în zona frontală – vertex (rana de ieşire).
În
aprilie 1849, Phineas Gage îi face o vizită doctorului Harlow, care consemnează
pierderea vederii la ochiul stâng, însoţită de ptoză palpebrală şi o cicatrice
proeminentă pe frunte – o depresiune de 5 x 4 cm sub care se poate observa
materia cenuşie. În plus, se observă hemipareza facială stângă şi apar menţiuni
despre unele schimbări de comportament, dar natura şi importanţa acestora sunt
greu de apreciat.
Tot
din rapoartele lui Harlow reiese şi cea mai importantă schimbare suferită de
Gage după accident – modificări majore de personalitate: „Se pare că echilibrul
dintre facultăţile mentale şi instinctele animale pare să fie distrus“, dar fără
comentarii despre schimbarea de caracter. Dr. Bigelow îl descrie: ireverenţios,
nepoliticos, nerăbdător şi incapabil să urmeze un sfat, capricios, impulsiv,
vulgar şi grotesc, incapabil să formuleze un plan de viitor pe care să-l urmeze
până la capăt. Viziunile diferite ale celor doi doctori pot fi cauzate de
diferenţe de interes ştiinţific: Harlow era un adept al frenologiei, considerând
că schimbările de personalitate au la bază modificarea structurii cerebrale, pe
când Bigelow considera că leziunile cerebrale nu pot avea un efect semnificativ
asupra funcţiilor intelectuale. Inhibiţiile sociale ale lui Gage dispar
complet, de la cel mai competent muncitor devine imposibil de angajat, iar
colegii şi prietenii spun că Gage „nu mai este Gage“. Călătoreşte 
prin America,
având diverse apariţii publice. Are alte meserii, lucrează la o fermă în New
Hampshire şi apoi ca birjar de cursă lungă în Chile. În 1859, sănătatea începe
să i se deterioreze şi se întoarce în America, unde este îngrijit de mama şi
sora sa şi unde lucrează pentru scurt timp la o fermă.
Rapoartele
medicale din Chile îl descriu ca având capacitatea senzorială şi motorie
intacte, capabil să-şi desfăşoare activitatea de birjar. Totodată, transportul
persoanelor sugerează faptul că personalitatea lui se adaptase la normele
sociale. Excluzând ultimele luni din viaţă, cele de după apariţia convulsiilor,
Gage s-a susţinut pe durata întregii sale vieţi adulte. Aparenta adaptare la
noul mediu de viaţă şi lucrul din Chile sunt o dovadă a teoriei recuperării
sociale, care afirmă că un mediu structurat poate să ajute pacientul să reînveţe
normele pierdute în urma leziunii cerebrale. Această teorie şi cazul lui Gage
stau la baza tratamentului actual în leziunile de lob frontal.
În
1860 începe să aibă convulsii şi moare în status epilepticus, fiind îngropat fără
autopsie la San Francisco, împreună cu fierul său. Dr. Harlow află de moartea
sa la cinci ani după eveniment şi cere deshumarea. Cu acordul familiei, craniul
şi fierul (pe care Gage îl purta mereu cu el) îi sunt trimise lui Harlow la
Facultatea de Medicină de la Harvard. Acestea sunt expuse şi azi la Warren
Anatomical Museum de la Harvard.
Cercetări
recente includ studiul craniului original şi reconstrucţia 3D a acestuia
pentru a putea stabili traiectoria fierului şi ariile afectate de accident.
Damasio şi colab. (1994) afirmă că ambii lobi frontali ar fi fost afectaţi, dar
este contrazis de studiile mai recente (de exemplu cele efectuate de Van Horn)
care se bazează pe raportul lui Harlow şi afirmă că numai lobul frontal stâng
ar fi fost afectat. În plus, Van Horn consideră că pierderea substanţei albe ar
fi fost mai importantă decât pierderea celei cenuşii în modificările
comportamentului lui Gage.
Explicaţia
comportamentului nepotrivit al lui Phineas Gage după accident este dată după
lungi cercetări în neuroştiinţe şi neuropsihologie. Astăzi se ştie că nucleul
amigdalian este responsabil cu procesarea emoţiilor, în special a celor
negative, dar şi sediul comportamentelor nepotrivite sau inacceptabile din
punct de vedere social. Damasio defineşte ipoteza „social marker“ prin care
afirmă că emoţiile şi procesarea lor pot influenţa deciziile pe care le luăm.
Sediul deciziilor este lobul frontal, în special cortexul prefrontal
ventromedial, o subsecţiune a cortexului orbitomedial. O altă funcţie a
cortexului prefrontal este să inhibe activitatea nucleului amigdalian şi a
comportamentului nepotrivit iniţiat de acesta. În cazul lui Gage, leziunea
lobilor frontali opreşte inhibiţia asupra nucleului amigdalian, însă mediul
structurat din Chile îl reînvaţă pe acesta comportamentele ce trebuie inhibate.
Cazul
lui Phineas Gage stârneşte interes ştiinţific, dar şi controverse, multe din
afirmaţiile făcute de-a lungul timpului fiind nefondate. Valoarea ştiinţifică a
cazului este scăzută de incertitudini privind dimensiunea ariei afectate a
creierului, precum şi de lipsa analizei obiective a modificărilor comportamentale.
Cu toate acestea, cazul lui duce la un progres remarcabil în neuroştiinţă, în
localizarea funcţiilor cerebrale şi dezvoltarea tehnicilor de lobotomie frontală,
dar şi în alte discipline precum psihologia socială.
Henry Gustav Molaison
Henry
Molaison (1926–2008), cunoscut în literatura de specialitate ca pacientul H.M.,
suferea de epilepsie severă, cauzată de un accident de bicicletă suferit la şapte
ani. Crizele se agravează după 16 ani şi în 1953 este trimis la dr. William
Scoville, neurochirurg care localizează epilepsia în lobii temporali mediali şi
sugerează rezecţia acestora ca metodă de tratament.La
25 august 1953 are loc operaţia prin care sunt îndepărtate două treimi
anterioare ale hipocampului, cortexul parahipocampic, entorinal, piriform şi
nucleul amigdalian bilateral. Partea restantă a hipocampului pare inactivă şi
cu aspect atrofic, deoarece cortexul entorinal, ce reprezintă întreaga aferenţă
senzorială a hipocampului, fusese îndepărtat. O parte din cortexul
anterolateral temporal este distrus.
H.M.
îşi revine după operaţie şi crizele epileptice dispar. Dar motivul pentru care
cazul său rămâne consemnat în istoria neuroştiinţelor este amnezia anterogradă
severă (sindrom amnestic clasic) combinată cu amnezia retrogradă medie (unu-doi
ani înainte de operaţie) de care suferă postoperator.
Amnezia
lui H.M. este parţială. Pentru a explica componentele afectate şi cele intacte,
este necesară o clasificare a componentelor memoriei în funcţie de conţinut.
Memoria poate fi senzorială, de scurtă durată sau de lungă durată. Memoria de
lungă durată este de două tipuri: declarativă (explicită) – conştientă şi
despre care se poate vorbi sau reflecta prin introspecţie, care la rândul ei
are două componente – semantică, referitoare la cunoştiinţe abstracte şi
independente de context (ex. „Paris este capitala Franţei“) şi episodică, ce
cuprinde în special evenimente autobiografice (ex. memoria vizuală sau a feţelor);
non-declarativă (procedurală sau implicită) – opusul celei de mai sus, nu poate
fi conştientă şi nici explicată (exemple tipice: mersul pe bicicletă, legatul şireturilor).
În
ceea ce îl priveşte pe H.M., memoria senzorială, cea de scurtă durată şi
interacţiunile acestora erau intacte (nu difereau de cele ale unei persoane cu
structurile cerebrale intacte). Putea ţine minte informaţii pe perioade scurte
de timp şi atât timp cât nu îi era distrasă atenţia. Intelectul său este
considerat normal (având performanţe tipice la testele clasice de inteligenţă),
la fel şi memoria de lucru (ex. memorarea unor numere aleatorii) şi memoria
non-declarativă. Memoria spaţială era relativ intactă, deşi performanţa la
testele standard era scăzută, putea să deseneze hărţi topografice detaliate ale
locuinţei lui.
Interesantă
este deficienţa memoriei episodice: imposibilitatea de a stoca noi informaţii
(mai exact, incapacitatea de a forma noi amintiri) şi dificultatea stocării
informaţiilor semantice (studii recente arată că putea reţine selectiv unele
informaţii privind persoane faimoase sau destinaţii). Practic, H.M. trăia doar în
prezent. Memoria dinaintea operaţiei era intactă (cu excepţia perioadei imediat
înainte de operaţie). Ţinea minte, de exemplu, unde locuia, dar de îndată ce
familia sa s-a mutat la o nouă adresă, avea tendinţa să se ducă tot spre vechea
adresă.
Iniţial,
folosind cazul lui H.M., specialiştii au lansat ipoteza că hipocampul ar fi
responsabil de învăţarea informaţiilor noi. Teoria a fost abandonată întrucât
testele aplicate lui H.M. au demonstrat că acesta putea învăţa proceduri non-declarative,
precum activităţi de lucru manual pe care le repeta intensiv, de exemplu
desenul unui obiect uitându-se doar la imaginea obiectului reflectat în oglindă.
Reţinea cum să efectueze respectivele proceduri chiar dacă nu îşi amintea că
le-ar fi învăţat. De asemenea, putea învăţa reflexe condiţionate. Aceeaşi explicaţie infirmă şi ipoteza că hipocampul este necesar pentru a trece informaţia
din memoria de scurtă durată în cea de lungă durată. H.M. putea stoca informaţii,
dar nu orice tip de informaţii. În plus, tehnica de priming (prezentarea unei informaţii care facilitează accesul 
unei
informaţii corelate din memoria de lungă durată) pare să fie intactă la el.
Datorită
faptului că H.M. şi-a păstrat memoria dinaintea operaţiei şi considerând că nu
avea alte afecţiuni ale memoriei, specialiştii afirmă că hipocampul sau una
din substructurile lezate ar putea avea un rol semnificativ în formarea,
stocarea şi accesul informaţiilor episodice din memoria de lungă durată. Rezecţia
lobilor temporali este astfel considerată responsabilă pentru pierderea funcţiilor
memoriei lui H.M., legătura dintre memoria declarativă şi leziunea lobilor
temporali fiind confirmată de pacienţi cu leziuni similare.
Henry
Molaison a fost studiat extensiv. Au fost folosite în special tehnici de
imagistică combinate cu teste cognitive, comparând performanţele lui cu cele
ale unor subiecţi de control (reprezentativi pentru populaţia generală). Studii
recente de imagistică sugerează că leziunea cerebrală ar fi fost mai extinsă
decât s-a crezut iniţial, ceea ce creează dificultăţi în determinarea exactă a
structurii cerebrale responsabile pentru deficienţele lui H.M.
După
operaţie a fost plasat într-un centru de îngrijire lângă Spitalul din San
Diego, unde a locuit până la deces, în 2008. După moarte, creierul său a fost împărţit
în secţiuni histologice şi pus la dispoziţia cercetătorilor. În prezent, este
subiectul unui studiu anatomic fără precedent, sub conducerea lui Jacopo
Annese, care îşi propune să arate baza neurologică a deficitelor la rezoluţie
celulară. Acum se desfăşoară a doua fază a studiului, reconstrucţia digitală 3D
a creierului fiind finalizată la începutul acestui an.
Cazul
său contribuie la progresul neuropsihologiei cognitive, în special al studiului
memoriei. Totodată, ajută la formarea teoriilor despre funcţionalitatea normală
a creierului, contribuind la localizarea centrului memoriei (în special a
ariilor corelate cu memoria de lungă durată), dar mai ales arată legătura
dintre neurochirurgie şi posibilele deficite cognitive, tehnica lobotomiei
fiind abandonată în urma acestui caz.
Diane F.
Născută
în 1954 în Scoţia, Diane F. (D.F.) este absolventă a facultăţii de
administrarea afacerilor şi deţine licenţa de pilot. La vârsta de 34 de ani
(locuia în nordul Italiei), se prăbuşeşte inconştientă la duş, din cauza
hipoxiei cauzate de intoxicaţia cu monoxid de carbon. Ajunge la spital în comă şi
cu pupilele dilatate (semn al leziunii cerebrale). Este tratată cu oxigen şi
dexometazonă. În general, lobii occipitali sunt mai vulnerabili la acest tip de
intoxicaţie din cauza metabolismului bazal special şi al consumului crescut de
oxigen.
După
două zile este transferată la secţia de neurologie, unde sunt raportate
pierderea totală a vederii, a reflexului de clipire, pupile reactive. După 10
zile începe să vadă culorile puternice, dar are probleme severe de fixare şi
urmărire a unui obiect cu ochii. De asemenea, este dezorientată temporo-spaţial. După
cinci săptămâni se întoarce în Scoţia şi după opt luni revine în Italia. Recuperarea
şi studiul extensiv al cazului ei este realizat de o echipă mixtă, condusă de
dr. Milner, care cuprinde specialişti în neuropsihologie de la Universitatea
Saint Andrews şi de la Spitalul de Neurologie din Dundee (Scoţia), dar şi de la
Universitatea din Torino (Italia).
Diane
beneficiază de toate investigaţiile clinice disponibile în prezent. Nici CT-ul,
nici IRM-ul efectuate imediat după accident nu decelează anormalităţi vizibile,
în schimb analiza SPECT arată o circulaţie redusă în regiunile parietale
posterioare şi temporo-occipitale, în special la joncţiunea temporo-occipitală
după patru săptămâni, după opt săptămâni arătând circulaţie redusă bilateral în
zona parieto-occipitală, fără anomalii în lobii frontali şi temporali. IRM-ul
efectuat la 13 luni de la accident dezvăluie leziuni occipitale bilaterale, în
special cortexul occipital lateral şi convexitatea polară şi regiunea
parasagitală occipito-temporală. EEG arată activitate ce corespunde leziunilor
anoxice.
În
afară de cercetările neuropsihologice, lui Diane i se aplică şi teste
cognitive, din care rezultă că nu are afazie, limbajul (recepţionarea şi
producerea lui) sunt intacte. Cunoştinţele generale, memoria, intelectul şi
abilităţile verbale, precum şi percepţia folosind celelalte modalităţi
senzoriale (tactilă, auditivă) sunt intacte.
Deficienţa
principală de care suferă D.F. şi motivul pentru care rămâne în istoria neuroştiinţelor
este agnozia: o formă de orbire corticală parţială, identificată şi intuită
pentru prima dată de Freud, care o defineşte astfel (în traducere liberă
„vedere fără cunoştinţă“). Este o dizabilitate foarte controversată din cauza
metodelor de investigaţie şi a terminologiei confuze. Simptomele cheie includ
imposibilitatea de a identifica obiecte după formă, deşi pot distinge culorile
şi au acuitate vizuală normală. Calea vizuală realizează aferenţe de la aria
vizuală principală (cortexul striat din lobul occipital) către cortexul temporal
şi parietal prin două căi, ventrală şi dorsală, considerate căi primitive de
percepţie a obiectelor. La D.F., calea ventrală a fost lezată în urma
accidentului, lăsând calea dorsală intactă, ceea ce duce la această agnozie de
formă, ea neputând recunoaşte obiecte după formă, ele apărând neclare şi cu părţile
componente „parcă intrând una în cealaltă“. Cel mai greu îi este să identifice,
denumească sau copieze obiectele cu aspect liniar, alungit (ex. polonic,
flaut). Când realizează aceste desene din memorie, performanţa i se îmbunătăţeşte,
deşi nu ştie exact ce desenează. În plus, nu poate să recunoască sau să distingă
feţe şi, deşi poate distinge între două culori, nu poate să ordoneze nuanţe de
gri în funcţie de luminozitate şi nu poate face distincţie între două obiecte
acromatice. Are performanţe scăzute la testul Efron (care cere să determine dacă
două forme geometrice sunt identice sau diferite) şi dificultăţi de estimare a
simetriei sau orientării unui obiect. În ceea ce priveşte percepţia mişcării,
are nevoie de coerenţă mai mare decât subiecţii tipici pentru a determina direcţia
de mişcare (adică un procent mai mare de obiecte dintr-o imagine trebuie să se
mişte în aceeaşi direcţie).
Deşi
suferea de toate aceste deficienţe, Diane putea să ducă o viaţă relativ normală
după accident: mânca singură, deschidea şi închidea uşi şi se plimba prin casă
fără a se lovi de mobilă. Un test informal dat de unul din specialiştii care
lucra la cazul ei a determinat că putea să ridice un creion de pe masă
indiferent de orientarea acestuia, deşi nu putea să estimeze verbal acea
orientare. Acest lucru duce la realizarea unei noi serii de teste care
demonstrează că deşi D.F. nu poate să estimeze orientarea, poate să ajusteze
corect orientarea unei cărţi sau a propriei mâini astfel încât să intre într-un
spaţiu special delimitat. Experimentele de acest gen au fost replicate cu
diverse alte obiecte, orientări şi chiar culori sau nuanţe acromatice,
performanţa pacientei rămânând neschimbată.
Cazul
ei a dus la descoperirea celor două căi de percepţie a obiectelor. Lezarea căii
magnocelulare (cazul lui D.F.) duce la pierderea abilităţii de a identifica
obiecte după formă, iar calea parvocelulară (intactă) îi permite să interacţioneze
(motor) cu obiectele pe care le vede, deşi nu le percepe în mod conştient.
Studii folosind tehnica dublei disocieri confirmă această teorie, pacienţi cu
leziuni ale căii parvocelulare prezentând exact opusul simptomelor lui D.F.
În loc de concluzii
Cele trei cazuri diferă din punctul de
vedere al perioadei istorice în care sunt investigate, al abordării şi al zonei
cerebrale afectate. Trebuie subliniat meritul doctorilor şi oamenilor de ştiinţă
care iau aceste cazuri şi le transformă în istorie. Exemplul doctorului Harlow
rămâne în istorie pentru curajul cu care abordează un caz nemaiîntâlnit nici în
practică, nici în cărţile existente în acea perioadă. Tratamentul propus de el îi
permite lui Phineas Gage să îşi continue viaţa încă 12 ani, în absenţa
aparaturii avansate de care dispunem azi. Investigaţiile şi procedeele alese de
echipele care se ocupă de aceşti pacienţi duc la explorarea unor zone cerebrale
necunoscute şi dezvoltarea noilor teorii despre funcţia acestora.
Metoda
descrierii pacienţilor în neuropsihologie, studiul de caz prezintă detalii
calitative pe care nicio altă metodă de cercetare nu le poate oferi, dând
posibilitatea înţelegerii unor comportamente subtile precum şi a legăturii
acestora cu ariile corticale lezate. Se poate observa abordarea diferită a fiecărui
pacient, de la investigaţiile bazate pe rapoartele medicului la tehnici de
imagistică avansate şi teste neuropsihologice special elaborate, lucruri ce
denotă progresul neuroştiinţelor de-a lungul timpului şi eficienţa crescută a
abordării tratamentului şi recuperării, de la pacient la pacient.
