1. oldal

Tony Ro agykutató és Sherrilyn Roush filozófus 2000 tavaszán a Rice Egyetemen találkoztakelőször egy olyan összejövetelen, amelyet az új kollégák bemutatására szerveztek. Roush elmesélte Ronak, hogyan kutatja a tudományok megbízhatóságát és tévedhetőségét, Ro pedig cserébe beszámolt saját szakterületéről, vagyis arról, hogyan dolgozza fel és egyesíti az agy a különböző érzékszervekből beérkező információkat. A filozófus erre rávágta, hogy ha ez tényleg érdekli Rot, akkor az ő agyát kellene tanulmányoznia. Ro kérdésére válaszul Roush elmondta, hogy néhány hónappal korábban sztrókja volt, és azóta testének bal oldala szinte teljesen érzéketlen.

Kandinszkij: Az ismeretlen hanghoz (1916)

Ro érdekesnek találta az esetet, így a beszélgetésből szoros együttműködés lett: Roush a következő évek során többször is ellátogatott az agykutató laborjába, ahol különféle viselkedéstani vizsgálatokon vett részt, és agyáról rendszeresen felvételeket készítettek. Az egyik kísérlet során egy-egy gyűrűt húztak kezei középső ujjára, és ezeken keresztül gyenge elektromos kisülésekkel ingerelték testét. Ro hol az egyik, hol a másik, hol mindkét gyűrűt kisütötte, és Roush feladata az volt, hogy jelezze, mikor mit érez. Ro legnagyobb meglepetésére Roush több alkalommal akkor is jelezte, hogy érez valamit, amikor semmiféle inger nem érte a gyűrűkön keresztül.

Ro évekig próbálta kitalálni, hogy mi okozhatja ezeket a „tévképzeteket”, mire előállt egy szokatlan lehetőséggel. A kísérletek során egy rövid, 500 ezredmásodperces figyelmeztető hang jelezte minden új szakasz kezdetét. Roushnak az az ötlete támadt, hogy talán ezt a hangot érzékeli érintésként Ro. Amikor aztán megkérdezte alanyától, hogy más esetekben előfordult-e vele, hogy egyes hangok hallatán a kezén érzett valamit, Roush elmondta, hogy a sztrók óta azt vette észre, hogy bőre nagyon érzékeny a hangokra, és egyes hangszínek egyenesen az őrületbe kergetik.

Ro ebből hamar rájött, hogy Roush szinesztéziás, vagyis a sztrók következtében érzékei összekeveredtek. Az ember öt különálló érzékkel rendelkezik: a látással, a hallással, a tapintással, az ízleléssel és a szaglással. A szakértők évtizedekig úgy hitték, hogy az ezekért felelős érzékszervek bemenő jelei az agykéreg eltérő részein, egymástól teljesen elszeparálva kerülnek feldolgozásra, majd egy másik agyterületen állnak össze közös élménnyé. Az agykéreg hátsó része felé található neuronok például a szemekből bejövő információkat értelmezik, a fülek fölötti kéregrész pedig a hallottakat interpretálja. Az utóbbi évek kutatásai alapján azonban egyre inkább úgy tűnik, hogy ez a szemlélet nem tartható, és a valóságban az egyes kéregrészek egyszerre több érzékszerv bejövő jeleire is reagálnak.

Roush szinesztéziájához hasonlónak, vagyis a hangok tapintásként való érzékelésének azonban korábban nem volt nyoma a szakirodalomban. Ro először 2007-ben publikáltaaz esetet, majd tovább tanulmányozta a filozófus agyát, hogy megpróbálja kideríteni, annak melyik részén keverednek össze a szálak. A kutató vizsgálódásai eredményeként végül nagyon érdekes következtetésre jutott: véleménye szerint Roush egy olyan folyamatsor következtében keveri össze a hallást és a tapintást, amely mindannyiunk agyában lezajlik, csak sokkal enyhébb formában.

Legtöbbünk bizonyára szintén megtapasztalta már, hogy a kréta táblán való csikorgásától vagy egy különösen rosszul eltalált énekhangtól fizikailag is megborzonghatunk. A hangokat és a tapintást feldolgozó sejtek ráadásul annyira hasonlítanak egymásra, hogy Ro (és mások) szerint akár az is elképzelhető, hogy a hallás a tapintásból alakult ki. Ennek a közös eredetnek pedig szinte törvényszerű következménye lenne, hogy valamilyen szinten mindannyian szinesztéziások legyünk, mondja a kutató, aki jelenleg a New Yorki City University munkatársa.

2. oldal

Először az 1960-as években majmokon végzett kísérletek kapcsán kezdték felvázolni a szakértők, hogy az agykéreg mely egységei dolgozzák fel az érzéki információkat, és ezen egységek közt milyen hierarchia figyelhető meg. Vegyük például a látást. Amikor az állat valamit néz, szemének hátsó falára fény érkezik, amelyet az erre specializálódott sejtek elektromos jelekké alakítanak át. Ezek az üzenetek a szemből a talamuszba, onnan pedig az elsődleges látókéregbe futnak be. Itt olyan sejtek sorakoznak, amelyek a kép durva részleteire érzékenyek, például a színekre és a vonalak térbeli lefutására. A további részletek feldolgozása a másodlagos, harmadlagos, negyedleges és ötödleges látókéregben történik. Ez utóbbiban például a látott objektum sebességét és mozgási irányát dolgozza fel az agy.

A szakértők más érzékek esetében is hasonló hierarchikus rendszereket találtak. Kezdetben semmi sem utalt arra, hogy a különböző forrásokból beérkező érzékszervi jelek bárhol is keverednének, mielőtt elérnék a feldolgozás magasabb szintjét, ahol teljes, színes, szagos, hangos „képpé” állítódnak össze az érzékelt információk. Ez a szemlélet az 1990-es években kezdett megkérdőjeleződni, mégpedig egy félresikerült kísérlet eredményeként. Charles Schroeder idegtudós, a New Yorki Nathan S. Kline Pszichiátriai Intézet kutatója kollégáival azt vizsgálta, hogy a majmok hangérzékelése mennyiben függ koncentrációjuk fokától. A kísérlet részeként elektródákat helyeztek az állatok elsődleges hallókérgébe, és ezek segítségével monitorozták az idegsejtek aktivitását, miközben kattanásokat és pityegő hangokat játszottak le a majmoknak.

Az elsődleges hallókéreg a szomatoszenzoros kéreg alatt helyezkedik el, amely elsősorban a tapintásra reagál. Egyik alkalommal az egyik kutató elhelyezte az elektródát, majd mivel azt látta, hogy a megfigyelt idegsejtek vad aktivitásba kezdenek, amikor az állatot megérintik, úgy vélte, hogy a szomatoszenzoros kérget monitorozza. Rövidesen kiderült azonban, hogy az elektróda mélyebbre csúszott a kelleténél, és annak vége valójában az elsődleges hallókéregben van, amely meglepő módon az érintésre is reagálni látszott. A jelenség további tanulmányozásával a kutatóknak azt is sikerült feltárniuk, hogy a két régió többszörös összeköttetésben áll egymással, és ennek köszönhetően a megfigyelt jelenség fordítottja is igaz, vagyis a szomatoszenzoros kéreg egyes részei is képesek reagálni a hangokra.

Ezzel egy időben egyre több laborkísérletben figyelték meg, hogy az egyes kéregrészek több érzékszerv bemenő jeleire is reagálhatnak. Az elsődleges szaglókéreg például akkor is aktiválódik, ha erős illatokkal rendelkező anyagok (például fahéj vagy fokhagyma) nevét olvassa az alany. Különösen érdekes eredmények jöttek ki azon páciensek vizsgálataiból, akik agya az egyik érzékszerv kiesése miatt áthuzalozódott. Egy PH nevű kísérleti alany például két évvel azt követően, hogy egy degeneratív betegség következtében megvakult, érdekes szinesztéziát fejlesztett ki magában, amelynek eredményeként a Braille-írás olvasása (tapintása) közben éles vizuális élményekről, például felvillanó színes pöttyökről számolt be. Amikor a kutatók megvizsgálták az esetet, kiderült, hogy PH ujjainak megérintésekor hirtelen megugrik az aktivitás a látókérgében.

Ezen ritka esetekre gondolva Ro elhatározta, hogy megpróbálja kideríteni, hogyan huzalozta át a sztrók Roush agyát. Állatok, működő szerszámgépek hangjait és zenei hangokat hallgatott meg vele, miközben folyamatosan monitorozta idegsejtjeinek aktivitását. A kísérletek során sikerült igazolnia, hogy a hangok a hallókéreg mellett Roush szomatoszenzoros kérgét is „csiklandozzák”. A vizsgálat alanya persze, ahogy már említettük, korábban is tudta, hogy bizonyos hangok különös érzéseket váltanak ki bőrében, Ro kísérleteivel azonban mindennek idegi hátterére is fény derült.

Egyes kutatók szerint a Roushhoz hasonló valódi szinesztéziások jelentik a ritka kivételt, és a többség külön-külön dolgozza fel az egyes érzékszervekből befutó jeleket. Mások szerint mindenki multimodálisan érzékel, csak vannak, akikben az adott érzékszervhez tartozó kéregterületeken kívüli érző kéregrészek „hangosabbak”, míg másokban ezek annyira kis aktivitást mutatnak, hogy rendszerint nem is érzékeljük működésüket. Mindkét teória mellett lehet felsorakoztatni bizonyítékokat.

Ranulfo Romo mexikói idegkutató például majmokat tanított meg arra, hogy két különböző hangfrekvencia és érintési frekvencia (gyors, illetve lassú érintések) közt különbséget tegyenek. A különböző frekvenciájú érintések nem váltottak ki érzékelhető aktivitást a hallókéregben, és a szomatoszenzoros kéreg is csak a tapintásra reagált ebben a kísérletben, a hangokra nem. A szakértő szerint mindez azt bizonyítja, hogy a látókéreg csak a látószervekből bejövő információkra aktiválódik, a hallókéreg csak a hallottakra, a szomatoszenzoros kéreg pedig kizárólag a tapintásra, vagyis csak különleges, ritka esetekben van átmenet az érzékek közt.

3. oldal

Schroeder szerint azonban ez nem feltétlenül igaz. Neki az a véleménye, hogy az elsődleges kéregrészek valóban egy-egy érzékre specializálódnak, de a többi érzékszerv is hatással van rájuk: az ezekből bejövő jelek modulálhatják, módosíthatják az elsődleges érzékszervből beérkező információk értelmét. A szakértő szerint a dolog ahhoz hasonlítható, mint amikor egy hangos szórakozóhelyen szájról olvasunk, hogy könnyebben megértsük az alig hallható beszédet. Ez utóbbi példa jóval több mint egyszerű hasonlat: Schroeder egyik nemrégiben lefolytatott kísérletében pontosan azt igazolta, hogy az ilyen szituációkban a szájról olvasás határozza meg a hallókéreg aktivitásának ütemét, vagyis részben a látottak diktálják, hogy hogyan hallunk.

A legtöbb emberben az érzékek ilyen összejátszása nagyon enyhének tekinthető. Ha azonban valamelyik érző kéregrész baleset vagy betegség következtében sérül, a gyógyulási folyamat során megerősödhetnek kapcsolatai a többi kéregrésszel. Roush esetében például a sztrók a talamusz jobb oldalán végezte a legnagyobb pusztítást, aminek következtében az első másfél évben sokkal kevesebbet érzett testének bal oldalán, mint a jobbon. Tapintásérzete nem szűnt meg teljesen, de sokkal enyhébbnek érezte az erősebb érintéseket a bal kezén, mint a jobbon.

Ro szerint ez azért történt, mert korábban a talamusz elpusztult sejtjei továbbították a tapintási információkat a szomatoszenzoros kéreg felé. Mivel ez a régió bejövő jelek hiányában hirtelen elhallgatott, a közvetlen szomszéd, az elsődleges hallókéreg vette át fölötte az uralmat. A gyógyulás ideje alatt a szomatoszenzoros kéregrész ebből az irányból is elkezdett beidegződni, így a hangok egy része furcsa tapintásérzetet váltott ki Roushban. A teóriát az agy közelebbi vizsgálata is megerősítette: Ro erős kapcsolatok jelenlétét mutatta ki a hallókéreg és a szomatoszenzoros kéreg közt. A szakértő ugyanakkor 17 egészséges emberben is azonosította ezeket a kapcsolatokat, bár ezek sokkal gyengébbek voltak, mint a Roush agyában megfigyeltek. Maguk az összeköttetések azonban egytől egyig megvoltak az egészséges alanyokban is.

Sherrilyn Roush

Ezek alapján tehát úgy tűnik, hogy az érzékek mindannyiunkban össze vannak kötve. Ennek kapcsán viszont felmerülhet a kérdés, hogy vajon egyforma mértékben képesek-e befolyásolni egymás működését. Kutatások és kísérletek sora sugallja, hogy a hallás és a tapintás közt szokatlanul erősek a kapcsolatok, és mindkét rendszer váza, illetve működése is nagyon hasonló. Míg a szemben fényérzékeny sejtek, az ízlelőbimbókban és az orrban pedig molekulákra specializálódott sejtek érzékelik a bejövő ingert, a hallás és a tapintás mechanikai változások révén valósul meg. A belső fülben piciny szőrök hajolnak meg a hanghullámok hatására, a bőr mechanoreceptorai pedig nyomásra aktiválódnak.

Halakon végzett vizsgálatok azt sugallják, hogy a fül szőrsejtjei a vízben terjedő rezgések detektálására szolgáló sejtekből fejlődtek ki, ezek pedig valószínűleg a mechanoreceptorokhoz hasonló sejtekből jöttek létre. Mindennek nagy része persze egyelőre csak spekuláció, hiszen senki sem teljesen biztos abban, hogyan is működnek az érzékszervek, illetve hogyan történik ezek jeleinek feldolgozása, illetve összejátszása. Egyelőre abban sem lehetünk biztosak, hogy a hallókéreg valóban hangokat érzékel, vagy esetleg mindenféle frekvenciainformáció itt dolgozódik fel, ideértve a tapintásból származó ilyen jellegű jeleket is.

Az MIT kutatói, Louis Braida és Charlotte Reed nemrégiben pontosan ennek lehetőségét vizsgálták, amikor állandó frekvenciájú hangokkal és érintésekkel (rezgésekkel) ingerelték az alanyok érzékszerveit. Amikor a két bemenő jel ( a hang és az értinzés) frekvenciája egyezett, az résztvevők olyan hangokat is hallhatónak értékeltek, amelyeket külön lejátszva, pusztán a fülükre támaszkodva nem voltak képesek érzékelni.

Az érzékek közti kapcsolatok nagy előnye, hogy agyi sérülések után ezek révén a betegek némiképp átalakítva ugyan, de visszanyerhetik elveszett érzékeiket. Roush például sztrókja után másfél évtizeddel rendkívül érzékeny a hangokra, ami sokszor problémás, hiszen időnként a legkisebb zajok is nagyon zavarják, másrészt viszont sokkal jobban képes követni a zenei ritmusokat, mint korábban. Szerinte a negatív és a pozitív változások egyaránt annak köszönhetők, hogy agya a hangok segítségével igyekszik kompenzálni a kiesett tapintási ingereket. Ez persze bizonyos esetekben kellemetlen és furcsa, de még a legrosszabb pillanatokban is alkalmas arra, hogy segítsen Roush számára megítélni, hogy pontosan hol helyezkednek el bal oldali végtagjai. „És azt hiszem, pontosan ez az egész lényege” – mondja a filozófus.