Možgani so osupljivi. Še vedno, kljub velikemu napredku v znanosti na vseh področjih, razumemo le del njihovega delovanja. Še vedno pred nami skrivajo kar nekaj skrivnosti.

Fascinira že hitrost prenosa signalov med nevroni, ki lahko doseže do 120 metrov na sekundo. Za boljšo predstavo te hitrosti nekaj primerjav: Nevronski signali so: 

• 12-krat hitrejši od hitrosti predmeta, ki prosto pada, po prvi sekundi padanja,
• 4-krat hitrejši od avtomobila, ki vozi 100 km/h,
• polovico počasnejši od potniškega letala ter za
• tretjino počasnejši od hitrosti zvoka.

Specializirane povezave, preko katerih se nevroni dotikajo drugih nevronov, mišičnih celic in žleznih celic, imenujemo sinapse. Sinapse so ključne za komunikacijo med nevroni v možganih, saj med njimi prenašajo signale. Razvoj in delovanje sinaps je fascinanten in izjemno kompleksen proces. Tvorjenje sinaps se začne že pred rojstvom in doseže vrhunec v zgodnjem otroštvu. V tej fazi se tvori ogromno število sinaps, kar omogoča povezovanje nevronov. Ključno vlogo pri razvoju sinaps imajo nevrotropini, ki so proteini, ki spodbujajo rast in diferenciacijo nevronov. Pomagajo usmerjati izrastke nevronov proti celicam, s katerimi se bodo povezali. Sinapse se razvijajo tudi kot odziv na okoljske dražljaje. Aktivnosti, kot so učenje, igra in socialne interakcije, spodbujajo tvorjenje novih sinaps in krepijo obstoječe. V zgodnjem otroštvu se tvori več sinaps, kot jih je potrebno. Sčasoma se nekatere sinapse okrepijo, druge pa odstranijo v procesu, imenovanem sinaptično redčenje. Ta proces je bistven za učinkovitost in specializacijo možganov, saj odstrani nepotrebne povezave. Sinapse so dinamične in se lahko spreminjajo skozi vse življenje. Ta sposobnost prilagajanja in spreminjanja, znana kot nevroplastičnost, omogoča možganom, da se učijo in se prilagajajo novim izkušnjam in okoliščinam ter okrevajo po poškodbah.

Večina sinaps v možganih je kemičnih, kjer signal potuje preko nevrotransmiterjev. Obstajajo pa tudi električne sinapse, kjer signali prehajajo neposredno med nevroni skozi posebne povezave.

Obveljala je ocena, da imajo povprečni človeški možgani okoli 100.000 milijard sinaps.

Sinapse igrajo ključno vlogo pri učenju in pomnjenju. Možgani lahko reorganizirajo svoje sinaptične povezave kadar koli v življenju posameznika, kar omogoča prilagodljivost in okrevanje po poškodbah. To je osnova za terapevtske pristope, kot je rehabilitacija po možganski kapi.

Sinapse so torej ključne za delovanje možganov in omogočajo kompleksne miselne procese, učenje, spomin ter čustveno in socialno interakcijo.

Najbolj zanimiva dejstva o možganih

1. Možgani so neverjetno energetsko potratni. Kljub temu, da predstavljajo le približno 2% telesne mase, porabijo okoli 20% telesne energije v mirovanju. Ta energija se uporablja za ohranjanje elektrokemičnih gradientov (kombinacija električnega potenciala in koncentracijskih razlik ionov) in prenos signalov med nevroni.
2. Za možgane je značilna nevroplastičnost. Možgani se lahko skozi celotno življenje preoblikujejo in prilagajajo. Ta sposobnost, znana kot nevroplastičnost, omogoča učenje novih veščin, pomnjenje novih informacij in okrevanje po poškodbah.
3. V možganih imamo zrcalne nevrone. Ti nevroni se aktivirajo tako takrat, ko izvajamo neko dejanje, kot tudi takrat, ko opazujemo druge, ki izvajajo to dejanje. Zrcalni nevroni so ključni za učenje preko posnemanja in razumevanje tujih občutkov ter empatije.
4. Še vedno ni točno znano, zakaj sanjamo...  Kljub temu je znano, da se večina sanj pojavi med fazo REM (hitro premikanje oči) spanja. Med REM spanjem so možgani zelo aktivni, skoraj tako kot med budnostjo.
5. V možganih nam igra prava simfonija. Možgani generirajo električne impulze, ki jih lahko izmerimo z elektroencefalografijo (EEG). Vsak miselni proces ali občutek povzroča različne možganske valove, od hitrih beta valov med budnostjo do počasnih delta valov med globokim spanjem.
6. Velikost možganov ne nakazuje na njihovo inteligenco. Velikost možganov ni neposredno povezana z inteligenco. Na primer, Einsteinovi možgani so bili manjši od povprečja, vendar so imeli izjemno gosto prepleteno sivo snov v določenih predelih, kar je verjetno prispevalo k njegovi genialnosti.
7. Nevroni se tvorijo tudi v odraslosti. Dolgo se je mislilo, da se novi nevroni ne morejo tvoriti po rojstvu, vendar raziskave kažejo, da se novi nevroni lahko tvorijo v določenih delih možganov, kot je hipokampus, tudi v odrasli dobi.
8. Zmožnost ustvarjanja iluzij. Možgani lahko ustvarijo iluzije in halucinacije, ki so lahko tako prepričljive, da jih oseba dojema kot resnične. Te lahko povzročijo različni dejavniki, kot so pomanjkanje spanja, droge ali določene bolezni.

Možgani so torej izjemno kompleksen in fascinanten organ, poln skrivnosti in neverjetnih zmožnosti.

Takole se je o možganih pošalil znan fizik, ki je imel manjše, a izjemno razvite možgane:

Možgani so nekaj izjemnega. Delujejo od trenutka, ko se zbudiš, do trenutka, ko prideš v službo. - Albert Einstein

Preučevanje možganov in njihove zmožnosti za učenje

K našemu razumevanju nevrologije in razvoju in napredku na področju kognitivne znanosti je prispevalo veliko znanstvenikov. Spoznajmo nekatere. 

Španski zdravnik in nevroznanstvenik, profesor anatomije in histologije Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) velja za pionirja na področju nevroznanosti. Razvil je teorijo nevrona, ki pravi, da so nevroni osnovne enote živčnega sistema in se med seboj ne dotikajo neposredno, ampak komunicirajo preko sinaps. Prejel je Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino leta 1906.

Psiholog in nevroznanstvenik, profesor psihologije na Univerzi McGill v Kanadi, Donald Hebb (1904-1985) je razvil Hebbovo teorijo učenja, ki pravi, da se sinaptične povezave med nevroni krepijo takrat, ko so aktivne. Njegova knjiga "The Organization of Behavior" iz leta 1949 je postavila temelje za raziskave o plastičnosti možganov.

Eric Kandel (1929-), v Avstriji rojen zdravnik in nevroznanstvenik, ki je predaval biokemijo in biofiziko na Univerzi Columbia v ZDA, je s pomočjo raziskav na morskem polžu razkril mehanizme molekularnih osnov učenja in spomina, še posebej glede sinaptične plastičnosti. Tudi on je leta 2000 prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino.

Pionir v raziskavah o nevroplastičnosti, nevroznanstvenik in profesor z Univerze California iz San Francisca, Michael Merzenich (1942-), je pokazal, kako se možgani prilagajajo novim informacijam in izkušnjam skozi vse življenje. Razvil je tudi različne načine kognitivnega usposabljanja za izboljšanje možganskih funkcij.

Še vedno aktivna profesorica psihologije na Univerzi Princeton v ZDA, sicer nevroznanstvenica Elizabeth Gould (1962-), je  dokazala, da se nevrogeneza (nastajanje novih nevronov) dogaja tudi v odraslosti, predvsem v hipokampusu. Njeno delo je dokazalo nasprotno od tega, kar se je verjelo dolgo, namreč, da se nevroni v odraslih možganih ne morejo obnavljati.

Odkritje zrcalnih nevronov, ki igrajo ključno vlogo pri učenju skozi posnemanje in imajo pomembno vlogo pri razumevanju vedenja drugih, je utemeljil Giacomo Rizzolatti (1937-), italijanski nevroznanstvenik in profesor nevrofiziologije na Univerzi v Parmi.

Poleg prispevka tujih znanstvenikov k področju razumevanja možganov in učenja, so s svojim delom prispevali tudi: 

Bioinformatik in raziskovalec Matej Orešič z Inštituta Jožef Stefan in Univerze v Oulu na Finskem se ukvarja z metabolomiko in sistemsko biologijo. Njegove raziskave vključujejo tudi raziskovanje možganskih bolezni, kot so Alzheimerjeva bolezen in shizofrenija. Razvija metode za analizo bioloških podatkov in modeliranje bioloških sistemov.

Nevroznanstvenik s  Fakultete za računalništvo in informatiko, Univerze v Ljubljani Uroš Ribarič, je nevroznanstvenik in raziskovalec, ki se ukvarja z raziskovanjem vpliva nevromodulacije na plastičnost možganov in vedenje. Njegove raziskave vključujejo uporabo naprednih tehnik, kot so optogenetika in elektroencefalografija (EEG), za preučevanje možganskih funkcij.

Z raziskovanjem nevrodegenerativnih bolezni in regeneracije živčnega sistema se ukvarja nevroznanstvenica in raziskovalka z Medicinske fakultete Univerze v Ljubljani Maja Bresjanac. Njene raziskave vključujejo preučevanje vnetja v možganih in njegovega vpliva na bolezni, kot so Parkinsonova bolezen in multipla skleroza.

Damjan Osredkar, nevrofiziolog in klinični raziskovalec s Pediatrične klinike UKC Ljubljana, specializiran za otroško nevrologijo se ukvarja z raziskovanjem epilepsije, nevrodegenerativnih bolezni in drugih nevroloških motenj pri otrocih. Njegovo delo vključuje klinične raziskave in razvoj novih terapij.

V mednarodnih krogih je priznan in tudi doma zelo cenjen je nevrolog in nevroznanstvenik Zvezdan Pirtošek, ki prihaja z Medicinske fakultete Univerze v Ljubljani. Široko poznano je predvsem njegovo delo na področju nevrodegenerativnih bolezni, zlasti Alzheimerjeve bolezni.

Zanimivo!

Ste vedeli, da gre otrokom reševanje problemov, ki zahtevajo neobičajne rešitve, bolje kot odraslim?* Izkoristimo to!! Otrok naj poskusi kaj tudi sam razvozlati, za kar ga ustrezno pohvalimo. Ne predvidevajmo vnaprej, da nečesa ne zmore (doumeti) in ne rešujmo problemov namesto njega. Lahko pa jih rešujemo skupaj z njim.

Ne gre za to, da sem posebej pameten, le s posameznimi problemi se ukvarjam dlje. - Albert Einstein

*Gualtieri, S., & Finn, A. S. (2022). The Sweet Spot: When Children’s Developing Abilities, Brains, and Knowledge Make Them Better Learners Than Adults. Perspectives on Psychological Science, 17(5), 1322–1338.