Функциональная асимметрия мозга.

Функциональная асимметрия мозга – межполушарная асимметрия психических процессов (функциональная специализированность, прежде всего разделение когнитивных функций между правым и левым полушарием) человека и животных; также проявляется в морфологии мозга.

В исследованиях ФАс наибольшее внимание - связь межполушарной асимметрии с психическими познавательными процессами и влияние поражений отдельных структур и областей мозга на протекание этих процессов. (через патологию – основное познание)

Два основных аспекта: функциональной асимметрии (или специализации) полушарий мозга и их взаимодействии в обеспечении психической деятельности человека.

Как известно, полушария соединяет между собой мозолистое тело, в состав которого входят волокна, связывающие главным образом симметричные участки коры больших полушарий. Это самая крупная спайка в головном мозге. Мозолистое тело и другие комиссуры – каналы, через которые идёт обмен информацией, обеспечивая синхронизацию работы полушарий.

История изучения

Середина 19 в., немецкий анатом Франц Галль – первым высказал идею о том, что разные функции контролируются разными областями мозга. (+полагал, что способность к речи локализована в лобных долях мозга; форма черепа отражает строение лежащей под ним мозговой ткани и особенности мозга каждого человека можно определить путём тщательного изучения шишек на его голове) – считался шарлатаном, но осн. идея нашла многих последователей.

Предположение о том, что речь контролируется левым полушарием было впервые высказано сельским врачом Марком Даксом, выступившим с докладом на заседании медицинского общества ещё в 1836 г. Периодически наблюдая больных с афазией (потерей речи), он обнаружил признаки повреждения левого полушария мозга у 40 ч-к; вместе с тем, случаев потери речи при поражении правого полушария ему выявить не удалось.  Вывод: каждая половина мозга контролирует свои, специфические функции; речь контролируется левым полушарием. (доклад не имел успеха и был забыт)

1861г. – вдохновившись идеями Франца Галля (речевой центр – в лобных долях головного мозга), Поль Брока выявил локализацию речевого центра в лобной доле левого полушария, через посмертное исследование мозга людей, страдавших афазией по различным причинам (когда больные ничего не говорили, но всё понимали) (зона Брока).- моторный центр речи

Через десять лет после публикации первых наблюдений Брока, концепция доминантности полушарий, стала основной точкой зрения на межполушарные отношения.

1868 (69) г., Дж. Джексон выдвинул идею о "ведущем" полушарии. Он полагал, что "ведущим" является левое полушарие мозга (абстрактное мышление, речь – две важнейшие функции), правому же отводилась вспомогательная роль. 

1874г. – Карл Вернике первым зафиксировал иной вид афазии — сенсорную афазию (повреждение задней части височной доли левого полушария может вызвать затруднения в понимании речи) больной мог говорить, но ничего не понимал.

Правило Брока хорошо объясняло связь между поражением левого полушария мозга и афазией у праворуких. Леворукие же, как оказалось, образуют две группы: у первых центры речи расположены в полушарии, противоположном ведущей руке (как предсказывал Брока), у представителей другой группы речевые функции локализовались в левом полушарии. Существование второй группы было открыто в результате наблюдения за леворукими больными, у которых афазия возникла вследствие повреждения левого полушария. Эти случаи, названные перекрестной афазией, были впервые описаны в 1899 г. Бромвеллом. Они довольно ярко демонстрируют, что в плане функциональной организации леворукость не всегда является просто противоположностью праворукости.  

Пониманию функциональных различий правого и левого полушария способствовала разработка 2 высокоспециализированных нейрохирургических методов в 1930-40е годы.

1930е г. – У. Пенфиллд процедуры картирования речевых областей с помощью электрического раздражения. (было впервые применено в рамках лечения эпилепсии, не поддающейся лекарственному лечению, при операции удаления области мозга, в которой зарождается патологическая электрическая активность чтобы уменьшить вероятность повреждения центров, контролирующих речевые функции, в результате таких операций, необходимо было точно определить локализацию таких центров.) -- Когда электрод прикладывают к области мозга, в норме управляющей речью, больной теряет способность говорить. Это нарушение называется афазической остановкой. Во время всей процедуры больной находится в сознании. Картирование занимает не более 15 мин.

 Фармакологический тест Дж.Вада имеет большое значение для изучения распределения функций между полушариями.

До инъекции амитал-натрия какой-либо обыденный предмет, например карандаш, помещается в левую руку исследуемого без зрительного контроля с его стороны. Исследуемого просят опознать его, что он и делает с легкостью. Правильное опознание показывает, что информация поступает в правое полушарие (чувствительные пути целиком перекрещиваются) и оттуда через мозолистое тело беспрепятственно достигают речевых центров в левом полушарии.

После введения амитал-натрия в левую сонную артерию функции левого полушария угнетаются. Об этом говорят следующие признаки: исследуемый перестает отвечать на вопросы, понимать речь и вообще произносить какие-либо слова; правая сторона тела становится вялой, поскольку резко снижается мышечный тонус. При этом, однако, правое полушарие и левая часть тела продолжают функционировать, так как амитал-натрий в течение относительно короткого времени (1-1,5 мин) действует только на половину мозга той стороны, куда была произведена инъекция. В этот период в левую руку исследуемого вкладывается — вновь без зрительного контроля — другой предмет, например ложка. Субъект ощупывает этот предмет, а затем через несколько секунд его вынимают из руки и убирают. Спустя минуты исследуемый пробуждается, так как фармакологический препарат перестает действовать и левое полушарие становится активным. Исследуемого спрашивают: «Что находилось в вашей руке?» Наиболее типичный ответ — «Ничего» или «Я не знаю». Чтобы проверить функции памяти, далее спрашивают: «Что находилось в вашей руке до этого?» Наиболее обычный ответ: «Вы имеете в виду карандаш?» Даже с помощью наводящих вопросов исследуемый не может сказать, какой предмет находился у него в руке во время анестезии левого полушария. Но если этот предмет — в данном случае ложка — демонстрируют среди ряда других, человек тотчас указывает на него левой рукой.

• речевая система в левом полушарии не в состоянии использовать информацию, хранимую в правом (напомним, испытуемый ощупывал предмет левой рукой), спустя всего несколько минут после того, как произошло его запечатление.

• (передача информации из одного полушария в другое происходит непосредственно во время процесса восприятия и обучения или же на ранних стадиях кратковременной памяти)

• Если этого не произошло, то энграмма (память о предмете или событии) может храниться в закодированной форме, например в правом полушарии, и быть недоступной для левого, для его речевой системы, а следовательно, и для сознания.

Результат – 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 оставшихся (около 15%) обнаруживались признаки двустороннего контроля речи.

Появившиеся еще в Х1Х в. суждения, отрицавшие второстепенность, подчиненность правого полушария, получили свое экспериментальное подтверждение при изучении патологии мозга, функций нормального мозга и мозга животных. Накопление фактов привело к формулировке главной идеи - каждое полушарие является ведущим (доминантным) в  «своих» функциях по обеспечению определенных психических процессов.

1981 г. профессор психологии калифорнийского ниверситета Р.Сперри - Нобелевская премия за открытие функциональной латерализации полушарий мозга, каждое полушарие выполняет свои специфические функции. Исследования мозга после комиссуротомии (60е годы) – установил, что после рассечения моолистого тела, процессы в каждом полушарии протекают независимо. В каждом полушарии представлены свои функции: в левом – речь, письмо, счёт; в правом – восприятие пространственных отношений и не дифференцируемое словами опознание.

К середине 20ого в. появляется множество теорий, которые дают более менее ясное представление о межполушарных взаимоотношениях, на которых строятся дальнейшие исследования.

1977г. – К. Саган высказал гипотезу о выдающихся достижениях культуры как результата совместной работы 2 полушарий. искусство и музыка, наука и техника. Саган даже предпологает, что «человеческая культура является функцией мозолистого тела», которое как бы обеспечивает синтез деятельности обоих полушарий, связывая их.

ЭВОЛЮЦИЯ

Возникновение Ф.А.м. полностью соответствует принципу биологической (когнитивной) эволюции, согласно которому более высокий уровень организации когнитивных функций влечет за собой их большую дифференциацию между системами. Так как мозг крайне важен для выживания (около 70% ген из генома человека обеспечивают формирование и функционирование нейронных систем его мозга), то дифференциация и функциональная специализация более всего развиты в центральной нервной системе

АСИММЕТРИЯ У ЖИВОТНЫХ

Выявление латерализации функций у животных имеет не менее длительную историю, чем у человека.

У различных видов животных — от крабов до человекообразных обезьян — обнаруживается асимметрия функций (в частности при использовании ими конечностей в поведенческих реакциях). Большинство исследователей не признают существования видовой Ф.А. полушарий, считая, что она присуща только человеку, а у животных, включая приматов, латерализация функций индивидуальна и в значительной мере обусловлена обучением.

Т.к. Наиболее очевидным признаком латерализации у человека является неравенство рук, в кач-ве свидетельства наличия Ф.А.мозга у животных могло быть предпочтение опред. лапы или конечности. Р.Коллинз, Дж.Уоррен с коллегами обнаружили, что многие виды проявляют такого рода предпочтение: (обезьяны исп. преимущественно одну и ту же конечность, если задача не требует подключения другой; в задачах, связанных с доставанием объекта кошки, и даже мыши, исп. одну и ту же лапку) но! – распределение в исп. либо только правой, либо только левой конечности составило 50/50. (в отличие от ч-ка: прав. 90/лев.10)

 Результаты дали основание предположить, что предпочтение лапы является действием случайных факторов. + были проведены исследования (Р.Коллинз), подтверждающие отсутствие генетического контроля латерального предпочтения у мышей, утверждая тем самым, что определяющим фактором такого предпочтения является случай.

Действительно, у животных преимущественное использование конечности не бывает постоянным, оно зависит от характера выработанной реакции, от условий, в которых она вырабатывается и осуществляется, от степени тренированности. ( в отличие от ч-ка, у которого праворукость — неизменный признак в течение всей жизни).

Животное рождается с симметричными полушариями, но в процессе онтогенетического развития случайные явления окружающего мира, действующие неоднозначно на левое и правое полушария, могут приводить к функциональной асимметрии.

Было проведено множество наблюдений, свидетельствующих о том,что в предпочтении обезьянами той или иной руки определяющую роль играют не врожденные, генетические, факторы, а особенности окружающей среды и обучаемость.

Пример: эксперимент с мартышками-резус (гипотеза: предпочитаемая рука у обезьян может меняться при разных поведенческих реакциях и на разных этапах обучения) - Клетки, в которых находились обезьяны, были построены таким образом, что достать приманку удобнее было конечностью, которая не была предпочитаемой. В результате обезьяны постепенно стали пользоваться по преимуществу «переученной» рукой, и это свойство сохранялось в дальнейшем, когда обезьяны находились уже вне подобной клетки.

• Предпочтение той или иной руки у животных - индивидуально приобретенное явление, кот. качественно отличается от праворукости человека (врожденного свойства, не изменяющегося на протяжении всей его жизни независимо от уровня культурного развития и условий его обучения и воспитания).

1970-е гг – предложена эволюционная гипотеза о функциональном значении полушарной асимметрии, которая формируется у животного в процессе обучения и приспособления его к конкретным условиям окружающей среды.

• Асимметрично организованный мозг лучше приспособлен к тому, чтобы определять локализацию дистантных раздражителей и запоминать их места в пространстве при отсутствии постоянного действия на организм этих раздражителей. (облегчается создание в памяти когнитивной пространственной карты защищаемой территории у тех видов животных, которые используют для этого в основном обонятельные и слуховые раздражители с минимумом зрительной инф.)