Проблема межполушарной асимметрии мозга и межполушарного взаимодействия
Проблема межполушарной асимметрии мозга и межполушарного взаимодействия - одна из наиболее актуальных проблем естествознания. Данная проблема разрабатывается разными дисциплинами: нейропсихологией, нейроанатомией, нейробиологией, нейрофизиологией.
Локальные поражения мозга как модель для изучения проблемы межполушарной асимметрии и межполушарного взаимодействия представляют собой уникальную возможность исследования данной проблемы на человеке.Одним из основных принципов функционирования полушарий большого мозга является асимметрия. Первые представления о функциональной роли межполушарной асимметрии возникли лишь тогда, когда удалось установить локализацию нервных центров речи (моторного - центра Брока и сенсорного центра Вернике в левом полушарии). Как показывают результаты изучения расщепленного мозга, левое полушарие в основном ответственно за язык и речь, а правое управляет навыками, связанными со зрительным и пространственным опытом. В других исследованиях выявляются тонкие различия в способах переработки информации двумя полушариями. Как полагают, левое полушарие осуществляет ее переработку аналитически и .последовательно, а правое - одновременное целостно. Каждое полушарие, видимо, имеет свои слабые и сильные стороны и каждое вносит свой вклад в мышление и сознание. Процесс формирования межполушарной организации психических процессов, специфического вклада каждого полушария в осуществление психической деятельности имеет название латерализация функций.
Функциональная специализация полушарий медленно формируется в онтогенезе до 14—16 лет, достигает выраженности к зрелому возрасту (40-бОлет) и постепенно нивелируется к старости (после 60 лет). У детей до 12 лет поражения левого полушария мозга не сопровождаются характерными нарушениями речевых функций (как у взрослых), так как не произошло разделения на доминантное и субдоминантное полушария.
Процесс латерализации в онтогенезе идет нелинейно, с чередованием доминирования правого и левого полушарий, с постепенным переходом от дублирования функций к их полушарной специализации.
Два мозговых полушария обладают специализированными функциями, но в интактном мозге они работают вместе, обусловливая поразительную приспособляемость человека и его необыкновенные способности к решению задач. Человек с неповрежденными связями между двумя полушариями при необходимости решить какую-либо задачу выбирает определенную стратегию. Он может, например, сконцентрировать свое внимание на звуках, поступающих в то или другое ухо, или избрать стратегию, опирающуюся на зрительные представления, а не просто на переработку вербальной информации. Например, чтобы запомнить пару слов "кабан-чемодан", можно несколько раз повторить их в уме (активация левого полушария), а можно мысленно представить себе свинью, несущую чемодан (активация правого полушария).
В связи с особым интересом к функциям разных полушарий возникал вопрос, нет ли каких-то анатомических или физиологических различий между полушариями, которые позволяли объяснить их специализацию. До недавнего времени считалось, что два полушария идентичны. Однако исследования, проведенные в последние два десятилетия, показали, что это не совсем так.
В настоящее время получено большое количество данных о неравнозначности левого и правого полушарий головного мозга. К ним относятся анатомические, физиологические данные, материалы наблюдений за больными, имеющими сходные поражения левого и правого полушарий.
Анатомические данные, полученные в Московском Институте мозга АМН, а также результаты зарубежных авторов свидетельствуют, что у животных (крыс, кошек, обезьян) имеются анатомические различия в строении левого и правого полушарий мозга. Наиболее отчетливые различия наблюдаются в височной области.
Сотрудниками этого же института (Е.П.Кононовой, И.А.Станкевич, С.М.Блинковым) еще в 30-40-е годы были обнаружены структурные различия полей левого и правого полушарий головного мозга человека.
При оценке размеров и площадей полей новой коры левого и правого полушарий было установлено, что общая площадь нижней лобной извилины (45-е поле) у правшей слева больше, чем справа. В нижнетеменных областях коры (поля 39-е и 40-е) слева увеличены размеры коры в глубине борозд. Островковая область-слева больше, чем справа. Рядом авторов показано, что у правшей при очень высокой вариабельности борозд и извилин в левом и правом полушариях оперкулярная зона (или зона Вернике) в височной области в левом полушарии на одну треть больше, чем в правом.Отмечается морфологическая асимметрия сосудов средней мозговой артерии в левом и правом полушариях. По данным И.Н.Боголеповой и сотрудников, более чем в 54% случаев длина левого полушария превышает длину правого. В других -исследованиях был обнаружен еще ряд проявлений асимметрии, большая часть которых коррелирует с функциональной право- или леворукостью (таблица).
Изучение структуры полей у человека на нейронном уровне выявило латеральные различия. Установлено, что размеры нейронов 3-го и 5-го слоев в полях 44-ом и 45-ом в левом полушарии больше, чем в правом, как и гигантские пирамидные клетки Беца в 5-ом слое 4-го моторного поля в левом полушарии превышают те же нейроны в правом полушарии.
Имеются данные о морфологическом различии в организации левого и правого таламуса, левого и правого хвостатого ядра в тех ядрах таламуса, которые связаны с речевыми функциями.
Таким образом, можно убедиться, что морфологические различия между полушариями являются структурной основой функциональных различий.
Межполушарная асимметрия мозга является объектом многочисленных физиологических исследований. Многими авторами изучаются ЭЭГ-проявления функциональной межполушарной асимметрии мозга, как в состоянии покоя, так и во время психической деятельности. При изучении межполушарных различий ЭЭГ в состоянии покоя одни исследователи отмечают большую выраженность депрессии альфа-ритма в левом полушарии по сравнению с правым, другие считают альфа-компоненты спектра ЭЭГ симметричными.
Однако при интеллектуальной деятельности межполушарная асимметрия по показателям альфа-ритма усиливается. Во время интеллектуального напряжения выраженность альфа-ритма по амплитуде, индексу или суммарной энергии в левом полушарии ниже, чем в правом.Видное место в физиологическом изучении межполушарной асимметрии мозга занимает метод регистрации вызванных потенциалов (ВП). Вызванные потенциалы - биоэлектрические колебания, возникающие в нервных структурах в ответ на внешнее раздражение и находящиеся в строго определенной временной связи с началом его действия. Этот метод позволяет измерять реакцию мозга на раздражители. Например, когда человек видит вспышку света, в зрительной области коры почти одновременно возбуждается большое число нейронов, что ведет к изменению мембранных потенциалов у миллионов нервных клеток. Величина этого вызванного потенциала столь значительна, что ее могут зарегистрировать электроды, приложенные к коже головы. Поскольку электроды регистрируют также и случайную активность мозга, для точного измерения вызванного потенциала требуются неоднократное предъявление стимула и обработка полученных данных с помощью компьютера.
С помощью метода вызванных потенциалов, возникающих при звуках человеческой речи у младенцев, которым едва исполнилась неделя, получены данные о том, что асимметрия строения мозга у новорожденных отражает функциональные различия. У 9 из 10 детей амплитуда реакции в левом полушарии заметно больше, чем в правом. При неречевых звуках - шуме или музыкальных аккордах - у всех 10 младенцев амплитуда вызванных потенциалов была выше в правом полушарии.
При исследовании взрослых людей в ответ на зрительные стимулы ВП в задних отделах правого полушария опережает по времени ВП в левом полушарии, что расценивается как доказательство того, что в правом полушарии осуществляется первичный зрительно-пространственный анализ стимулов.
По другим данным, ВП в правой височной области в ответ на зрительное структурное изображение характеризуется более богатым составом ранних составляющих, чем в левом полушарии.
Уровень межполушарной асимметрии ВП (при прочих равных условиях) зависит от характера стимула и области регистрации ответа: при предъявлении и вербальных, и пространственно-структурных стимулов асимметрия ВП максимально выражена в височных областях коры.Эти и многие другие физиологические данные свидетельствуют о том, что лево-правая асимметрия биопотенциалов характерна для нормы и проявляется особенно четко в условиях психической деятельности. Асимметрия потенциалов носит региональный характер и зависит от характера выполняемой деятельности. Несомненна связь типа и степени асимметрии биопотенциалов с индивидуальным "профилем латеральности" испытуемого. Клинические наблюдения за больными с локальными поражениями левого и правого полушарий мозга дают богатый фактический материал о функциональной неравноценности полушарий.
Начиная с открытия П. Брока "моторного центра" слов в левой нижнелобной области и до настоящего времени клиника локальных поражений дает все новые разнообразные доказательства функциональной асимметрии полушарий. К ним относятся, прежде всего, многочисленные данные о появлении речевых нарушений (афазий) преимущественно при поражении левого полушария мозга; факты о ведущей роли левого полушария в осуществлении не только речевых, но и других, связанных с речью функций.
Результаты этих исследований обобщены в работах А.Р.Лурия, в которых на большом клиническом материале обосновывается функциональное значение различных отделов левого полушария головного мозга в организации высших психических функций. Специальному анализу подвергались клинические материалы о связи между доминантностью полушария по речи и ведущей рукой. Выяснилось, что далеко не во всех случаях эти функции совпадают и что возникновение афазии при поражении полушария, противоположного ведущей руке, наблюдается лишь у правшей, но не у левшей и не у амбидекстров.
Клинические наблюдения специфики нарушений психических функций при локальных поражениях левого и правого полушарий за последние годы подкрепляются и специальными исследованиями с использованием хирургических методов, направленных на "расщепление мозга", метода односторонней электрошоковой терапии, метода Вада (введение амитала натрия в одну из сонных артерий).
Данные методы дают новые возможности для изучения функций левого и правого полушарий мозга и роли различных, объединяющих их комиссур.Теория функциональной асимметрии мозга прошла несколько этапов развития.
На первом этапе многие ученые считали, что левое полушарие является полностью доминантным по речи, мануальным функциям, а также другим высшим психическим процессам. Правому полушарию отводилась второстепенная, подчиненная роль в реализации всех психических процессов. Концепция левополушарной доминантности была основана на положении об абсолютной противоположности функций левого и правого полушарий мозга, при этом сама доминантность понималась как исключительная роль левого полушария в обеспечении речи и других, связанных с речью высших психических функций.
Накопление фактов относительно участия правого полушария головного мозга в речевой деятельности, а левого - в невербальных, перцептивных формах психических процессов пошатнуло концепцию абсолютной доминантности левого полушария.На смену ей пришли представления об относительной доминантности левого полушария (у правшей) по отношению к речевым функциям и опосредованным речью психическим процессам и относительной доминантности правого полушария в реализации невербальных гностических функций.
Сейчас проблема функциональной асимметрии полушарий по отношению к вербальным и невербальным функциям изучается, прежде всего, как проблема функциональной специфичности полушарий, т.е. как проблема специфичности того вклада, который делает каждое полушарие в любую психическую функцию. Функциональная специфичность левого и правого полушарий по отношению к разным функциям изучена в разной степени.