Глава 1 концепция о локализации функций в мозгу

Рис. 1.2. Вид полушарий мозга и мозолистого гела — главного пути, соединяющего полушария, иа срезах, сделанных в двух плоскостях (Lindsey, Norman, Human Information Processing, 11977).

мания на объекты, расположенные слева, во многих случаях не едят пищу с левой стороны тарелки, иногда игнорируют и левую сторону своего тела и отказываются признавать парализованную левую руку своей собственной. Удивительно то, что сходное повреждение левого полушария обычно не вызывает столь выраженного и длительного игнорирования правой стороны пространства.

Хотя уже более 100 лет в нашем распоряжении находятся клинические данные, указывающие на асимметрию мозга, в настоящее время основное внимание сосредоточено на недавно начатых работах по исследованию функций левого и правого

Исторический обзор клинических данных

полушарий у больных с так называемым «расщепленным» мозгом. По медицинским показаниям этим больным производилась операция пересечения трактов, соединяющих полушария мозга. На рис. 1.2 показан основной межполушарный путь — мозолистое тело (corpus callosum). Неискушенному наблюдателю может показаться, что эта радикальная операция существенно не изменяет нормальных.функций больного. Для ученого, однако, эта ситуация предоставляет уникальную возможность исследовать способности каждого полушария в отдельности.

Специальные методики позволяют обеспечить поступление сенсорной информации только к одному полушарию. Ограничение стимуляции одним полушарием часто называют литерализацией. Один способ ^достичь латерализации состоит в том, чтобы дать больному с завязанными глазами ощупать предмет только одной рукой.. Больной с расщепленным мозгом, ощупывающий предмет правой рукой (которая управляется, главным образом, левым полушарием), не затруднится назвать этот предмет. Однако, если повторить эту процедуру, используя на этот раз левую руку, больной не сможет назвать предмет. Очевидно, что информация о предмете не проходит к речевым центрам, расположенным в левом полушарии. Тем не менее с помощью левой руки больной теперь уже легко может найти этот предмет среди ряда других, скрытых от его глаз. Случайный наблюдатель мог бы сделать вывод, что левая рука знает и помнит, что она держала, даже если сам больной не знает.

Использовав другие методики, позволяющие ограничить одним полушарием поступление зрительной или слуховой инфор-" мации, исследователи продемонстрировали. значительные различия в способностях двух полушарий больных с расщепленным мозгом. Было обнаружено, что левое полушарие участвует в основном в аналитических процессах, особенно в построении и понимании речи, и обрабатывает входные сигналы, по-видимому, последовательным образом. Правое полушарие отвечает за определенные навыки в обращении с пространственными сигналами, за музыкальные способности и обрабатывает информацию одномоментно и целостным способом (холистически).

Вдохновленные открытиями, сделанными на больных с поврежденным мозгом, исследователи искали пути изучения меж-полушарных различий у неврологически здоровых людей. В принципе хотелось бы знать, имеют ли какое-либо значение для функций нормального мозга те различия, которые обнаружены между левым и правым мозгом у больных. Хитроумные, методики, разработанные для того, чтобы исследовать этот вопрос, позволили получить на него утвердительный ответ.

Все эти клинические исследования вызвали очень большой интерес. В настоящее время представляется очевидным, что между двумя сторонами мозга существуют функциональные

Глава t

различия и что эти различия обнаруживаются как у больных, так и у здоровых людей. Одним из последствий этих открытий была масса различных гипотез относительно значения асимметрий для поведения.

Результаты исследований, проведенных на больных с расщепленным мозгом, показывают, что каждое полушарие может воспринимать, заучивать, вспоминать и чувствовать независимо от другого, но в способе обращения с входной информацией между ними существуют некоторые различия. Роджер Сперри [1] из Калифорнийского технологического института, руководивший многими из этих работ, полагает, что каждое полушарие больного с расщепленным мозгом обладает независимым сознанием [1]. Он высказал предположение, что хирургическое разделение мозга делит разум на две отдельные сферы сознания. Такое предположение естественно ведет к представлению о возможности существования в интактном мозгу при определенных условиях удвоенного сознания.

Другие исследователи подчеркивали значение различий между полушариями. Утверждали, что эти различия ясно проявляются в традиционном противопоставлении рассудка интуиции, науки искусству, логического мистическому, Как считает психолог Роберт Орнстейн [2], исследования мозга показывают, что эти противопоставления не являются просто отражением культуры или философии. Предполагалось также, что юристы и художники используют в своей работе различные половины мозга и что эти различия проявляются и в деятельности, не имеющей отношения к их работе [3]. Другие исследователи расширили это предположение, утверждая, что каждого человека можно отнести к «левополушарному» или «правополушар-ному» типу в зависимости от того, какое из полушарий направляет основную часть поведения индивидуума [4].

Недавние исследования асимметрии мозга вызвали интерес к общей проблеме неравнозначности правой и левой руки. Исследования показали различия между лево- и праворукими в отношении организации мозга. Каково значение этих разли-' чий, если таковое имеется, для интеллекта и творческих способностей? Какие факторы в первую очередь обусловливают леворукость? Гены? Жизненный опыт? Небольшие повреждения мозга? Эти и другие вопросы, имеющие отношение к проблеме «рукости», были предметом интенсивного изучения в последние десять лет.

С исследованием межполушарной асимметрии были связаны и разные другие проблемы. Разнообразные расстройства, такие как неспособность к обучению, заикание и шизофрения, пытались объяснить предполагаемым аномальным разделением труда между двумя полушариями. Джозеф Боген [5] — нейрохи-РУР^Г> участвовавший в исследовании больных с расщепленным

Исторический обэдр клинических данных

мозгом, полагает, что изучение межполушарных различий имеет важное значение для проблемы образования. Он утверждает, что нынешний упор в системе образования на приобретение вербальных навыков и развитие аналитического мышления обусловливает пренебрежение к развитию важных невербальных способностей. Он утверждает, что в этих условиях одна половина мозга «голодает», и ее потенциальный вклад в развитие личности в целом игнорируется.

Скромно начатые в 1836 г. исследования левого и правого мозга при их продолжении захватили воображение как ученых, так и неспециалистов. Немногие области научных исследований порождали такой большой интерес у столь разнообразной аудитории. Это имело свои хорошие и плохие стороны. Положительным моментом было то, что в короткий период времени было собрано огромное количество новых данных. Исследователи работали очень интенсивно, сознавая значение получаемых ими результатов для решения важных вопросов регуляции поведения человека.

Отрицательная сторона проявлялась в постоянном стремлении истолковывать каждые противопоставляемые друг другу категории мышления, такие, как рациональное и интуитивное, дедуктивное и образное, в терминах их принадлежности к левому или правому мозгу. Это опасное профессиональное увлечение было названо некоторыми учеными «дихотоманией». Кроме того, часто не проводилось четкой грани между фактами и фантазией, и неспециалистам трудно было понять, что твердо установлено как факт, а что является лишь предположением.

Несомненно, однако, что исследование левого и правого мозга дало возможность глубже понять функции мозга и их связь с поведением и что многие важные открытия еще впереди. Цель этой книги состоит в том, чтобы рассмотреть современное состояние знаний в этой области и указать на имеющиеся в них пробелы, которые до сих пор существуют.

Мы начинаем с рассмотрения клинических данных, положивших начало созданию современных представлений о левом и правом мозге.

Потеря речи и правосторонняя недостаточность: свидетельства асимметрии, длительное время остававшиеся без внимания

Каждый, кто побывал в палате, где лежат перенесшие инсульт, не мог не заметить, что больных с левосторонним параличом приблизительно столько же, сколько с правосторонним. Инсульт обычно связан с прекращением кровоснабжения части мозга, что приводит к ее повреждению. Поскольку кровь поступает к каждому полушарию отдельно, инсульт, как прави-

Глава 1

ло, поражает только одну половину мозга. Так как каждая половина управляет противоположной стороной тела, правосторонний паралич указывает на инсульт в левом полушарии, а левосторонний — на инсульт в правом.

За долгую историю клинических наблюдений над афазией неоднократно сообщалось о том, что нарушения речи, как правило, сопровождаются парезом или параличом правой стороны тела. Такое сочетание указывало на связь между потерей речи и повреждением левого полушария мозга. Однако до второй половины XIX в. значение этой связи не было оценено медиками.

Быть может, это и не удивительно. Ранние анатомические исследования показали, что половины мозга являются зеркальным отражением друг друга, а их вес и размер приблизительно одинаковы. Кроме того, большинство ученых твердо верило в то, что мозг функционирует как единое целое, и поэтому они не были расположены «увидеть» свидетельство чего-то другого.

Однако в начале XIX в. стали уделять серьезное внимание идее о том, что определенные функции могут быть закреплены за отдельными областями мозга. Представление о возможности изучения функциональной роли отдельных'областей мозга стало известно как учение о локализации функций в мозгу.

Концепция о локализации функций в мозгу

Первым, кто высказал предположение о том, что мозг не является однородной массой и что разные умственные способности могут быть локализованы в разных областях мозга, был немецкий анатом Франц Галль. Он полагал, что способность к речи локализована в лобных долях мозга. К сожалению, Галль утверждал также, что форма черепа отражает строение лежащей под ним мозговой ткани и что умственный и эмоциональные особенности индивидуума можно определить путем тщательного изучения расположения шишек на его голове.

Во многих научных кругах Галля считали шарлатаном, поскольку не было достоверных данных, указывающих на то, что форму черепа можно использовать для предсказания каких-либо качеств человека. Однако основная идея о том, что разные функции контролируются разными областями мозга, нашла многих последователей. Среди них был французский профессор медицины Жан Батист Буйо. Буйо был до такой степени уверен в правоте Галля относительно локализации речи в лобных долях, что предложил 500 франков (значительную сумму для того времени) любому, кто сможет представить больного с повреждением лобных долей, не сопровождавшимся потерей речи [6].

Исторический обзор клинических данных

В течение многих лет большинство ученых спокойно относили себя к сторонникам той или иной из двух точек зрения по этому вопросу. Сторонники одной были твердо убеждены в том, что речь контролируется лобными долями, сторонники другой утверждали, что определенные функции не могут быть локализованы в отдельных областях мозга. В то время было мало новых данных для того, чтобы изменить чье-либо мнение, и в отсутствие свидетельств противоположного каждая группа ученых твердо придерживалась своей точки зрения. Вот в такой научной атмосфере в 1836 г. Марк Дакс представил свою, работу медицинскому обществу в Монпелье. Как мы уже знаем, его наблюдения, указывающие на особую роль левого полушария для речи, были оставлены без внимания.

Поворотный пункт: данные Поля Брока

В 1861 г. ситуация резко изменилась. На заседании Общества антропологов в Париже зять Буйо Эрнст Обуртен повторил утверждение своего тестя о том, что центр, контролирующий речь, находится в лобных долях. Его слова произвели впечатление на присутствовавшего здесь же молодого хирурга Поля Брока. Всего за несколько дней до этого в местную больницу к Брока поступил пожилой больной с воспалительным процессом на ноге. Это заболевание возникло совсем недавно* однако больной уже много лет страдал потерей речи и односторонним параличом (гемиплегия).

После заседания Общества антропологов Брока подошел к Обуртену и предложил ему вместе осмотреть больного. Через день-два после этого осмотра больной умер, и Брока удалось провести посмертное исследование мозга. Оно совершенно отчетливо выявило очаг повреждения, захвативший часть левой лобной доли. Брока принес этот препарат на следующее заседание антропологического общества и рассказал присутствующим о полученных данных. Никто, казалось, не обратил на это особого внимания.

Через несколько месяцев Брока снова доложил обществу, что он наблюдал сходное повреждение при вскрытии другого больного, страдавшего потерей речи. Какие перемены произошли в умах членов антропологического общества — неясно, но на этот раз доклад Брока был встречен с большим интересом и вызвал бурные дебаты. Вскоре Брока обнаружил, что его считают главным проповедником идеи локализации функций.

Однако его новые данные убедили не всех. Твердые противники концепции локализации обрушились на него с нападками. Если речь локализуется в лобных долях, то почему, спрашивали его, обезьяны, у которых хорошо развиты лобные области, не обладают способностью говорить? С другой стороны, как

Глава 1

Рис. 1.3. Расположение" зоны Брока в левом полушарии.

можно объяснить случаи обширного повреждения лобных долей, не вызывающего потери речи?

Мишенью для нападок стала даже терминология Брока. Он очень тщательно разграничивал потерю речи, обусловленную простым параличом мышц, участвующих в артикуляции, и истинную потерю речи, которую наблюдал у своих больных,— он назвал последнюю «афемией». Один из его критиков, М. Труссо, заявил, что слово «афемия» (aphemia) происходит от греческого слова, означающего «позорный» (infamous), и не подходит к данному случаю. По его мнению, более удачным термином для обозначения потери речи было слово «афазия». Хотя Брока умело защищал свой выбор, исследователи уже -начали использовать терминологию Труссо и пользуются ею по сей день.

Брока стал невольным участником споров, вызванных его' работой. Позднее он заявил, что два его сообщения Обществу антропологов были просто попыткой привлечь внимание к любопытному факту, который он случайно наблюдал, и что он вовсе не хотел быть втянутым в дискуссию о локализации центров речи. Несмотря на его протесты, Брока по-прежнему оставался центральной фигурой в этих спорах. Он продолжал собирать данные, обследуя других больных, и смог более точно определить область мозга, затронутую в случаях потери речи. Расположение этой области, которая с тех пор стала известна как зона Брока, показано на рис. 1.3.

Хотя у двух первых его больных повреждение было локализовано в лобной доле левого полушария, Брока не сразу уви-

Исторический обзор клинических данных

19

дел связь между потерей речи и стороной повреждения. В течение двух лет он не предпринимал никаких попыток объяснить это совпадение. Комментируя другие случаи, демонстрирующие то же самое взаимоотношение, он отметил: «Вот 8 случаев, когда повреждение располагается в задней части третьей лобной извилины, и самое интересное, что у всех этих больных повреждение было на левой стороне. Я не пытаюсь делать выводы, я жду новых данных» [7].

Однако к 1864 г. Брока уже не сомневался в значении левого полушария для речи.

Я был поражен тем, что у первых моих больных с афемией повреждение располагалось всегда не только в той же самой области мозга, но и на той же стороне — левой. С тех пор, сколько бы посмертных обследований я ни проводил, повреждение всегда было левосторонним. Можно наблюдать многих больных с афемией: большинство из них имеет геми-плегию, причем всегда правостороннюю. Более того, при вскрытиях можно было видеть повреждения на правой стороне мозга у больных, не страдавших афемией. Из всего этого складывается впечатление, что способность к артикулированной речи локализована в левом полушарии или по крайней мере зависит в основном от этого полушария. [8]

Этот важный вывод вовлек Брока еще в один спор, на сей раз касавшийся приоритета в открытии этой основной асимметрии мозга. Врач Густав Дакс, сын Марка Дакса, вскоре после того, как узнал о работах Брока, написал в медицинскую газету письмо, в котором утверждал, что Брока намеренно проигнорировал более раннюю работу его отца, показывающую,. что нарушающие речь повреждения всегда расположены в левой половине мозга. Брока опротестовал это обвинение, заявив, что он никогда не слышал ни о Даксе, ни о его работе, и не мог найти никакого упоминания о докладе, представленном Даксом в 1836 г. Тем временем Густав Дакс разыскал и опубликовал текст выступления своего отца с тем, чтобы установить его приоритет.

Историки расходились во мнениях о том, знал ли Брока о работе Марка Дакса в то время, когда опубликовал свою, и, вероятно, они никогда не решат этого вопроса. В конечном итоге Брока представил значительно более убедительные доводы в пользу связи между афазией и повреждением левого полушария, нежели Дакс. Дакс не проводил проверки локализации повреждения и не представил полных историй болезни. В противоположность этому, работы Брока содержали обширные анатомические сведения и информацию о характере имевшихся нарушений речи.

.20

Глава 1

Брока также пошел дальше, рассмотрев взаимосвязь между предпочтением одной из двух рук и речью. Он предположил, что и речь, и ловкость в движениях рук связаны с врожденным превосходством левого полушария у праворуких. «Можно представить себе, — рассуждал он, — что существует определенное число людей, у которых естественное превосходство извилин правого полушария изменяет явление, которое я только что описал, на обратное» [9]. Эти люди являются, конечно, левору-кими. «Правило» Брока, заключающееся в том, что полушарие, контролирующее речь, расположено на стороне, противоположной ведущей руке, сохранило свое значение и в XX в.

Брока можно с полным основанием считать первым человеком, обратившим внимание медиков на асимметрию человеческого мозга в отношении речи. Он был также первым, кто связал эту асимметрию с неравнозначностью правой и левой руки.

Концепция доминантности полушарий

Через десять лет после публикации первых наблюдений Брока концепция, известная теперь как концепция доминантности полушарий, стала основной точкой зрения на взаимоотношения между двумя полушариями мозга. В 1864 г. великий английский невролог Джон Хьюлингс Джексон писал: «Не так давно редко кто сомневался в том, что оба полушария одинаковы как в физическом, так и в функциональном плане, но теперь, когда благодаря исследованиям Дакса, Брока и „других ■стало ясно, что повреждение одного полушария может вызвать у человека полную потерю речи, прежняя точка зрения стала несостоятельной» [10].

Позднее, в 1868 г. Джексон выдвинул идею о «ведущем» •полушарии, которую можно рассматривать как предшественни-ду концепции доминантности полушарий. «Два полушария не могут просто дублировать друг друга, — писал он, — если повреждение только одного из них может привести к потере речи. Для этих процессов (речи), выше которых ничего нет, наверняка должна быть одна ведущая сторона». Далее Джексон сделал вывод о том, «что у большинства людей ведущей стороной мозга является левая — сторона так называемой воли, и что правая сторона является автоматической» [11].

К 1870 г. и другие исследователи стали понимать, что многие типы расстройств речи могут быть вызваны повреждением левого полушария. В первых работах, авторы которых уделяли основное внимание нарушениям в формировании речи, вызываемым повреждением левого полушария, остался незамеченным тот факт, что больные часто испытывали затруднения и в .понимании речи. Заслуга открытия того, что повреждение задней части височной доли левого полушария может вызвать

Исторический обзор клинических данных

затруднения в понимании речи, принадлежит немецкому неврологу Карлу Вернике.

У некоторых больных были обнаружены также затруднения при чтении и письме, которые, как было показано, возникали в результате повреждения левого, а не правого полушария. Таким образом, к концу XIX в. сложилась следующая картина: левое полушарие играет чрезвычайно важную роль в языковых функциях вообще, а не только в формировании речи как таковой. Стало очевидно также, что разного рода затруднения в речи являются результатом повреждения различных' областей левого полушария.

Еще одним свидетельством в пользу представления о том, что левое полушарие обладает функциями, которых не имеет правое, стала работа Гуго Липмана по дисфункции, известной под названием апраксия. Апраксия обычно определяется как неспособность выполнять целенаправленные движения по команде¹. Больной с апраксией в привычной ситуации подготовки ко сну может не испытывать никаких затруднений при чистке зубов, но есл'и.его попросить показать, как он чистит зубы, то вне связи с ситуацией он не сможет воспроизвести те же движения.

Липман показал, что хотя такие нарушения не обусловлены общей неспособностью понимать речь, они связаны с повреждением левого полушария. Он сделал вывод, что левое полушарие управляет как речью, так и «целенаправленными» движениями, но в двух этих процессах участвуют различные области левого полушария.

Совокупность этих данных стала основой получившего широкое распространение представления о взаимоотношении между двумя полушариями. Одно полушарие (у праворуких обычно левое) рассматривалось как ведущее для речи ^!и других высших функций, другое (правое), или «второстепенное», считали не имеющим особых функций и находящимся под контролем «доминантного» левого. Хотя происхождение термина «доминантность полушарий» точно не известно, он хорошо отражает понятие о том, что поведение направляется одной половиной мозга. Несмотря на то что это представление недооценивает роль правого полушария, термин «доминантность полушарий» широко используется и в настоящее время.