Skąd właściwie wzięło się pogardliwe określenie „mieć ptasi móżdżek”? Zastanawiające o tyle, że właśnie u tej grupy zwierząt (w porównaniu np. z ssakami) ta struktura ma relatywnie bardzo dużą objętość. U człowieka, choć skromniejszych rozmiarów w zestawieniu z całym mózgowiem, kryje w sobie niezwykłe możliwości i do niedawna nieznane badaczom funkcje.
Trzydzieści miliardów komórek
Zadziwiający jest już choćby fakt, że na czterdzieści miliardów neuronów (czyli komórek nerwowych) budujących całe mózgowie, aż trzydzieści miliardów znajduje się właśnie w móżdżku. Jeszcze większe wrażenie robi liczba połączeń pomiędzy tymi komórkami, decydująca o komunikacji móżdżku z innymi częściami mózgu, jak również pomiędzy poszczególnymi jego elementami. Jest ich aż 3 biliony! (co równie ciekawe, w korze mózgowej, najbardziej zewnętrznej warstwie mózgu, o grubości 6 mm, tych połączeń jest nawet dziesięć razy więcej). Jedna komórka móżdżku może tworzyć setki tysięcy połączeń z innymi jego komórkami, tworząc bardzo gęstą sieć łączności neuronalnej. Trzeba przyznać, że to iście astronomiczne liczby. Wydaje się to tym bardziej interesujące, że ludzki móżdżek stanowi tylko 10% całkowitej objętości całego mózgowia. Ogromna liczba budujących go komórek wynika z, oprócz wspomnianych już, jego licznych połączeń z innymi strukturami neuronalnymi, także z faktu, że neurony móżdżku są w nim stosunkowo gęsto upakowane.
Robak i migdał
Neurony budujące móżdżek wyróżniają się pod względem budowy, co jest związane z pełnionymi przez nie funkcjami oraz z tym, z którymi częściami mózgowia kontaktują tę strukturę. Nie da się ukryć, że móżdżek wyróżnia się na tle innych części układu nerwowego także pod względem oryginalności nazw nadanych poszczególnym budującym go częściom jak i jego komórkom czy włóknom nerwowym. Mamy tu więc włókna pnące i kiciaste oraz neurony gruszkowate. Wyróżnia się w budowie tej struktury części zwane jądrem zębatym, robakiem móżdżku, a także migdałem. Trzeba przyznać, że nazwy zapadają w pamięć, choć złożoność powiązań funkcjonalnych między nimi sprawia że oryginalne nazewnictwo chyba wcale nie ułatwia studentom medycyny nauki neuroanatomii.
Kontrola i korekta ruchu
Móżdżek odbiera informacje z różnych obszarów zmysłowych i ruchowych mózgu. Oznacza to, że docierają do niego sygnały o ruchu i o tym, czego dotykamy, co widzimy i słyszymy w danej chwili. Jego zadanie polega na ciągłym integrowaniu informacji wzrokowej czy słuchowej i ruchowej, co nazywamy koordynacją zmysłowo-ruchową. Wszystko po to, by optymalnie, płynnie i bezbłędnie wykonać ruch, a wykonywane czynności były zharmonizowane z napływającymi informacjami zmysłowymi. Móżdżek odbiera też impulsy neuronalne z części szlaku wzrokowego, który przenosi informacje o położeniu obiektów w przestrzeni. Jednocześnie dostaje sygnały z mięśni, które w określonej kolejności muszą się kurczyć w zależności od tego, jaka seria ruchów ma być wykonana. Nieustannie stale porównuje to, co już się dzieje z tym, jaki ruch był planowany, a rezultaty porównań i dalszych planów ruchu wysyła do mózgu (z tego powodu nazywany jest komparatorem ruchów). Dzięki temu mózg wie, jak masz pokonać przeszkodę, podnieść do ust filiżankę z herbatą, lub jak sięgnąć po książkę leżącą na półce. Ogromna liczba impulsów nerwowych przesyłana z różnych rejonów układu nerwowego do móżdżku, oraz w kierunku przeciwnym sprawia, że jego uszkodzenia, w zależności od ich lokalizacji, mogą wywoływać bardzo różne objawy, których spektrum obejmuje takie deficyty jak zaburzenia równowagi, zmniejszenie napięcia mięśniowego, osłabienie siły skurczów mięśniowych czy niezborność ruchowa. Stąd wiadomo, że móżdżek kontroluje utrzymanie równowagi ciała i ruchy oczu w czasie poruszania się, uczestniczy w inicjowaniu, planowaniu i właściwej koordynacji czasowej ruchów. Właśnie dlatego móżdżek ptaków musi być relatywnie taki duży. Ponadto struktura ta umożliwia korekcje błędnych ruchów, jak również nabywanie i zapamiętywanie nowych umiejętności motorycznych oraz ich automatyzację (kiedy np. uczymy się jeździć na rowerze czy na rolkach). Badania z użyciem metod neuroobrazowania pokazały też, że móżdżek aktywuje się w bardzo podobny sposób zarówno podczas wykonywania ruchu, jak i w trakcie wyobrażania sobie tej samej czynności ruchowej.
Trudna nauka czytania
Powiązanie móżdżku z wieloma strukturami układu nerwowego (m. in. z korą mózgową, pniem mózgu, strukturami podkorowymi) umożliwia pełnienie przez niego szeregu funkcji. Przez wiele lat sądzono, że są to głównie funkcje związane z poruszaniem się. Jak się jednak okazuje, nie tylko. Móżdżek kontroluje bowiem ruchy oczu nie tylko podczas poruszania się w przestrzeni. Na co dzień nie zdajemy sobie z tego sprawy, ale ich prawidłowe ruchy są niezbędne także podczas tak powszedniej czynności jak czytanie. Co więcej, teraz, gdy śledzisz treść tego artykułu, twój móżdżek nie tylko kontroluje towarzyszące temu ruchy oczu, ale także wspomaga tzw. mowę wewnętrzną (ciche czytanie, myślowe przyporządkowywanie literom w słowach odpowiednich dźwięków). Uczeni z Uniwersytetu w Oxfordzie na początku lat 90-tych odkryli, że właśnie ta część mózgowia ma za zadanie utrzymać skupienie wzroku na czytanym tekście i zadbać, aby ruchy oczu były dostosowane do każdego przeskoku ze słowa na słowo oraz z końca linijki na początek następnej. Richard Scott wraz z zespołem z oddziału neurochirurgii Szpitala Radcliffe’a w Anglii kilka lat temu stwierdził, że dzieci z guzem móżdżku mają duże trudności z czytaniem. Szczególnie prawa jego półkula i jej połączenia z innymi strukturami nerwowymi okazały się być tu krytyczne.
Nie tylko ruch
Z ruchem i aktywnością móżdżku związane jest nie tylko czytanie, ale też mowa i pisanie. Wszak w trakcie generowania słów (tzw. artykulacji) w odpowiedni sposób napinają się poszczególne mięśnie krtani, języka, gardła czy żuchwy. Poprawny „program” skurczów konkretnych mięśni artykulacyjnych jest warunkiem płynnego mówienia. Oczywiście wszystkie te ruchy żuchwy czy języka wykonujemy automatycznie i bez udziału świadomości. Jednak szereg struktur nerwowych (w tym móżdżek) czuwają nad ich poprawnością i płynnością. Co więcej, to właśnie móżdżek sprawia, że mowa, gdy już opanujemy w dzieciństwie tę sztukę, jest dla nas czynnością automatyczną nad którą nie musimy się na co dzień zastanawiać (jak wymawiać poszczególne dźwięki mowy).
Trzeba jednak pamiętać, że czytanie i mówienie to czynności, które prócz elementów ruchowych angażują także wyższe funkcje poznawcze. Dlatego uważa się, że móżdżek to struktura, która uczestniczy nie tylko w nabywaniu i zapamiętywaniu nowych czynności czuciowo-ruchowych, ale ogólnie jest ważna np. w procesach pamięciowych, uczeniu się kolejności czy rozpoznawaniu czasowej sekwencji. Wykazano, że w móżdżku pojawia się wyraźna aktywacja podczas zadań nawet tak mało związanych z ruchem jak zapamiętywanie ciągu cyfr. Wynik ten interpretuje się poprzez powiązanie procesu zapamiętywania z mową wewnętrzną (która jest nieodłącznym elementem nie tylko czytania w myślach, ale też „powtarzania w głowie” zapamiętywanych słów, cyfr, itp.).
Jak automat
Móżdżek odgrywa też niebagatelną rolę w zadaniach wymagających zautomatyzowania pewnych działań (co umożliwia wykonywanie ich po pewnym czasie bez udziału świadomości). Innymi słowy umożliwia nam, po wyuczeniu się określonych czynności wykonywanie ich bez stałej świadomej kontroli. Dzięki temu są one przeprowadzane sprawniej, ale też nasz umysł może w tym czasie być zaprzątnięty zupełnie innymi działaniami, zamiast świadomie śledzić wykonanie wyuczonego zadania. Można powiedzieć, że im więcej czynności potrafimy zautomatyzować, tym więcej rzeczy możemy robić naraz. A pomaga nam w tym móżdżek. Zawdzięczamy mu więc nabywanie biegłości w wykonywanych zadaniach. Nie tylko ruchowych. To co trudne i czasochłonne staje się łatwe i automatyczne.
Móżdżek a dysleksja
Dysleksja rozwojowa to deficyt o neurobiologicznym podłożu, przejawiający się problemami w czytaniu i pisaniu, których nie można uzasadnić uwarunkowaniami społecznymi (np. zaniedbaniem) czy niskim ilorazem inteligencji. Czy ma to coś wspólnego z móżdżkiem? W rzeczy samej, dziś wiadomo, że może być on winowajcą tych problemów.
Na przykład wspomniane już ruchy oczu podczas czytania (szczególnie podczas nauki tej umiejętności) u dyslektyków bardzo przypominają te, które można zaobserwować u pacjentów z uszkodzeniami móżdżku. Badacze z Wydziału Psychologii Uniwersytetu w Sheffield zaobserwowali, że osoby dotknięte dysleksją wypadają gorzej w różnych zadaniach wymagających przetwarzania w móżdżku. Z kolei badania z wykorzystaniem metod neuroobrazowania mózgu wykazały u dyslektyków niską (w porównaniu z osobami nie przejawiającymi tego deficytu) aktywność móżdżku podczas zdobywania umiejętności motorycznych, takich jak opanowywanie określonej sekwencji stukania palcami. Naukowcy, badając móżdżkowy poziom metabolizmu (czyli wszystkich złożonych przemian biochemicznych od których zależy prawidłowe funkcjonowanie komórek) stwierdzili, że jego poziom był wyraźnie niski u osób z dysleksją. Szczególnie dotyczyło to jego prawej półkuli.
Aby płynnie nauczyć się czytać, nasz układ nerwowy musi nam umożliwić zautomatyzowanie tej czynności. Nie dziwi więc, że naukowcy zajmujący się problemem dysleksji wiążą to zaburzenie z wadliwym funkcjonowaniem móżdżku, który zapewnia taką automatyzację. Obserwacje dzieci dyslektycznych pokazują, że nawet jeśli czytają one poprawnie, to jednak niezupełnie płynnie i wymaga to od nich znacznie większego nakładu czasu i większego wysiłku niż od ich zdrowych rówieśników.
Źr. Wikipedia.Liczenie na jednej nodze
Dyslektycy w ogóle mają problem z automatyzacją i uwewnętrznianiem różnych czynności, zarówno poznawczych jak i ruchowych. Interesującego odkrycia dokonał zespół pod kierunkiem Angeli Fawcett z Sheffield w Anglii. Zbadano zdolność do utrzymywania równowagi u dyslektyków i osób, które nie wykazywały tego deficytu. Obie grupy równie dobrze radziły sobie z tym zadaniem. Różnice jednak pojawiły się, gdy badani musieli jednocześnie starać się utrzymać równowagę i wykonywać jakąś dodatkową czynność (np. liczenie). W tej sytuacji wyniki dyslektyków znacznie się pogarszały, co dowodzi zdaniem badaczy, że nawet tak bardzo zautomatyzowana i nieuświadamiana zdolność jak utrzymywanie równowagi może być w przypadku dysleksji zakłócana, gdy równolegle trzeba wykonać inne zadania. Wniosek stąd, że osoby cierpiące na dysleksję mają trudność z wykonywaniem kilku czynności jednocześnie. Osobom zdrowym często udaje się taka „podzielność uwagi”, właśnie ze względu na możliwość zautomatyzowania licznych działań, w czym niestrudzenie pomaga nam zbudowana z trzech miliardów neuronów niewielka struktura z tyłu głowy.
Małgorzata Gut
