Sharon Begley, Julkaistu Time Magazinessa 19.1.2007

Se oli melko vaatimaton koe, kun vapaaehtoiset vaelsivat Harvardin lääketieteellisen koulun laboratorioon oppimaan ja harjoittelemaan pientä viiden sormen piano-harjoitusta. Neurotieteilijä Alvaro Pascual-Leone ohjeisti yhden ryhmän jäseniä soittamaan niin sujuvasti kuin mahdollista, yrittäen pysyä metronomin 60 lyönnissä minuutissa. Joka päivä viiden päivän ajan vapaaehtoiset harjoittelivat kaksi tuntia. Sitten he tekivät testin.

Jokaisen päivän harjoituksen lopussa he istuivat lankakierukan alla, joka lähetti lyhyen magneettisen pulssin heidän aivokuorensa moottoriseen aivokuoreen, joka sijaitsee nauhana, joka kulkee pään kruunusta kohti kumpaakin korvaa. Ns. transkraniaalinen magneettinen stimulaatio (TMS) -testi antaa tutkijoille mahdollisuuden päätellä hermosolujen toiminnan aivan kelan alla. Pianonsoittajilla TMS kartoitti, kuinka suuri osa motorisesta aivokuoresta kontrolloi pianoharjoitukseen tarvittavia sormenliikkeitä. Tutkijat havaitsivat, että viikon harjoittelun jälkeen moottorisen aivokuoren alue, joka oli omistettu näille sormenliikkeille, valtasi ympäröivät alueet kuin voikukat nurmikolla.

Löydös oli linjassa tuolloin kasvavan määrän löydösten kanssa, jotka osoittivat, että tietyn lihaksen suurempi käyttö saa aivot omistamaan sille enemmän aivokuoren kiinteistöjä. Mutta Pascual-Leone ei pysähtynyt siihen. Hän laajensi koetta antamalla toisen vapaaehtoisryhmän vain ajatella pianoharjoituksen harjoittelua. He soittivat yksinkertaisen musiikkikappaleen päässään pitäen kätensä paikallaan samalla kun kuvittelivat, kuinka he liikuttavat sormiaan. Sitten hekin istuivat TMS-kelan alla.

Kun tutkijat vertailivat TMS-tietoja kahdesta ryhmästä – niistä, jotka todella painelivat koskettimia, ja niistä, jotka vain kuvittelivat tekevänsä niin – he näkivät välähdyksen vallankumouksellisesta havainnosta aivoista: pelkän ajatuksen kyvystä muuttaa harmaan aineksen fyysistä rakennetta ja toimintaa. Sillä TMS paljasti, että pianonsoittoon tarkoitettuja sormia ohjaava motorisen aivokuoren alue laajeni myös vapaaehtoisten aivoissa, jotka kuvittelivat soittavansa musiikkia – aivan kuten se oli laajentunut niissä, jotka todella soittivat sitä.

”Mentaalinen harjoittelu johti samanlaiseen aivojen uudelleenjärjestelyyn”, Pascual-Leone kirjoitti myöhemmin. Jos hänen tuloksensa pätevät muihin liikkumismuotoihin (eikä ole mitään syytä olettaa, etteivät ne pätisi), niin golflyönnin tai eteenpäin suuntautuvan syötön tai uintikäännöksen henkinen harjoittelu voisi johtaa mestaruuteen vähemmällä fyysisellä harjoittelulla. Vielä syvällisempi löytö osoitti, että henkisellä harjoittelulla oli voima muuttaa aivojen fyysistä rakennetta.

Vuosikymmeniä vallitseva dogmi neurotieteessä oli, että aikuisen ihmisen aivot ovat olennaisesti muuttumattomat, kiinteät, muodoltaan ja toiminnaltaan kiinteät, joten siihen mennessä, kun saavutamme aikuisuuden, olemme melko lailla jumissa sen kanssa, mitä meillä on. Kyllä, aivot voivat luoda (ja menettää) synapseja, hermosolujen välisiä yhteyksiä, jotka koodaavat muistoja ja oppimista. Ja aivot voivat saada vammoja ja rappeutumista. Mutta tämä näkemys piti, että jos geenit ja kehitys sanelevat, että yksi hermosolujen ryhmä käsittelee signaaleja silmästä ja toinen ryhmä liikuttaa oikean käden sormia, niin ne tekevät niin eivätkä mitään muuta kuolemaasi asti. Oli hyvä syy siihen, että runsaasti kuvitetut aivokirjat näyttivät aivojen rakenteiden toiminnan, koon ja sijainnin pysyvällä musteella.

Muuttumattomien ihmisaivojen opilla on ollut syvällisiä seurauksia. Ensinnäkin se alensi odotuksia aivohalvauksesta aivovaurion saaneiden aikuisten kuntoutuksen arvosta tai mahdollisuudesta korjata psykiatristen sairauksien taustalla olevaa patologista johdotusta. Ja se viittasi siihen, että muut aivopohjaiset kiinteydet, kuten onnellisuuden asetusarvo, johon henkilö palaa syvimmän tragedian tai suurimman ilon jälkeen, ovat lähes muuttumattomia.

Viime vuosien tutkimus on kuitenkin kumonnut opin. Sen tilalle on tullut oivallus, että aikuisen aivot säilyttävät vaikuttavia ”neuroplastisuuden” voimia – kyvyn muuttaa rakennettaan ja toimintaansa vastauksena kokemukseen. Nämä eivät ole mitään pieniä hienosäätöjä. Niinkin perusasia kuin näkö- tai kuuloaivokuoren toiminta voi muuttua sen seurauksena, että henkilö on tullut kuuroksi tai sokeaksi nuorena. Jopa silloin, kun aivot kärsivät traumasta myöhemmällä iällä, ne voivat kaavoittaa itsensä uudelleen kuin kaupunki kaupunkien uudistamisen vimmassa. Jos aivohalvaus tyrmää esimerkiksi oikeaa kättä liikuttavan motorisen aivokuoren naapuruston, uusi tekniikka nimeltä rajoitteiden aiheuttama liikehoito voi houkutella viereisiä alueita ottamaan vaurioituneen alueen toiminnan. Aivot voidaan kytkeä uudelleen.

Ensimmäiset neuroplastisuuden löydökset tulivat tutkimuksista, jotka koskivat sitä, miten aistien kautta aivoihin saapuvien viestien muutokset voivat muuttaa sen rakennetta ja toimintaa. Esimerkiksi kun nuoresta iästä lähtien sokealta henkilöltä ei tule lähetyksiä silmistä, näköaivokuori voi oppia kuulemaan tai tuntemaan tai jopa tukemaan sanallista muistia. Kun signaalit iholta tai lihaksista pommittavat motorista aivokuorta tai somatosensorista aivokuorta (joka käsittelee kosketusta), aivot laajentavat aluetta, joka on kytketty liikuttamaan esimerkiksi sormia. Tässä mielessä aivojemme rakenne – eri alueiden suhteellinen koko, niiden välisten yhteyksien vahvuus, jopa niiden toiminnot – heijastaa elämäämme, jota olemme eläneet. Kuten hiekka rannalla, aivot kantavat tekemiemme päätösten, oppimiemme taitojen ja toteuttamiemme toimien jälkiä.

Äärimmäinen esimerkki siitä, miten aivoihin saapuvan syötteen muutokset voivat muuttaa sen rakennetta, on hiljaisuus, joka laskeutuu somatosensoriseen aivokuoreen sen jälkeen, kun sen omistaja on menettänyt raajan. Pian sen jälkeen, kun auto-onnettomuus vei Victor Quinteron vasemman käden juuri kyynärpään yläpuolelta, hän kertoi Kalifornian yliopiston San Diegon neurotieteilijälle V.S. Ramachandranille, että hän tunsi edelleen puuttuvan käden. Ramachandran päätti tutkia asiaa. Hän pyysi Victorin istumaan paikallaan silmät suljettuina ja harjasi kevyesti teini-ikäisen vasenta poskea vanutupolla.

”Missä sinä tunnet sen?” Ramachandran kysyi. ”Vasemmassa poskessa”, Victor vastasi “- ja puuttuvassa kämmenselässäni”. Ramachandran silitti toista kohtaa poskella. ”Missä sinä tunnet sen?” ”Puuttuvassa peukalossani”, Victor vastasi. Ramachandran kosketti ihoa Victorin nenän ja suun välissä. ”Puuttuvaa etusormeani harjataan”, Victor sanoi. Kohta aivan Victorin vasemman sieraimen alapuolella sai pojan tuntemaan pistelyä vasemmassa pikkusormessaan. Ja kun Victor tunsi kutinaa haamukädessään, alakasvojen raapiminen helpotti kutinaa. Ramachandran päätteli, että raajan menettäneillä ihmisillä aivot järjestyvät uudelleen: kasvoista tulevaa syötettä käsittelevä aivokuoren nauha ottaa haltuunsa alueen, joka alun perin vastaanotti syötettä nyt puuttuvasta kädestä. Siksi Victorin kasvojen koskettaminen sai aivot ”tuntemaan” hänen puuttuvan kätensä.

Samoin, koska jalkojen tuntemuksia käsittelevät aivokuoren alueet rajoittuvat sukupuolielinten pinnan tuntemuksia käsitteleviin alueisiin, jotkut jalan menettäneet ihmiset kertovat tuntevansa haamutuntemuksia seksin aikana. Ramachandranin raportti oli ensimmäinen raportti elävästä olennosta, joka tietoisesti koki aivojensa uudelleen johdottamisen tuloksia.

Kun tutkijat tutkivat neuroplastisuuden rajoja, he huomasivat, että mielen muokkaaminen voi tapahtua jopa ilman ulkopuolista syötettä. Aivot voivat muuttua ajatustemme seurauksena, kuten Pascual-Leonen virtuaalisten pianonsoittajien kohdalla. Tällä on tärkeitä terveysvaikutuksia: niinkin näennäisen merkityksetön asia kuin ajatus voi vaikuttaa aivojen perusrakenteeseen muuttamalla hermosolujen yhteyksiä tavalla, joka voi hoitaa mielen sairauksia tai ehkä johtaa suurempaan empatiaan ja myötätuntoon. Se voi jopa nostaa oletettavasti pysyvää onnellisuuden asetusarvoa.

Kalifornian yliopiston Los Angelesin yksikön Jeffrey Schwartz ja hänen kollegansa havaitsivat sarjassa kokeita, että kognitiivinen käyttäytymisterapia (CBT) voi hiljentää pakko-oireisen häiriön (OCD) taustalla olevan piirin toimintaa aivan kuten lääkkeetkin. Schwartzin mielenkiinto oli herännyt mindfulness-meditaation terapeuttiseen potentiaaliin. Mindfulness-meditaatio on harjoitus, jossa omia sisäisiä kokemuksia tarkkaillaan ilman samaistumista niihin, ikään kuin ne tapahtuisivat jollekin muulle.

Kun pakko-oireisista potilaista vaivasi pakkoajatus, Schwartz kehotti heitä ajattelemaan: ”Aivoni tuottavat taas yhden pakkoajatuksen. Enhän minä tiedä, että se on vain viallisen piirin synnyttämää roskaa?” 10 viikon mindfulness-pohjaisen terapian jälkeen 12 potilasta 18:sta parani merkittävästi. Aivojen skannaukset ennen ja jälkeen terapian osoittivat, että toiminta orbitaalisessa etuotsalohkossa, joka on OCD-piirin ydin, oli vähentynyt dramaattisesti ja täsmälleen samalla tavalla kuin OCD:hen tehoavat lääkkeet vaikuttavat aivoihin. Schwartz kutsui sitä ”itseohjatuksi neuroplastisuudeksi” ja päätteli, että ”mieli voi muuttaa aivoja”.

Sama pätee, kun kognitiivisia tekniikoita käytetään masennuksen hoitoon. Toronton yliopiston tutkijat ohjasivat 14 masentuneelle aikuiselle CBT:tä, joka opettaa potilaita tarkastelemaan omia ajatuksiaan eri tavalla – esimerkiksi näkemään epäonnistuneet treffit ei todisteena siitä, että ”minua ei koskaan rakasteta”, vaan pienenä asiana, joka ei toiminut. Kolmetoista muuta potilasta sai paroksetiinia. Kaikki kokivat samanlaista paranemista hoidon jälkeen. Sitten tutkijat skannasivat potilaiden aivot. ”Hypoteesimme oli, että jos hoito tehoaa, aivosi ovat muuttuneet samalla tavalla riippumatta siitä, mitä hoitoa sait”, sanoi Toronton Zindel Segal.

Mutta ei. Masentuneet aivot reagoivat eri tavalla kahteen hoitomuotoon – ja erittäin mielenkiintoisella tavalla. CBT vaimentaa etuaivokuoren yliaktiivisuutta, joka on päättelyn, logiikan ja korkeamman ajattelun sekä loputtoman märehtimisen tyyssija tuosta katastrofaalisesta treffistä. Paroksetiini sitä vastoin lisäsi aktiivisuutta siellä. Toisaalta CBT lisäsi aktiivisuutta limbisen järjestelmän hippokampuksessa, aivojen tunnekeskuksessa. Paroksetiini vähensi aktiivisuutta siellä. Toronton Helen Mayberg selittää: ”Kognitiivinen terapia kohdistuu aivokuoreen, ajattelevaan aivoon, muokkaa tapaa, jolla käsittelet tietoa, ja muuttaa ajattelumalliasi. Se vähentää murehtimistä ja kouluttaa aivot omaksumaan erilaisia ajattelumalleja.” Kuten Schwartzin OCD-potilailla, ajattelu oli muuttanut aktiivisuusmallia – tässä tapauksessa masennukseen liittyvää mallia – aivoissa.

Voisiko ajatusten ajatteleminen uudella tavalla vaikuttaa paitsi patologisiin aivotiloihin, kuten OCD:hen ja masennukseen, myös normaaliin toimintaan? Saadakseen selville tämän, Wisconsinin yliopiston Madisonin yksikön neurotieteilijä Richard Davidson kääntyi buddhalaisten munkkien puoleen, jotka ovat henkisen harjoittelun olympiaurheilijoita. Jotkut munkit ovat käyttäneet yli 10 000 tuntia elämästään meditoimiseen. Davidsonin uran alkuvaiheessa hän oli havainnut, että aktiivisuus, joka on suurempaa vasemmassa prefrontaalisessa aivokuoressa kuin oikeassa, korreloi korkeamman perustason tyytyväisyyden kanssa. Suhteellinen vasemman/oikean aktiivisuus alettiin nähdä onnellisuuden asetusarvon merkkipaaluna, koska ihmisillä on taipumus palata tälle tasolle riippumatta siitä, voittavatko he lotossa vai menettävätkö he puolisonsa. Jos henkinen harjoittelu voi muuttaa OCD:lle ja masennukselle ominaista aktiivisuutta, voisiko meditaatio tai muu henkinen harjoittelu, Davidson mietti, tuottaa muutoksia, jotka ovat kestävän onnellisuuden ja muiden positiivisten tunteiden taustalla? ”Tämä on hypoteesi”, hän sanoo, ”että voimme ajatella tunteita, mielialoja ja tiloja, kuten myötätuntoa, koulutettavina henkisinä taitoina.”

Dalai Laman avulla ja rohkaisemana Davidson värväsi buddhalaisia munkkeja menemään Madisoniin ja meditoimaan hänen toiminnallisen magneettiresonanssikuvantamislaitteensa (fMRI) sisällä samalla kun hän mittasi heidän aivotoimintaansa eri mielentiloissa. Vertailun vuoksi hän käytti korkeakouluopiskelijoita, joilla ei ollut kokemusta meditaatiosta, mutta jotka saivat pikakurssin perusmenetelmistä. Rakastavan myötätunnon harjoituksen aikana, joka on buddhalainen perusmeditaatiotekniikka, aivojen alueet, jotka seuraavat, mikä on minä ja mikä on toinen, hiljenivät, fMRI osoitti, ikään kuin koehenkilöt – sekä kokeneet meditoijat että aloittelijat – olisivat avanneet mielensä ja sydämensä muille.

Mielenkiintoisempia olivat erot kokeneiden ja aloittelijoiden välillä. Edellisillä oli merkittävästi suurempi aktivaatio aivojen verkostossa, joka liittyy empatiaan ja äidinrakkauteen. Yhteydet etuotsalohkojen alueilta, jotka olivat niin aktiivisia myötätuntomeditaation aikana, aivojen tunnealueille näyttivät vahvistuvan vuosien meditaatioharjoittelun myötä, ikään kuin aivot olisivat luoneet vankempia yhteyksiä ajattelun ja tunteen välille.

Mutta ehkä silmiinpistävin ero oli vasemman prefrontaalisen aivokuoren alueella – paikassa, joka merkitsee ja ennustaa onnellisuutta. Samalla kun munkit tuottivat myötätunnon tunteita, aktiivisuus vasemmassa prefrontaalisessa aivokuoressa tukahdutti aktiivisuuden oikeassa prefrontaalisessa aivokuoressa (liittyy negatiivisiin mielialoihin) sellaisessa määrin, jota ei ollut koskaan aiemmin nähty puhtaasti henkisestä toiminnasta. Sitä vastoin korkeakouluopiskelijoiden kontrolliryhmässä ei ollut tällaisia eroja vasemman ja oikean prefrontaalisen aivokuoren välillä. Tämä viittaa Davidsonin mukaan siihen, että positiivinen tila on taito, jota voidaan harjoitella.

Sekä munkeille että masennusta tai OCD:tä sairastaville potilaille tietoinen ajatus omien ajatusten ajattelemisesta tietyllä tavalla järjesti aivot uudelleen. Neuroplastisuuden löytö, erityisesti mielen voima muuttaa aivoja, on vielä liian uusi, jotta tutkijat, saati me muut, voisimme ymmärtää sen koko merkityksen. Sen lisäksi, että se tarjoaa uusia hoitomuotoja mielen sairauksiin, se lupaa jotain perustavanlaatuisempaa: uuden näkökulman siitä, mitä tarkoittaa olla ihminen.