מתוקף מקצועו כנוירוכירורג פעיל, עם מוטיבציה גדולה מאד למציאת פתרון לאחותו הסובלת (כמו גם לשאר מטופליו) הוא החל לערוך לראשונה, ״ניתוחי
מוח פתוח״. המשמעות של ניתוחים חדשנים ופורצי דרך מסוג זה היא, שהחולה נשאר ער במהלך הניתוח ומתקשר באופן רציף ופעיל עם המנתח ע״י מתן פידבק מילולי בזמן שהמוח שלו פעור לרווחה.
באופן הזה, המנתח יכול להיות בשליטה מלאה ועם ביטחון שהאיזמל שבידו אינו פוגע באיברים ותפקודים חיוניים ושלא בטעות הוא ״מחבל״ ביכולתו של המטופל לדבר, לחשוב, להרגיש ולזוז. (בפועל, לא צריך לחכות שהמטופל יתעורר מהרדמה מלאה על מנת לגלות אם משהו נפגע).
איך מתבצע ניתוח כזה בפועל?
לאחר שלחולה ניתנת זריקה הרדמה מקומית בלבד, מנסרים ומסירים את 20 המ״מ הקשים של עצם הגולגלת, כשקליפת המוח העליונה חשופה לרווחה מבצעים מעין מבחן התאמה.
המנתח נוגע באמצעות אלקטרודה חשמלית זעירה בחלק מסוים בקליפת המוח ובתגובה זז איבר בגוף האדם. בנוסף, האדם יכול לתאר במילים את מה שהוא מרגיש באותו הרגע. כשהנגיעה גורמת לפרכוס ניתן לאבחן ולתקן את האזור הבעייתי.
מה היו המסקנות של הניתוח החדשני הזה?
לאחר 126 ניתוחים שכאלה, הרבה סטטיסטיקה, אמונה ו״ביצים״ עלה בידיו של פנפילד לצייר מפת דרכים של המוח! כלומר איזה אזור במוח מפעיל איזה איבר בגוף ולהיפך, איזו עוצמת מגע בגוף מעוררת את הפעלת האזור השולט עליו במוח.
בעיניים מודרניות אפשר להסתכל עליו כממציא ה"וויז הנוירולוגי". הממצאים שלו מאפשרים לנוירוכירורגים של ימינו ולסטודנטים לרפואה לנווט בבטחה בתוך המוח בזמן הניתוח.
ואיך המפה של פנפילד מתקשרת לאדם המעוות שבתמונה?
לאחר שפנפילד ועמיתו סיימו למפות 170 נקודות אקטיביות שונות ע״ג קליפת המוח האמצעית, הוא גילה דפוסים דומים בין כל החולים. הוא גילה שאיבריי הגוף מסודרים במוח בשני ערוצים
מרכזיים עפ״י שלושה עקרונות מובחנים בעלי הגיון רב.
הערוץ הראשון - הקורטקס המוטורי.
זו הרצועה באדום ע"ג קליפת המוח שמייצגת את שטח העיבוד המוחי פר כל איבר בגוף לפי רמת מורכבות תנועת השרירים שבו (.(רזולוציה תנועתית
הערוץ השני - הקורטקס הסנסורי.
זו הרצועה בכחול ששוכנת בסמוך לה ומייצגת את שטח העיבוד המוחי פר כל איבר לפי מימד הרגישות שלו (רזולציה תחושתית).
עיקרון הסמיכות: כמו במציאות כך גם במוח, איבר שקרוב לאיבר אחר בגוף הפיסי, יהיה קרוב גם בקליפת המוח (אזור הלשון שוכן בסמוך לאזור הפה והלוע).
עיקרון מורכבות התנועה: ככל שהאיבר יודע לבצע פעולות מוטוריקה עדינה מסובכות יותר, כך גדל שטח הנדל״ן שמוקצה לו במוח (הזרת הקטנה ביד מקבלת אזור גדול יותר מכל הגב הגדול).
עיקרון הרגישות הסנסורית: ככל שאיבר רגיש יותר למגע (כלומר מפוזרים על גביו יותר חיישני מגע) הוא ידרוש כוח עיבוד גדול יותר ולכן גם יוקצה לו שטח גדול יותר במוח בהתאמה. (לאיברי המין לשפתיים ולקצה האצבעות יוקצה שטח נרחב מהמרפק).
מה הייתה ההברקה הגדולה של פנפילד?
בניסיונו להמחיש באופן חד וברור את ממצאיו, ביקש דר פנפילד להמיר את המפה הסומטוטופית שהתקבלה למעין אדם קטן עם פרופורציות חדשות. האדם הגרוטסקי שהתקבל היה
בעל איברים ששיקפו את הנדל״ן שתפסו במוח ולא במציאות.
לאדם הזה הוא קרא: הומונקולוס (האדם הקטן שבמוח) ובדיוק כמו בתמונה היה לו ראש ענק עם שפתיים ולשון מנופחות וכפות ידים מפלצתיות. מנגד: הרגלים, הזרועות הגב ומרכז הגוף
היו דקים ומצומצמים.
כמו שיש 2 קורטקסים, יש 2 הומונקולוסים (אחד מוטורי, אחד סנסורי). הם דומים בעיקרון ההמחשה שלהם ובספרות ניתן להבדיל ביניהם באופן מיידי כי רק בסנסורי יצוינו איברי המין (שאינם איבר הנשלט ע"י השרירים)
.
האימג׳ של ההומנקולוס הוא אולי אחד היותר פופולאריים בספרות מדעי המוח המודרניים (בהתחשב בעובדה שהמאמר של פנפילד התפרסם ב1937 בלבד). אך מעבר לכך, נפרצה הדרך לשלל ניסויים ומחקרים שניסו לאתגר את התפיסה של ייצוג הגוף והחוויות שהוא צובר והביטוי שלהם ע"ג קליפת המוח.
מה הראו הניסויים החדשים לגבי הפלסטיות של המוח?
מסתבר שאימון ותרגול אינטנסיבי יכולים להגדיל בפועל את השטח שהמוח מקצה לאיברים השונים, וכשחוקרי מוח מבחינים שיש תזוזות בשטחי הנדל"ן במוח, זהו סימן מנבא טובות ומדד לפלסטיות, זוהי התרחשות סופר חיובית שהמוח חידש והתאים את עצמו למציאות.
ניסוי המוסיקאים: (חוקר מוח גרמני מפורסם מאד בשם אדוארד טאוב) לקח 8 מוסיקאים (כנרים וקלרינטים) והשווה בין הקורטקסים שלהם לזה של 8 אנשים רגילים. עניין אותו לראות אם יהיה הבדל ייצוגי במוח בגלל השליטה המיומנת שלהם באצבעות הידיים מגיל צעיר. הוא מצא שבשני הקורטקסים, אזור אצבעות הידיים גדול באופן מובחן ומשמעותי עפ"י אותו עיקרון ההומונקולוס.
ניסוי האצבעות הסיאמיות: תינוקות שנולדו עם אצבעות מחוברות, מצב שנקרא ((Syndactyly אזור הקורטקס שלהם לא היה מופרד כמו בדרך כלל לחמישה אזורים מובחנים.
לאחר ניתוח בו הופרדו האצבעות וחוברו מחדש לשרירים, השתקף השינוי בקורטקס ונוספו האזורים שאחראים להפעלת האצבעות בנפרד.
ניסוי כתב ברייל: לקחו אנשים רגילים (לא עוורים) והעבירו אותם קורס קריאת ברייל מזורז במשך 3 שבועות, בדיקת הקורטקסים הנוספת שנעשתה לאחר מכן הראתה שחמשת האזורים המוקדשים לאצבעות הידים בקורטקס הסנסורי והמוטורי גדלו משמעותית.
לסיכום - למה המוח בחר להסתדר בצורה כזו?
התשובה הישירה היא, שכנראה שלא היו לו הרבה ברירות. האבולוציה (שכל מטרתה היא הישרדות והעברת שק הגנים לדור הבא) גרמה למערכת העצבים ולמוח שמוגבל מאד בשטח האחסון שלו להתארגן באופן היעיל והחסכוני ביותר שאפשר.
ככל שבני האדם התקדמו בחיים והתפתחו מבחינת הפעולות, יכולות החשיבה וההתנסויות בשטח, המוח היה צריך להגיב תוך כדי תנועה (כלומר במשך מיליוני שנים) אבל עם פחות או יותר אותה חלקת מוח קטנה עם אותו שטח נדל"ן מצומצם.
אפשר להסתכל על זה בראיה חינוכית ופרקטית; כמו שבחינוך חונכים את הנער לפי דרכו, המוח מצא דרך לצ׳פר במתחם עיבוד יוקרתי את האיברים ששואפים להצטיינות ומצוינות בשטח.