Лекция 3. Принцип вертикальной структурно-функциональной организации мозга(корково-подкорковой иерархической)

Принцип вертикальной структурно-функциональной организации мозга (корково-подкорковой иерархической). Рассматривается роль коры и подкорки в организации психических функций. Кора традиционно рассматривается как высоко дифференцированная часть мозга и первоначально все психические явления рассматривались именно в связи с корой. Подкорковым образованиям традиционно отводилась вспомогательная роль: энергетические функции, витальная функция. Анатомически подкорковая область мозга расположена на внутренней поверхности коры больших полушарий под мозолистым телом и сводом. В целом можно выделить ряд структур: подкорковые (базальные ядра), которые делятся на ряд структур: хвостатое ядро, чечевицеобразное ядро; структуры, входящие в диэнцефальную область: диенцефалон, ряд структур лимбической системы. В рамка этой области мозга важное значение имеет таламус (зрительный бугор); стволовая часть мозга (продолговатый мозг, мост и средний мозг). Подкорковые ядра в разных сочетаниях образуют стриопаллетарную систему, которая является важной частью экстрапирамидной системы. Эта система связана с производством движений и действий человека. Другие ядра включены в состав лимбикоретикулярной системы, которая играет важную роль в обеспечении активационных, эмоциональных и мнемических процессов. Таламус выступает как промежуточная станция, которая связана с обработкой информации от разных органов чувств. С ним связан гипоталамус, который связан с обработкой информации от внутренних органов. Мозжечок рассматривается как структура, обеспечивающая координацию движений в связи с наличием определённой информации, с регуляцией мышечного тонуса, может быть связан с информацией когнитивной. В пользу этого говорят нейрофизиологический исследования, клинические наблюдения, которые связанны с операциями на ядрах таламуса (лечение паркинсонизма).

При левосторонней таламотомии у больных возникают различные речевые дефекты - дисфазии, носящие частичных характер и не соотносимы с повреждениями, которые возникают при нарушении коры. Также были выявлены нарушения запоминания материала, дефицит интеллектуальных процессов, связанных с вербальным материалом.

Правосторонняя таламотомия приводит к нарушению зрительного восприятия, нарушению зрительной памяти на уровне узнавания. Сходные нарушения наблюдались при раздражении ядер таламуса.

Повреждение мозжечка приводит к ряду нарушений связанных с разными видами пространственной деятельности: рисунок, пространственное движение, ориентировка в географической карте. При повреждении мозжечка наблюдались нарушения программирования и контроля: контамиции (трудности с сохранением порядка), конфабуляции (трудности сохранения того, что выполняет больной).

На основании этих данных можно сформулировать принцип вертикальной структурно-функциональной организации мозга, основанной на иерархической соподчинённости различных частей мозга.

1)Подкорковые образования обеспечивают не только неспецифическую активацию кортекса, но и специфическим образом участвуют в обеспечении когнитивных процессов.

2)Межполушарные различия в обеспечении когнитивных процессов обнаруживаются уже на уровне подкорковых образований.

Принцип деления мозга на левое и правое полушария и проблемы межполушарной ассиметрии и межполушарного взаимодействия.

Проблема ассиметрии – неравнозначности. Проблема взаимодействия – как взаимодействуют в совместной работе.

На первый взгляд полушария кажутся зеркально отображёнными равнозначными структурами. Тогда вопрос в чём эволюционный смысл дублирования. Возникает первая проблема - межполушарной ассиметрии. Полушария связаны рядом комиссур - соединительных волокон. Мозолистое тело идёт вдоль всего низа полушарий и соединяет их. Ассиметрию полушарий подчёркивают данные нескольких дисциплин: анатомия – ассиметрия симметричных областей наблюдаются не только у человека, но и у животных (высшие приматы), различия в размере височной области, ассиметрия в строении мозговой структуры, имеются различия в структуре мозговых полей на нейронном уровне в симметричных областях (нейроны не равны по величине). Эти анатомические различия наблюдаются на посмертных исследованиях. Физиологический данные связаны с биоэлектрической активностью левого и правого полушария, исследованием гемодинамики мозга при выполнении различной деятельности. Выполнение различной деятельности показывает, что биоэлектрическая активность и гемодинамика различаются. Возникновение пиков активности так же различаются: при выполнении вербальной деятельности активность в левом полушарии, при перцептивной деятельности – в правом. Клинические данные: это целый ряд наблюдений, которые связанны с тем, что регистрирует нарушение поведения и психических функций при нарушении симметричных отделов левого и правого полушарий. Эти нарушения различаются. Т.о. есть целый ряд фактов, которые говорят о том, что полушарии ассиметричны морфологически и функционально.

Возникает вопрос о взаимодействии полушарий. Ассиметрия впервые была обнаружена в клинических условиях. В 1836 году сельский врач М. Дакс выступил с докладом, в котором показал, что нарушения при повреждении левого полушария не встречаются при повреждении правого полушария. Был сделан вывод, что каждое полушарие контролирует свои специфические функции. Поскольку в то время господствовали взгляды о эквипотенциальности мозга, доклад не вызвал интереса и проблема не получила развития. В 1960-х годах к ней вернулись (первые операции по расщеплению мозга). Первый этап решения проблемы в/д полушарий связан с тем, что их функции не разделялись. 2 этап связан с Брока и Вернике. В 1864 году Брока приходит к важному выводу, что способность к артикулированию речи локализована в левом полушарии. И выводит правило, что артикулированую речь контролирует то полушарие, которое противоположно ведущей руке. Эти взгляды легли в основу концепции доминантности полушарий. В 1864 году Джексон в статье пишет, что Брока опроверг взгляды на идентичность полушарий и в 1868 году выдвигает идею о ведущем полушарии. Он пытается развести полушария по принципу произвольной и непроизвольной организации психических процессов. Он считает, что ведущей является левое полушарие (полушарие воли), в связи с тем, что с ним связана регуляция речи, которая есть только у человека. Правое полушарие обеспечивает только автоматические функции (непроизвольные). Левое полушарие является ведущим, доминантным для всех ведущих функцию. Правое является вспомогательным и находится под контролем ведущего.

3 этап. В 1961 году Сперри заинтересовался пациентами, у которых проводились операции по расщеплению мозга (эпилептики), этой проблемой он занялся с учеником Газанигой. Изменения в поведении таких больных присутствуют (одной рукой одевается, а другой раздевается). Полушария работают отдельно, и осуществляют каждое свои функции. Успех получили тогда, когда Газаниги попросил больного срисовать больного крест на стене. Стало понятно, что надо создавать условия, когда информация направляется только в одно полушарие. Родилась концепция специфичности полушарий.

Существует 2 концепции: концепция доминатности – каждое полушарие является ведущим для определённых психических функций (дл речевых – левой, для зрительно-пространственных - правое); концепция специфичности - каждое полушарие вносит свой специфический вклад в целостное поведение, выполняя определённые специализированные функции.

В рамках теории Лурия можно объединить эти концепции: каждое полушарие вносит свой специфически вклад в осуществление любой психической функций, при ведущей роли для каждой функции определённого полушария. Можно выделить ряд аспектов проблем ассиметрии. Проблема порциальности функциональных ассиметрий, проблема роли полушарий в их совместной работе, проблема формирования функциональных ассиметрий, проблема левшества, проблема расщеплённого мозга. Клиническая модель «проба Вада» - в левую или правую сонные артерии вводится специальный препарат, который оказывает наркотизирующее действие на работу мозга. Данное введение приводит к выключению соответствующего полушария. Больному перед введением дают инструкцию читать или говорить – если речь прекращается – полушарие отвечает за речь, если сказали рисовать и рисование прекратилось – отвечает за рисунок. Это проводится перед операциями для определения речевого полушария. Модель расщеплённого мозга для исследования в/д полушарий – проведены операции рассечения мозолистого тела или его поражения. Модель электрошоковой терапии – проводится в медицинских целях, нанесение электрических раздражений на скальп приводит к дезорганизации биоэлектрических процессов в полушариях, контроль аналогичен пробе Вада. Существует ряд психологических тестов, с помощью которых можно исследовать в/д полушарий. Один из них разработан Кимурой и называется дихотическое прослушивание. Оно заключается в том, что через наушники на уши одновременно подаются разные слова. Больного просят воспроизвести слова, которые он запомнил. Для большинства количество слов с правого уха больше, чем с левого. Так как правое ухо связано с левым полушарием, то левое полушарие больше восприимчиво к словам. Аналогично построены другие тесты с диоптическим предъявлением – разные стимулы в разные полуполя зрения, дигаптического предъявления – без зрительного контроля наносятся стимулы на симметричные части тела. Существует ряд опросников, наиболее популярный опросник Аннет, который состоит из ряда вопросов, на которые отвечает испытуемый. На основании этого делается вывод о ведущих частях тела.

Проблема порциальности функциональных ассиметрий. Согласно пониманию ФА речь идёт разном участии по характеру и функциям в обеспечении любых психических функций. ФА различны и можно выделить их целый ряд по системам: моторная система, сенсорная. Внутри каждой из этих систем можно выделить подвиды: в моторной – ручная (ведущая рука), ножная (при правой ведущей руке правая или левая ведущая нога), глазодвигательная ассиметрия. То есть в рамках одной системы ассиметрии носят порциальный (частичный) характер, который отражает специфику в организации мозга человека. Тогда профиль ассиметрии может быть положен в основу индивидуальных различий людей, основанной на специфике организации работы их мозга. Исследований связаны с анализом индивидуального профиля латеральной организации (ПЛО). Он связан с выявлением доминантности разных систем и внутри них. Профиль учитывает не только факт доминатности, но и степень его выраженности. Профиль латеральной организации – моторная и сенсорная системы.

Амбидекстр (одинаково выражены оба полушария) – выраженность 0,5. Возникает вопрос, одинаково ли протекают психические функции при разном ПЛО. У математически одарённых людей больше выражен левосторонний профиль. Различие есть и у спортсменов в разных видах спорта. Организатором данного направления выступила Хомски.

Вторая проблема – проблем роли каждого полушария в осуществлении различных психических функций. Тенденция к разделению полушарий по функциям – дихотомия (левое - вербальное, аналитическое, абстрактное, правое – невербальное, синтетическое, конкретное). Спрингер и Дейч написали книгу «Левый и правый мозг», в которой собрано множество фактов по дихотомиям. Они обозначили проблемы разделения проблемой дихоманий. Это иногда кладётся в основу расовых теорий (восток и запад). Речевая дихотомия при левом ведущем (левое последовательное, правое мгновенное) – неречевой материал обрабатывается в правом, речевой в левом. Слова мы слышим последовательно. Обработка последовательная в левом полушарии. Понимание контекста приходит после произнесения всей фразы. Понимание происходит одномоментно – правое полушарие, следовательно, речевая функция не может быть связана только с левым полушарием, здесь совместная работа полушарий. Восприятие рисунка – одномоментное, симультарное, но для понимание необходимо провести последовательно сканирование всего рисунка - субсцессивный процесс, последовательный. Опять взаимодействие полушарий, дихотомия рассыпается. Подход к работе полушарий может быть ориентирован на специфическую Работу одного из полушарий, тот есть на их специфику. Специфика правого – использование симультанных стратегий восприятия, левое – субсцессивные последовательные стратегии в отношении любых функций. Джексон - разделение материала по автоматизированности. Автоматизированный – хорошо знакомый, для его восприятия не нужны сложные стратегии, отвечает правое полушарие, для сложного полушария – аналитические стратегии левого полушария. Необходимо учитывать какой вид обработки нужен для данного материала, если субсцессивный – левое, если симультанный – правое. Роль полушарий меняется.

Развитие и формирование ассиметрий. Являются ли они врождёнными, то есть имеют место к рождению, или формируются в онтогенезе под действием окружающей среды, могут ли они меняться или сопровождают человека в течении всей жизни. Нет единой точки зрения. 1 группа считает, что к рождению полушария эквипотенциальны, но начиная с определённого возраста (2-3 года) происходит постепенная латеризция, которая завершается в период полового созревания. К завершению латеризация сформирована и меняться не может. Лениберг считает, что после полового созревания человек не может выучить иностранный язык как родной (моторная система языка уже сформирована).

2 группа теорий считает, что латеризация полушарий носит врождённый характер (предуготована к определённой роли, функциональная специализация мозга). Анатомически различия между полушариями заметна уже у плода. Физиологические исследования показывают, что младенцы проявляют разную активность при различных стимулах.

Функциональная ассиметрия как фундаментальной организации мозга проявляется и проявляется в детстве, достигает максимума в пубертате, сохраняет стабильность в молодости и зрелом возрасте, нивелируется в позднем онтогенезе (в инволюции), может снижаться или вообще не проявляться при патологии мозга.

Проблема левшества - левой ассиметрии, то есть преобладания левой части над правой в совместном функционировании парных органов. В тоже время возможно симметричное функционирование парных органов. Основные данные получены на взрослых испытуемых при исследовании левшества рук, ног, глаз, ушей – моторная и сенсорная ассиметрия. Среди множества профиля ассиметрии теоретически можно выделить правый (вся ассиметрия правая), преимущественно правый (три ассиметрии правых, одна левая), смешенный (две правых, две правых), преимущественно левый, левый и симметричный. При исследованиях реально не удалось обнаружить левый и симметричный профиль. Самый распространённый среди левых профилей – левшество уха 37%, ног 26%, зрения 19%, леворукость 5%. Существуют разные теории, которые пытаются объяснить причину левшества. Они как правило ориентированны на причины леворукости.

1)генетические теории – передаётся генетически. Аргументы – проявление в инвертированности структур правого и левого полушария. Анатомические данные показываю, что такие отношения встречаются.

2)социокультурные теории – использование той или иной руки обусловлено навыком и требованиями.

3)патологически теории – рассматривают левшество как результат повреждения мозга на ранних этапах онтогенеза - приобретённая леворукость в связи с перестройкой работы мозга.

С точки зрения нейропсихологии левши выступают как специфическая группа населения, для которой характерно специфическое протекание психических процессов; когда речь идёт о генетической леворукости – нормальное индивидуальное развитие мозга со специфическим протеканием психических процессов. Нет зависимости между рукой и речевой доминантности. Исследование больных афазией у леворуких в 40 % нарушение речи возникает при повреждении левого полушария, как и у праворуких, в 20% случаев при повреждении правого полушария, в 40% - при одновременном повреждении левого и правого полушария. Следовательно, для леворуких как и праворуких является доминантным правое полушарие, для некоторых оба полушария, что говорит о специфике психических процессов, а в 20% - левое полушарие. У леворуких нарушения речи носят менее выраженный характер, чем у праворуких. У них обратное развитие речевых расстройств протекает быстрее, чем у праворуких, локализация тех или иных нервных механизмов психических функций у леворуких не всегда совпадает с праворукими, т.е. симптомы нарушений при локализации повреждения в одних и тех же местах отличается от праворуких. Правши составляют около 90% популяции, а леворукие 5-8%. Динамика большей активности предпочтения рук: до 1 года – правой рукой, 47% - левой; до 2 лет 70 и 25%, к 8 годам 80 и 20%. Предпочтение руки меняется в ходе онтогенеза, что говорит о развёртывании генетической программы и влиянии социокультурных факторов. Проблема, возникающая для левшей – проблема правостороннего мира - организован для большей активности правой стороны тела. Это социальная проблема – дискриминация левшей. Большинство леворуких не работает в технических профессиях, так как там надо работать с оборудованием. Ещё одна проблема леворуких - переучивание. Если переучен, то есть адаптация к праворукому миру, но убирая моторную функцию из данного полушария мы перестраиваем ещё целый ряд сопряжённых функций, что ведёт к серьёзным последствиям – функциональные системы оказываются не эффективными. Вопрос последствий переучивания – возникает проблема потери мотивации учения, невротические расстройства, депрессии, девиантное поведение. Это всё при врождённой леворукости. При приобретённой это меньше, так как идёт компенсация. Т.о. если с раннего периода онтогенеза проявляется предпочтение леворукости, то можно попытаться переучить.

Проблема расщеплённого мозга – находка Газзини в том, что он создал условия эксперимента, при котором информация поступала только в одно полушарие. Перерезка или повреждение мозолистого тела вызывает синдром анамии и дисграфии. Синдром анамии – невозможность назвать стимул, поступающий в правое полушарие. Это возможно если стимул предъявляется без зрительного контроля в левую руку или правое поле зрения. Это нарушение не носит характер не восприятия, если положить несколько предметов, один из которых клали в руку, то предмет определяется, но назвать не может. Если в правую, то всё нормально. Из левой руки информация идёт в правое полушарие, где опознаётся, затем в левое полушарие, где связывается с именем. Синдром дисграфия – невозможность писать левой рукой с невозможностью рисовать, срисовывать правой рукой (если руки сменить, то всё нормально). Левая рука контролируется правым полушарием, но сигнал в него должен поступить из левого. Но зрительные образы формируются в правом, поэтому рисовать левой рукой можно.