Неравнозначность рук и полушария

 

В науке часто случается так, что только что получившее широкое признание представление тут же подвергается сомнению в свете новых данных. Мы уже видели, как данные, касающиеся роли правого полушария, поставили под вопрос справедливость крайних взглядов на доминантность полушарий. Точно так же вскоре после того, как Брока предложил «правило», связывающее афазию с повреждением полушария, противоположного ведущей руке, было показано, что оно является чрезмерным упрощением.

Это правило хорошо объясняло связь между поражением левого полушария и афазией у праворуких. Леворукие же, как оказалось, образуют две группы: у членов одной центры речи расположены в полушарии, противоположном - ведущей руке (как предсказывал Брока), а у представителей другой речевые функции локализовались в левом полушарии. Существование второй группы было открыто в результате наблюдения за лево-рукими больными, у которых афазия возникла вследствие повреждения левого полушария. Эти случаи, называемые перекрестной афазией, довольно ярко демонстрируют, что в плане функциональной организации леворукость не всегда является просто противоположностью праворукости [19].

Соотношение между «рукостью» и функциональной межпо-лушарной асимметрией остается одним из самых важных вопросов, который пытаются разрешить исследования организации мозга, и мы еще не раз вернемся к нему в других разделах этой книги.

Дополнительные данные, полученные в клинике

 

Для того чтобы завершить наш краткий обзор клинических данных, внесших вклад в понимание функциональной межпо-лушарной асимметрии, следует упомянуть о двух высокоспециализированных нейрохирургических методах, которые были разработаны в 1930—40-е годы. Они предназначались для того, чтобы определить перед операцией по поводу эпилепсии, какое из полушарий контролирует речевую и языковую функции у данного больного. Эти методы значительно расширили наши знания о межшэлушарной асимметрии функций в целом.

Прямое раздражение полушарий электрическим током

 

Эпилепсия — заболевание, связанное с генерацией в мозге патологической электрической активности, — имеет различные формы внешнего проявления, начиная от кратковременной (на 1—2 с) потери сознания и кончая генерализованным», судорогами. Во время эпилептического припадка патологическая электрическая активность часто возникает в какой-то определенной части мозга, а затем распространяется на другие области.

В начале тридцатых годов Уайлдер Пенфилд и его коллеги в Институте неврологии в Монреале впервые применили для лечения эпилепсии, не поддающейся лекарственной терапии, операцию удаления области мозга, в которой зарождается патологическая активность. Хотя во, многих случаях операция давала эффект, хирурги очень неохотно применяли ее в тех случаях, когда подлежащая удалению ткань располагалась вблизи областей, контролирующих речь и ' другие языковые функции. Они не хотели затрагивать эти области, чтобы уменьшить вероятность вызвать взамен одного тяжелого заболевания (эпилепсии) другое (афазию). Сам Пенфилд точно описывает ситуацию, в которой находился он и его коллеги:

«Двадцать пять лет назад мы начали лечить очаговую эпилепсию путем радикального хирургического иссечения аномальных областей мозга. Вначале мы отказывались проводить радикальные операции на доминантном полушарии, если только пораженная область не находилась впереди в лобной доле или сзади в затылочной доле. Как и другие нейрохирурги, мы боялись, что удаление коры в других частях этого полушария может вызвать афазию. Литература по афазии не давала четких указаний относительно того, что можно, а что нельзя удалять без вредных последствий для больного». [20]

Очевидно, требовалось найти метод точного определения расположения центров, контролирующих речевую и языковую функции у данного больного. Столкнувшись с этой проблемой, Пенфилд и его коллеги разработали методику, позволяющую картировать эти области с помощью прямого раздражения мозга во время операции электрическим током.

Прямое раздражение обнаженного мозга не было чем-то совершенно новым. Предварительные исследования, проводившиеся в начале XX в., показали, что, поскольку сам мозг не содержит болевых рецепторов, больной может оставаться в полном сознании в то время, когда нейрохирург удаляет под местной анестезией часть черепной кости и прикладывает слабые электрические токи непосредственно к поверхности мозга. Используемый для этого электрод можно было перемещать, раздражая различные области. Полученные данные показали, что раздражение электрическим током определенных областей мозга заставляет больного видеть, слышать, чувствовать запах или испытывать какие-то простые ощущения. Раздражение других областей вызывало непроизвольные двигательные реакции, такие как движение руки или ноги. Основным вкладом монреальских исследователей было использование прямого раздражения электрическим током в качестве средства для определения локализации центров, контролирующих речь и языковые функции у данного индивидуума1.

1 Их работа имела также важное значение для понимания способов хранения в мозгу памяти, но мы не будем здесь это рассматривать. Заинтересованный читатель может обратиться к книге У. Пенфилда и Л. Робертса «Речь wмеханизмы мозга» [20]—увлекательному, прекрасно написанному обзору тридцатилетних исследований эффектов раздражения мозга, проводившихся в Институте неврологии в Монреале.

Рис. 1.5. Точки на поверхности левого полушария, раздражение которых электрическим током вызывает расстройства речи: полную остановку речи, заикание, проглатывание слов, повторение слов и неспособность назвать объекты [20].

 

В типичной процедуре картирования речевых областей с помощью электрического раздражения больной и хирург отделены друг от друга навесом, сооруженным из хирургических простыней. Третье лицо, выполняющее роль наблюдателя, сидит вместе с больным под навесом. Когда электрический ток прикладывается к области мозга, в норме управляющей речью, больной теряет способность говорить. Это нарушение называется афазической остановкой.

Эти области можно определить при участии наблюдателя, который показывает больному ряд картинок и просит его назвать каждую из них. Нейрохирург слышит ответ и может передвигать электрод по поверхности мозга для того, чтобы обнаружить области, при раздражении которых больной не может отвечать. Чтобы отметить раздражаемые области и ответы больного, на мозг в точке наложения электрода помещают маленькие стерильные квадратики бумаги. Во время всей этой процедуры больной находится в полном сознании, но не знает, когда и куда будет поставлен электрод. Картирование занимает около 15 мин — незначительное время. По сравнению с длительностью самой операции, которая может продолжаться несколько часов. На рис. 1.5 отмечены точки левого полушария, раздражение которых вызывало нарушение речи.

Афазическая остановка в результате раздражения определенной зоны мозга является верным признаком того, что эта зона входит в речевую область полушария, специализированного для языковых функций. Пенфилд отмечает, что афазическая остановка никогда не сопровождает раздражение различных, точек на поверхности половины мозга, неспециализированной для языковых функций.

В Институте неврологии в Монреале прямое раздражение мозга электрическим током произвели сотням больных; полученные этим методом данные имели огромное теоретическое и практическое значение для изучения локализации функций в пределах одного полушария. Другой тест, который называют тестом Вада, по имени его автора Джун Вада, имел большое значение для изучения распределения функций между полушариями.

Тест Вада: «наркоз полушария»

 

Тест Вада состоит во временном наркозе каждого из полушарий, вызываемом в разные дни до операции для того, чтобы-нейрохирург мог узнать, какое полушарие в норме контролирует речевые способности [21]. Первый этап теста — введение тонкой трубки в сонную артерию на одной стороне шеи больного. Через эту трубку нейрохирург может затем вводить в артерию амитал-натрий. Каждая сонная артерия снабжает соответствующее полушарие. Таким образом, амитал-натрий, введенный в правую артерию, попадает в правое полушарие. Препарат относится к группе барбитуратов, применяемых в качестве снотворных. Благодаря способу его введения в тесте Вада амитал-натрий оказывает снотворное действие только на одну половину мозга.

Перед введением вещества больного, находящегося в полном сознании, просят лечь на спину и считать от 100 назад, называя каждое третье число. Больного просят также во время счета держать обе руки поднятыми вверх. Затем вещество через трубку медленно вводят в сонную артерию. Через несколько секунд после инъекции происходят драматические изменения.

Во-первых, бессильно падает рука, противоположная стороне инъекции. Поскольку каждая половина мозга управляет противоположной стороной тела, падение руки говорит нейрохирургу о том, что вещество достигло соответствующего полушария и оказало свое действие.

Во-вторых, больной обычно перестает считать либо на несколько секунд, либо на все время действия вещества в зависимости от того, какое полушарие подвергается его действию. Если вещество вводится на стороне полушария, контролирующего речь, больной остается безмолвным в течение 2—5 мин в зависимости от введенной дозы. Если оно вводится на другой стороне, больной, как правило, через несколько секунд возобновляет счет и может с небольшими затруднениями отвечать на вопросы, пока вещество еще инактивируется другой половиной мозга.

Тест Вада, как и метод прямого раздражения электрическим током, оказался очень полезным для определения полушария, контролирующего речь и языковые функции у больного, которого готовят к операции. Оба эти метода дали исследователям ценную информацию о соотношении между «рукостью» и межполушарной асимметрией и о влиянии на асимметрию повреждения мозга в раннем периоде жизни.

Например, в результате этих исследований определили, что более чем у 95% праворуких, не имевших ранних повреждений мозга, речь и языковые функции контролируются левым полушарием. У остальных речь контролировалась правым полушарием. Вопреки правилу Брока, у большинства леворуких также обнаруживали расположение речевых центров в левом полушарии, но их было меньше, чем среди праворуких (около 70%). Приблизительно у 15% леворуких речевые центры находились в правом полушарии, а у других (около 15%) обнаруживались признаки управления речью со стороны обоих полушарий (двусторонний контроль речи) [22].

С помощью метода Вада были собраны также данные о больных, про которых было известно, что в раннем периоде жизни они перенесли повреждение левого полушария. Среди этих больных встречалось значительно больше лиц с расположением центров речи в правом полушарии или в обоих; в эти две категории входило 70% леворуких и 19% праворуких больных. Эти данные указывают на приспособительные свойства мозга и на ограниченное значение ведущей руки как показателя мозговой организации, особенно у леворуких.

Ограниченность клинических данных

 

Мы закончим эту главу некоторыми замечаниями по поводу старой и все еще спорной проблемы определения функций отдельных областей мозга. Клинические наблюдения больных с повреждениями мозга стали основой большинства наших представлений о связи человеческого поведения с функциями мозга. Однако интерпретация этих наблюдений всегда была сопряжена с трудностями и часто подвергалась критике.

 Основная проблема состоит в том, что не существует простого способа выяснить взаимосвязь между функцией пораженного участка мозговой ткани и теми расстройствами, которые возникают у больного, по-видимому, в результате повреждения.
Логика наиболее ранних представлений была простой: то, чего не может сделать больной, в норме контролировалось той областью мозга, которая повреждена. Если, например, у больного было определенное повреждение и он не мог видеть, то-считали, что поврежденная область контролирует зрение. Если-у кого-то была поражена другая область и он не мог понимать устной речи, говорили, что затронутая область ответственна за понимание речи.

Такой подход оказался слишком упрощенным. Прежде всего, большинство процессов, имеющих такие лаконичные названия, как зрительное восприятие, формирование речи, произвольное движение или память, на самом деле являются результатом множества сложных взаимодействий в мозге. Распределены ли они диффузно на обширных областях мозга или приурочены к определенным областям, зависит, по-видимому, от того, какую функцию мы изучаем, как точно мы ее определяем и насколько нам удается подобрать тесты так, чтобы они оценивали действительно то, что мы предполагаем.

Практически любое довольно ограниченное повреждение мозга нарушает, вероятно, только один этап или фазу какого-то более сложного-процесса. Оно, вероятно, нарушает также течение более чем одного процесса. Нередко можно видеть, что повреждение определенной области мозга приводит к дефициту в ряде различных функций.
Здесь, возможно, уместно привести грубую аналогию. Представьте, что вы пытаетесь понять функции различных деталей радиоприемника, вынимая их и наблюдая, как их отсутствие сказывается на его работе. Это была бы действительно очень трудная задача. Точно так же знания о роли определенных областей мозга, которые мы получаем, изучая последствия повреждений мозга, являются приблизительными и полезны в наибольшей мере только в сочетании со знаниями о функциях. мозга, полученными другими способами.

Другая важная проблема, встающая при определении функций мозга на основании клинических данных, состоит в том, что мозг при повреждении склонен приспосабливаться, насколько» это возможно, работать наилучшим образом. Мы не можем предположить, что оставшиеся интактными области поврежденного мозга работают так же, как они работали бы в нормальном мозге. Здесь нет такой ситуации, когда при утрате одной части все остальные функционируют, как и прежде. В большинстве случаев повреждения мозга с течением времени наблюдается некоторое, а иногда довольно ярко выраженное восстановление функций. Оно может быть связано с изменениями в неповрежденных областях и являться данью приспособляемости мозга. Эта пластичность — поразительное и, очевидно, очень полезное свойство, но оно усложняет задачу тем, кто пытается сделать выводы о функциях мозга на основании клинических данных.

По этим причинам ученые искали другие способы изучения функций левого и правого мозга. Другие подходы необходимы как для подтверждения выводов из данных по патологии мозга, так и для того, чтобы увеличить наши знания с помощью методов исследования, не связанных с грубым вторжением в нормальную функцию. Мы рассмотрим некоторые из этих подходов в следующих главах.

Резюме

Представления о роли двух полушарий мозга прошли путь от идеи об участии всего мозга в выполнении каждой функции до понятия о доминантности левого полушария и до современного представления о том, что оба полушария вносят важный вклад в организацию поведения благодаря своим особым способностям; клинические данные, несмотря на их ограниченность, дали существенные сведения о левом и правом мозге. Повреждение одного полушария приводит к нарушениям, отличным от тех, которые возникают при повреждении другого полушария. Эти различия достаточно убедительно говорят о том, что каждое полушарие вносит свой вклад в целостное поведение человека, выполняя определенные специализированные функции. Кроме того, специализация существует и внутри каждого полушария, так как повреждение определенных зон может довольно избирательно влиять на поведение.

Представленные в этой главе клинические данные составляют только часть наметившейся картины внутримозговой специализации. Теперь мы рассмотрим, как другие подходы к исследованию привели и приводят к дальнейшему проникновению в механизмы работы левого мозга, правого мозга и их обоих вместе.

Глава 2

Исследование расщепленного мозга

 

В 1940 г. в одном из научных журналов появилась статья, в которой описывались опыты по распространению эпилептических разрядов от одного полушария к другому в мозгу обезьяны [1]. Автор сделал вывод о том, что распространение осуществляется в значительной степени или целиком через мозолистое тело, самую массивную из нескольких комиссур — пучков нервных волокон, соединяющих левое полушарие с соответствующими областями правого. Несколько раньше другие исследователи заметили, что повреждение мозолистого тела развивающейся опухолью или другими факторами иногда снижало число судорожных припадков у больных эпилепсией [2]. Совокупность этих данных подготовила почву для разработки нового способа лечения больных эпилепсией — операции расщепления мозга, производимой в тех случаях, когда другие способы оказывались неэффективными.

Операция расщепления мозга, или комиссуротомия, состоит в хирургическом рассечении некоторых путей, соединяющих два полушария мозга. Первые операции такого рода, направленные на облегчение состояния больных эпилепсией, были сделаны в начале 40-х годов примерно двум десяткам больных. Впоследствии эти больные дали ученым первую возможность провести систематическое исследование роли мозолистого тела в мозгу человека — вопроса, осаждавшегося в течение нескольких десятилетий.

Мозолистое тело представляло собой загадочную структуру для исследователей, надеявшихся обнаружить функции, соответствующие его значительным размерам и локализации в стратегически важной области мозга. Исследования на животных показали, однако, что для здорового организма последствия операции расщепления мозга минимальны. Например, поведение обезьян с расщепленным мозгом никак не отличалось от поведения этих же животных до операции. Явное отсутствие каких-либо заметных изменений после комиссуротомии позволило некоторым ученым в шутку предположить, что единственная функция мозолистого тела состоит в том, чтобы удерживать вместе две половины мозга, не давать им «развалиться».

О последствиях расщепления мозга в философском плане еще в XIX в. размышлял Густав Фехнер (3), которого многие считают отцом экспериментальной психологии. Фехнер рассматривал сознание, как атрибут мозговых полушарий и полагал, что целостность мозга является существенным условием единства сознания. Если можно было бы разделить мозг по средней линии, рассуждал он, то это привело бы к чему-то вроде удвоения личности. «Два полушария мозга, — писал он, — обладающие вначале одинаковыми настроениями, склонностями, знаниями, одной памятью и, конечно, сознанием в целом, будут впоследствии развиваться по-разному, в зависимости от внешних взаимоотношений, в которые каждое из них будет вступать» |3].

Фехнер полагал, что этот «мысленный эксперимент» по разделению полушарий невозможно осуществить в действительности.

Взгляды Фехнера на природу сознания не миновали критики. Уильям Мак-Дугалл (W. McDougall), основатель Британского общества психологов, убежденно выступал против положения о том, что единство сознания зависит от целостности нервной системы. Чтобы доказать свою правоту, Мак-Дугалл предложил сделать ему перерезку мозолистого тела в случае, если он заболеет неизлечимой болезнью. Он хотел, очевидно, показать, что его личность не раздвоится и сознание останется единым.

Мак-Дугалл так никогда и не получил возможности подвергнуть свои идеи проверке опытом, но операция, о которой Фехнер думал, как о чем-то невозможном, впервые была осуществлена спустя почти столетие. Вопросы, поднятые двумя этими людьми, были среди тех, которые изучались на больных с расщепленным мозгом.