Történelmi agyak átvilágítása

Nina Dronkers és munkatársai (Kaliforniai Egyetem) először vizsgálhatták meg képalkotó eljárással annak a két embernek az agyát, akiknek beszédzavara alapján Broca a XIX. században meghatározta a beszédközpont helyét. Lehet, hogy újra kell értékelni felfedezéseit?

A legtöbb idegtudós megegyeznék abban, hogy a modern neuropszichológia és a kognitív idegtudomány alapjait Paul Broca francia sebész, anatómus és antropológus fektette le az 1860-as években. Ekkor még vitatott kérdés volt a beszédfunkciók agyi elhelyezkedése.

A viták közepette történt, hogy Paul Brocának kikérték a véleményét egy 51 éves, Leborgne nevű, összetett neurológiai problémákban szenvedő páciensről, aki évek óta képtelen volt a produktív beszédre. Amikor Leborgne ki akart mondani valamit vagy felelni akart egy kérdésre, mindegyre csak a 'tan' szótagot ismételgette, más és más intonációval. Leborgne néhány nap múlva belehalt betegségeibe, s boncolásakor a sérülést - ahogy Broca előre sejtette - a bal homloklebeny felületén találták meg. Broca eredményeit 1861-ben az Antropológiai Társaságnak, majd az elismertebb párizsi Anatómiai Társaságnak mutatta be. A fogadtatás lelkes volt: a tudósok úgy gondolták, Broca ezzel azt támasztja alá, hogy az egyes agyi működések az agy meghatározott tekervényeiben lokalizálhatók.

Néhány hónap múlva Broca találkozott egy újabb olyan pácienssel, akinek beszédképessége - egy évvel korábbi szélütése miatt - szintén erősen csökkent volt. A 84 éves Lelong csak 5 szót tudott kimondani: 'oui' ('igen'), 'non' ('nem'), 'tois' (vagyis 'trois', 'három' - bármilyen szám értelmében), 'toujours' ('mindig') és 'Lelo' (saját neve hibásan ejtve). Amikor Lelong meghalt, az ő agyát is megvizsgálták, és nála is találtak sérülést az oldalsó homloklebenynek nagyjából ugyanabban a régiójában, amelyben Leborgne-nál. Broca ezután jelentette az Anatómiai Társaságnak, hogy e fontos eset megerősíti a beszéd oldalsó homloklebenyi lokalizációját. 1861-ben ezt írta: "A tagolt beszéd képességének elengedhetetlen feltétele a harmadik (s esetleg a második) homloki tekervény épsége. ... Úgy találtam, hogy második betegemnél a sérülés pontosan ugyanott helyezkedett el, mint az elsőnél - közvetlenül a középső harmad mögött, az insulával szemben és ugyanazon az oldalon".

A Broca-terület és a Broca-afázia

Broca óta "Broca-területnek" nagyjából azt tekintik, amelyet ő azonosított, pontosabban az alsó homloki tekervény pars operculariasa és pars triangularisa, melyek Brodmann atlaszában (1909) mint 44-es és 45-ös terület szerepelnek. Ma úgy vélik, azok a tünetek, amelyek együtt a Broca-afázia szindrómáját - a nyelvi produkció hiányát - hozzák létre: zavar a folyékonyság, az artikuláció, a szavak megtalálása, megismétlése, komplex grammatikai struktúrák produkálása és megértése terén, mind szóban, mind írásban. A Broca-afáziások egy részénél a baj ennél is komolyabb: ők képtelenek értelmes szavakat, mondatokat képezni; ahányszor csak beszélni próbálnak, tipikusan mindig ugyanazokat a hangzókat, szavakat, mondatokat ismétlik. Broca két páciense is az afázia e komolyabb formájában szenvedett.

Broca úgy hitte, e betegek értik, amit mások mondanak, nyelvi készségük ép. A rendellenességet afémiának - a beszédkészség hiányának - nevezte, és azt hitte, ez független az ún. "nyelvi dysfunctio"-tól. Idővel a 'Broca-afázia' mindazt a különböző tünetet kezdte jelenteni, amelyet ma beleértenek. Az összefüggést a Broca-féle afázia és a Broca-terület közt továbbra is vizsgálták.

Fontos tudni, hogy Broca e mélyebb sérüléseket alig vizsgálta eredeti eseteinél. Ugyanis úgy döntött, hogy nem boncolja fel a két páciens agyát, hanem elteszi alkoholban, és egy párizsi múzeumban helyezi el az utókor számára. Így Broca a megfigyelhető sérülésekre összpontosított, az agykéreg felületén. Bár tisztában volt azzal, hogy a sérülés középső struktúrákat is érint, pontos kiterjedését boncolás nélkül nem tudta meghatározni. Ez csak akkor vált lehetővé, amikor létrejöttek az agyi képalkotó eljárások, amelyek segítségével most arra keresték a választ a szerzők, hogy a Broca-afáziáért valóban csak a Broca-terület sérülése felelős, vagy ennél kiterjedtebb agyrészek is érintettek. Illetve részt vesznek-e a Broca-terület mellett más agyi régiók is a beszédképzésben. Figyelembe véve, hogy a Broca-afázia a nyelvi képesség hányféle komponensét érinti, ez nem is lenne meglepő.

Régi agyak új szkennerekben

Az agyi képalkotás technológiájának megszületése óta Leborgne agyát kétszer szkennelték. Már az első CT- (komputer-tomográfiás) vizsgálat világossá tette, hogy Leborgne sérülése jóval kiterjedtebb volt annál, mint amiről Broca beszámolt. Középső irányba terjedt tovább, ezért a bal oldali bazális ganglionok és a teljes insula (sziget) érintett volt. 1994-ben Emmanuel Cabanis (Société de Biométrie Humaine, Emberi Biometria Társaság) és munkatársai MRI-vel szkennelték Leborgne agyát, hogy megmutassák, e technológia konzervált agyak elemzésére is alkalmas. Nagy felbontású képeiken még jobban látszott a mély sérülés kiterjedése és a Broca-területen kívül érintett régiók.

A Broca-terület modern értelmezéseit eddig még nem vetették össze a mai afáziások sérüléseivel. Broca másik betegének, Lelongnak az agyát eddig egyszer sem szkennelték, a károsodás terjedelmét nem határozták meg. Nina Dronkerséknek (Kaliforniai Egyetem) adatott meg először a lehetőség, hogy MRI-vel vizsgálják mind Leborgne, mind Lelong agyát. A háromdimenziós képeket igen részletesen láthatták a kérgi és a kéregalatti sérülések kiterjedtségét. Főleg arra voltak kíváncsiak, pontosan hol helyezkedik el a sérülés a homloklebenyben ahhoz viszonyítva, amit ma Broca-területnek neveznek, illetve hogy a kéregalatti területek mennyire érintettek.

Az agyakat a Musée Dupuytren-ből (Párizs) a múzeum akkori igazgatója, de Saint Maur professzor hozta ki, s az ő felügyelete alatt vitték át a Centre Hospitalier National d'Ophtalmologie des Quinze-Vingts Neuroradiológiai Intézetébe; itt lefényképezték és szkennelték őket. Leborgne sérülésének egy része világosan látható az alsó homloki tekervényben, leginkább annak középső harmadában, további sorvadással a hátulsó harmadban, a Sylvius-hasadék felett. Mérsékelt atrófiát figyeltek meg a középső homloki tekervényben s az elülső felső halántéki tekervényben. Az elülső, alsó fali lebenyben deformált és elhalt tekervényeket is észleltek. Ezek az eredmények meglehetős összhangban vannak azzal a leírással, amelyet Broca a boncoláskor készítet a sérülésről. Fontos, hogy a legjelentősebb károsodott terület az alsó homloki tekervény középső harmadában volt, nem pedig a tekervény hátulsó harmadában, amelyet ma világszerte Broca-területnek hívnak. Broca úgy gondolta, hogy az alsó homloki tekervény hátulsó felének sérülése függ össze az artikuláció fogyatékosságával. Tehát a modern elgondolás a Broca-terület helyéről, amely az alsó homloki tekervény hátulsó harmadára korlátozódik, nem teljesen vág egybe Broca saját meghatározásával, amely e tekervényből jóval többet foglalt magában. Ez kihat mind a sérülésre, mind a működésre vonatkozó, a Broca-területnek specifikus funkciókat tulajdonító agyi képalkotási vizsgálatokra - ugyanis a terület pontos elhelyezkedésének értelmezése az idők folyamán mintha megváltozott volna.

Broca írásaiból kiderül, Lelong 8 évig feküdt kórházban szélütése előtt elbutulás miatt. Ezzel összhangban a kutatók a kéreg jelentős sorvadását találták. Lelong agya egyben olyan szélütést mutat, amely érintette a hátulsó, alsó homloki tekervény egy részét. A lényeg, hogy sem Leborgne, sem Lelong sérülése nem felel meg a mai értelemben vett Broca-területnek. Lelongnál a sérülés megkímélte a modern Broca-terület elülső részét. Ez szignifikáns eredmény: azt mondja ki, hogy a ma érvényes lokalizálás alapjául szolgáló második agyban a sérülés nem fedi a teljes Broca-területet. A két agy újbóli vizsgálata azt árulja el, hogy a Broca által az artikuláció szempontjából kritikusnak tartott terület nem szükségképpen ugyanaz, mint ahogy ma leírják.

MRI-eredmények

Leborgne és Lelong agyáról két neuroanatómus egymástól függetlenül készített MRI-vel felvételeket. Leborgne agyánál a bal félteke károsodására utal, hogy az mintegy 50 százalékkal kisebb az ép jobb féltekénél. Ez a félteke mind kérgi, mind kéregalatti szinten jelentős pusztulást mutat, főként az alsó homloki, a mély alsó fali és az elülső felső halántéklebenyben. Az insula és a felső longitudinális nyaláb teljesen kiirtódott. Hátrébb lévő károsodások is látszanak, továbbá néhány alsó fali tekervény és mélyebb struktúra hiányzik. Lelong esetében a jobb félteke nem őrződött meg a ballal együtt. Az agyának bal féltekéjéről készült MRI-képek megerősítik a komoly sorvadást az alsó homloki tekervényen, azaz a Broca-terület hátulsó részén. Kisebb sérülések vannak a felső longitudinális nyalábban. Az insula s a többi mélyebb struktúra nem különösebben sérült.

Konklúziók

A Paul Broca által hátrahagyott agyak újbóli megvizsgálása néhány érdekes eredménnyel szolgált. Először is a nagy felbontású MRI-képek azt mutatták, hogy a sérülések jóval mélyebbre terjedtek ki, mint amiről Broca beszámolhatott, ami azt sugallja, hogy más területek is hozzájárulhattak a beszéddeficithez. A sérülések mindkét esetnél kiterjedtek a felső hosszanti nyalábra, amely összeköti a hátulsó és az elülső nyelvi régiókat. Bár a Broca-területre korlátozódó sérülések is okozhatnak időleges megnémulást, komolyat, maradandót nem. Ezért lehet, hogy az afémiára - melyet Broca úgy jellemzett, mint a produktív beszéd hiánya - a felső hosszanti nyalábban található sérülések is hatottak. A Broca-terület izolált károsodása mindkét betegénél enyhébb beszédzavarokhoz vezetett volna, ám valószínűleg nem okozta volna a produktív beszéd szinte teljes megszűnését, amely ezen esetekben bekövetkezett.

Noha az eredmények újabb anatómiai információkkal szolgálnak, semmit sem vonnak le Broca felfedezésének értékéből. Mivel ő nem szeletelte fel az agyakat, nem ismerhette sem páciensei sérülésének kiterjedését, sem azt, hogy ez milyen szerepet játszott beszédzavarukban. Broca tudta, hogy a sérülés a kéreg alatt is kiterjedt Leborgne-nál, de azt nem tudta meghatározni, mennyire. Azt írta, hogy Leborgne betegsége előrehaladt, és az afémia mutatkozott a legtartósabb fogyatékosságának. Mivel a leginkább látható baj az alsó homloki tekervényben volt, arra következtetett, hogy először ez a terület sérült, és ez okozta az artikuláció hiányosságát. E következtetés összhangban állt kora neurológiai elméletével, tehát Broca semmi okát nem látta annak, hogy a beszédzavar forrását más területeken keresse.

A Broca-terület biztosan szerepet játszik az artikulációs mozdulatok végrehajtásánál - bár nem olyan jelentőset, mint egykor hitték. A Broca-területre korlátozódó új sérülésekkel rendelkező betegek általában némák vagy torzult beszédűek a sérülés utáni hetekben. E bajok gyorsan elmúlnak, de arra utalnak, hogy a terület bizonyos végrehajtó funkciókkal bír az artikulációban, feltehetően az artikulációs izmok kontrollálása terén. A funkcionális agyi képalkotási kutatások is megerősítik, hogy az artikulációval kapcsolatos feladatoknál a Broca-terület aktiválódik.

A jelen kutatások alapján át kellene értékelni azt a gyakorlatot, hogy a Broca-területet az alsó homloki tekervénybe helyezik. E "történelmi" agyak felülvizsgálata arra utal, hogy a Broca által feltárt sérülés, amelyet ő a beszéd szempontjából kritikusnak tekintett, nem egészen esik egybe azzal, amit ma Broca-területnek nevezünk. Leborgne sérülése valóban érintette a hátulsó alsó homloki tekervényt, de még komolyabb volt a hozzá képest elülső régióban. Lelong sérülése csak a hátulsó harmadát foglalta el annak, amit ma Broca-területnek hívunk. Fontos felhívnunk a figyelmet arra, hogy Broca a 'hátulsó alsó homloki tekervényt' tekintette a beszéd szempontjából fontos területnek. A két nevezetes esetben a sérülés e szélesebb régióba esett. Broca területét már Broca idejében átdefiniálták, s az a mai napig különbözik az ő eredeti leírásától. A jövőben a sérülés miatti és a funkcionális agyi képalkotásoknál ügyelni kell arra, hogy a Broca-terület nem azt a területet fedi, amelyre Broca eredetileg gondolt, s hogy amikor valami miatt olyan régiót definiálnak, amelybe beleértik a Broca-területet, az esetleg nem is tartalmazza a Broca által leírt alsó homloki területet.

A működések Paul Broca által megkezdett lokalizálásából a neuropszichológia olyan területei nőttek ki, mint a beszéd és a nyelv patológiája, a neurolingvisztika és a kognitív idegtudomány. Ma már tudjuk, a nyelv, az értelmi működés jóval bonyolultabb, mint egykor gondolták, agyi régiók nagy hálózatait, összekötő rostjait tételezi fel. Broca korában voltak ugyan, akik az értelmi működéseket támogató hálózatokra is gondoltak, de a tudósok el sem tudták képzelni e rendszerek összetettségét. Broca sem tételezte fel, hogy felfedezése az agy funkcióinak ennyire komoly kutatását indítja meg. Szerencsére azonban annyira előrelátó volt, hogy megőriztette e történelmi jelentőségű agyakat, így Leborgne és Lelong ma sokkal többet tud elmondani nekünk, mint 140 évvel ezelőtt tudott volna.