Может одно полушарие не работать

Удаление одного из полушарий мозга не фатально — новые задачи берет на себя второе полушарие

Команда ученых из США опытным путем выяснила, что удаление одного из полушарий головного мозга — далеко не конец всему. Дело в том, что если полушарие или его часть удалить, то происходят сложные изменения в оставшейся части мозга. Существующие функциональные связи упрочняются, образуются новые, происходит ряд процессов, который дает возможность человеку оставаться человеком и без части мозга.

Выборка, по которой проводилось исследование, не очень большая. Это всего шесть человек, взрослых людей, которым в детстве по той либо иной причине удалили одно полушарие или его часть. После изучения истории болезни добровольцев и взаимодействия с ними ученые сделали вывод, о котором уже говорилось выше — оставшаяся часть мозга берет на себя обязанности удаленной.

Как известно, нейроны в мозге человека связаны между собой. Причем в мозге есть участки, которые отвечают за самые разные функции. При удалении такого участка, человек лишается соответствующих возможностей. В качестве примера можно привести речевой центр. Пациент, у которого был инсульт, может потерять способность разговаривать. Восстановить речевые способности крайне сложно.

Тем не менее, это все же возможно. Пациент с поврежденным отделом головного мозга может восстановить речь через несколько лет, при условии постоянных тренировок. Ученые предполагают, что это случается благодаря тому, что другие участки мозга берут на себя функции утраченных. К сожалению, точно выяснить, как это происходит, до сих пор не удалось.

Дальше других продвинулись ученые из команды Дорит Климан из Калифорнийского университета. Специалисты изучили истории болезни шести человек, которым в детстве удалили полушарие — полностью или частично. При этом общались эти люди нормально, проблем с речью или другими когнитивными способностями не было, не имели они и каких-либо физических недостатков.

Ученые предположили, что все это стало возможным благодаря тому, что пациенты пережили операцию в очень раннем возрасте — от нескольких месяцев от рождения до 11 лет. Самому младшему участнику обследования на момент осмотра было 20 лет, старшему — 31 год.

Добровольцев обследовали при помощи специального метода, который дает возможность проанализировать функциональные связи мозга без выполнения добровольцем какой-либо работы или без воздействия на человека. Ученые решили особенно тщательно изучить зрительную, соматомоторную кору головного мозга, дорсальный и вентральный зрительные пути, которые связаны с работой внимания и лимбическую систему. Плюс проанализировали лимбическую систему, когнитивные функции и так называемую сеть пассивного режима работы мозга.

Была у ученых и контрольная группа добровольцев, у которых никаких операций на мозге не проводилось. Как оказалось, у всех добровольцев из первой группы функциональные связи были значительно прочнее, чем у представителей контрольной группы.

Ученые считают, что за годы, которые прошли с момента операции, связи в мозге организовались так, чтобы заменить собой утраченные органы. Сеть пассивного режима, которая обычно занимает оба полушария, была очень хорошо сохранена в оставшемся полушарии у людей, чей мозг был поврежден.

Так что можно с уверенностью говорить о том, что мозг после повреждения восстанавливается. Причем восстановлению подлежат даже функции целого полушария, а не каких-то небольших органов. Как уже говорилось выше, когнитивные способности добровольцев были на нормальном уровне. О каких-либо проблемах, вроде низкого интеллекта, не сообщается. Интересным нюансом оказалось то, что лучше всего функции утраченного полушария восстановились как у человека, который лишился этой части мозга в три месяца от роду, так и у пациентки, которой провели аналогичную операцию в 7 лет.

Наверное, самым явным доказательством возможности восстановления утраченных функций можно считать мужчину, который живет без 90% мозга. Отсутствие большей части объема мозга обнаружили совершенно случайно — после того, как пациент обратился в клинику с жалобой на слабость в левой ноге.

В итоге удалось узнать, что внутренняя часть мозга мужчины почти полностью отсутствует — остался только тонкий внешний слой с мозговым веществом. Мужчина много лет работал госслужащим, женился и завел двоих детей. Случай этого пациента позволил говорить о том, что в мозге нет определенной области, в которой находится сознание.

Источник

Научная электронная библиотека

1.3. Психологические исследования в области межполушарных дихотомий

Согласно одному из центральных положений нейропсихологической теории мозговой организации высших психических функций мозг при реализации любой психической функции работает как парный орган: в осуществлении любой психической функции всегда задействованы оба полушария, каждое из которых выполняет свою роль. (Лурия А.Р., 1969, 1973; Мосидзе В.М., 1986; Хомская Е.Д., 1987, 1996).

Мозг представляет собой сложную, иерархически организованную систему, состоящую из отдельных компонентов (мозговых структур), объединенных жесткими и гибкими звеньями. Удельный вес последних существенно нарастает в ходе индивидуального развития (Бехтерева Н.П., 1971).

Развитие мозга идет в направлении дифференциации и специализации его элементов с их последующей пластичной функциональной интеграцией (Дубровинская Н.В., Фарбер Д.А., 1996). «Согласно современным представлениям, сложившимся в науках о мозге, закономерности межполушарного взаимодействия (и межполушарной асимметрии как его частного случая) относятся к важнейшим, фундаментальным основам работы мозга как парного органа. Они характеризуют системные интегративные свойства работы мозга как единой системы, единого мозгового субстрата психических процессов» (Выготский Л.С., 1983).

Значительная доля в исследованиях функциональной межполушарной асимметрии головного мозга отводится выявлению межполушарных дихотомий.

Дихотомия — разделение или классификация на две, не обязательно равные части (Бехтерева Н.П., 1971).

Левое полушарие — вербальное, логическое, «рассудочное», пользуется механизмами последовательного анализа информации как об одном, так и о нескольких стимулах, обработка информации происходит аналитически, последовательно. Левое полушарие (у праворуких) служит для смыслового восприятия и воспроизведения речи, письма, тонкого двигательного контроля пальцев обеих рук, самосознания, арифметического счета, логического, аналитического, абстрактного мышления, музыкальной композиции, пространства цветов, положительных эмоций, оно хорошо понимает время, глаголы. С этим полушарием связаны речевой слух, чтение, письмо, положительные эмоции, восприятие приятного, смешного. Выключение левого полушария приводит к депрессии.

Правое полушарие — невербальное, образное, ассоциативное, оно воспринимает действительность целиком, обработка информации происходит глобально (холистически) (Фишман М.Н., 1989). Правое полушарие предназначено для пространственно-зрительных функций, интуиции, музыки, интонационных особенностей речи, грубых движений всей руки, эмоционально-целостного восприятия, синтетического, ситуационного мышления, отрицательных эмоций. Правое полушарие способно геометрически воспринимать мир. Оно обрабатывает информацию одномоментно (холистически), целостно, обрабатывает одновременно большое количество элементов, что обеспечивает образный охват ситуации, формируя полный образ из фрагментов. С правым полушарием связан анализ звуков, интонации и образность речи, оно почти не понимает глаголов, абстрактных терминов, не способно на ложные высказывания, понимает юмор. Выключение правого полушария приводит к эйфории (Доброхотова Т.А., Брагина Н.Н., 1988; Денисов З.В., 1978; Ильюченок Р.Ю. и др. 1989; Спрингер С., Дейч Г., 1983;).

По данным В.Л. Бианки (1983), в случае одновременного предъявления серии зрительных раздражителей доминирует правое полушарие, а в случае последовательного — левое. При этом время опознания раздражителей правым полушарием меньше такового для левого полушария, что может быть связано с последовательным перебором признаков сигналов в левом полушарии. Конкретные и абстрактные аспекты восприятия, по его мнению, латерализованы в правом и левом полушариях соответственно.

Способности к формально-логическим операциям традиционно связываются с функционированием левого полушария (Симерницкая Э.Г., 1978; Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А., 1988; Хомская Е.Д., 1988).

При пространственно-зрительном анализе стимула преобладающим оказывается правое полушарие, а при анализе семантических черт доминирует левое полушарие, особенно его затылочная область (Будохоска В. и др., 1990).

Исследования нейрофизиологов, проведенные в последнее время, показали, что к анализу вербальной информации левое и правое полушария подходят по-разному. В левом полушарии анализ проходит по фонологическому принципу: через звуковой анализ и синтез, а правое полушарие воспринимает слово целиком, через гештальт. При этом лексикон правого полушария формируется не сразу и имеет свои особенности: вероятно, он меньше, в нем имеются не только целостные образы слов, но и отдельных выражений, фраз. Это относится как к устной, так и к письменной речи.

В последние 5-10 лет появились данные о том, что преобладание одного из полушарий по ряду функций не абсолютно, что в каждом полушарии заложены как лингвистические, так и пространственные способности, однако весьма различается степень их выраженности. Таким образом, способности к восприятию речи у правого полушария ненамного меньше, чем у левого, но способности к устной речи весьма ограничены. «Немое» правое полушарие обладает и некоторыми способностями к письменной речи. В литературе описан случай, когда больной с расщепленным мозгом по просьбе нейропсихолога мог левой рукой собрать из букв разрезной азбуки некоторые слова, но не мог назвать их. Можно предположить, что у левшей эта способность правого полушария более выражена, чем у праворуких. С этим, видимо, связан феномен «зеркального письма», наблюдающийся у 85% леворуких детей.

Сторонники теории о связи сознания с языком считали, что оно расположено в левом полушарии, а правому полушарию оставляли только бессознательное мышление, сходное с работой компьютера. Однако, вероятно, оба полушария равноценны по уровню мышления, но одно из них «говорящее», а второе «немое».

Детальный анализ, проведенный в одной из работ Сперри, показал, что отдельное правое полушарие воспринимает, думает, обучается, принимает решения, только делает это бессловесно. Правое полушарие хорошо понимает устные инструкции, читает графически представленные слова. Оно способно накапливать опыт, вспоминать те задания текста, которые оно «видело» или «ощущало» при тестировании несколько дней или недель тому назад.

Накопление знаний о специфике работы левого и правого полушарий мозга и закономерностях их взаимодействия подтверждает справедливость положения о том, что в осуществлении любой функции принимает участие весь мозг в целом — и левое и правое полушарие. Однако каждое полушарие делает это, используя присущие ему стратегии.

Итак, с левым полушарием связаны следующие формы мышления: логическое, абстрактное, последовательное, линейное, символическое, вербальное, временное, дискретное основанное на реальности. С правым — интуитивное, хаотическое, конкретное, невербальное, образное, вневременное, аналоговое, ориентированное на фантазии.

Наличие такого множества концепций в отношении право-левых дихотомий, порой противоречивых, свидетельствует, очевидно, о весьма тонкой специфической морфофункциональной организации левого и правого полушарий головного мозга человека. Проявление той или иной функции в нормальных условиях отражает не только специфику участия каждого из полушарий, но связано с их интегративной деятельностью. Оно является результатом взаимодополняющего сотрудничества правого и левого полушарий, выполняющих неравнозначную роль на определенных стадиях обработки информации.

Межполушарная организация психических процессов носит динамический характер: роль каждого полушария может изменяться в зависимости от задач деятельности, структуры ее организации, сформированности в онтогенезе. При этом у человека направление и степень выраженности функциональной асимметрии мозга во многом зависит от вида и качества обучения (Кураев Г.А., 1982; Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А., 1994; Ермаков П.Н., 1988).

Таким образом, каждое полушарие вносит свой вклад, играет свою собственную роль в реализации высших психических функций. Анализ практически любого психического процесса позволяет выделить компоненты, обеспечиваемые структурами, как левого, так и правого полушария.

В психофизиологической и психологической литературе проблема функциональной межполушарной асимметрии головного мозга человека в последние годы все больше обсуждается в связи с ее непосредственным отношением к проблеме «мозг и сознание» (Спрингер С., Дейч Г., 1983; Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А., 1988; Симонов П.В., 1990, 1994).

Вопрос о совместной работе левого и правого полушарий в осуществлении сложных форм психической деятельности человека имеет в настоящее время большое теоретическое и практическое значение. В теоретическом плане выявление закономерности работы интактного мозга расширили не только естественнонаучное понимание кортикальных процессов, но и философское осмысление принципа симметрии-асимметрии (Доброхотова Т.А., Брагина Н.Н., 1986).

В практическом направлении проблема функциональной межполушарной асимметрии мозга в настоящее время все более привлекает внимание психологов и психофизиологов с точки зрения взаимосвязи функциональной межполушарной асимметрии головного мозга с особенностями психического склада человека, его адаптивных возможностей, особенностей обучения и общения, развития творческих способностей личности (Ермаков П.Н., 1988; Москвин В.А., 1990, 1999; Ахутина Т.В. и другие, 1996).

Источник

Жить с одним полушарием: что такое пластичность мозга?

Наталия Киеня

Еще 30 лет назад человеческий мозг считался органом, который заканчивает свое развитие во взрослом возрасте. Однако наша нервная ткань эволюционирует всю жизнь, отвечая на движения интеллекта и изменения во внешней среде. Пластичность мозга позволяет человеку учиться, исследовать или даже жить с одним полушарием, если второе было повреждено. T&P рассказывают, что такое нейропластичность и как она работает на физиологическом и молекулярном уровне.

Развитие мозга не замирает, когда завершается его формирование. Сегодня мы знаем, что нейронные связи возникают, гаснут и восстанавливаются постоянно, так что процесс эволюции и оптимизации в нашей голове не прекращается никогда. Это явление носит название «нейрональная пластичность», или «нейропластичность». Именно она позволяет нашему разуму, сознанию и когнитивным навыкам адаптироваться к изменениям окружающей среды, и именно она является ключом к интеллектуальной эволюции вида. Между клетками нашего мозга постоянно возникают и поддерживаются триллионы связей, пронизанных электрическими импульсами и вспыхивающих, как маленькие молнии. Каждая клетка на своем месте. Каждый межклеточный мостик тщательно проверен с точки зрения необходимости его существования. Ничего случайного. И ничего предсказуемого: ведь пластичность мозга — это его способность приспосабливаться, улучшать себя и развиваться по обстоятельствам.

Пластичность позволяет мозгу переживать удивительные перемены. Например, одно полушарие может дополнительно взять на себя функции другого, если то не работает. Так произошло в случае Джоди Миллер — девочки, которой в возрасте трех лет из-за не поддававшей лечению эпилепсии почти целиком удалили кору правого полушария, заполнив освободившееся пространство спинномозговой жидкостью. Левое полушарие почти мгновенно стало адаптироваться к создавшимся условиям и взяло на себя управление левой половиной тела Джоди. Спустя всего десять дней после операции девочка покинула больницу: она уже могла ходить и пользоваться левой рукой. Несмотря на то что у Джоди осталась только половина коры, ее интеллектуальное, эмоциональное и физическое развитие идет без отклонений. Единственным напоминанием об операции остается легкий паралич левой части тела, который, однако, не помешал Миллер посещать занятия по хореографии. В 19 лет с отличными оценками она окончила школу.

Все это стало возможным благодаря способности нейронов создавать между собой новые связи и стирать старые, если они не нужны. В основе этого свойства мозга лежат сложные и малоизученные молекулярные события, которые опираются на экспрессию генов. Неожиданная мысль ведет к появлению нового синапса — зоны контакта между отростками нервных клеток. Освоение нового факта — к рождению новой клетки мозга в гипоталамусе. Сон дает возможность растить необходимые и удалять ненужные аксоны — длинные отростки нейронов, по которому нервные импульсы идут от тела клетки к ее соседкам.

Если ткань повреждена, мозг узнает об этом. Часть клеток, которые раньше анализировали свет, могут начать, к примеру, обрабатывать звук. Судя по данным исследований, в том, что касается информации, у наших нейронов просто зверский аппетит, так что они готовы анализировать все, что им только предложат. Любая клетка способна работать со сведениями любого типа. Ментальные события провоцируют лавину событий молекулярных, которые происходят в телах клеток. Тысячи импульсов регулируют производство молекул, необходимых для мгновенного ответа нейрона. Генетический пейзаж, на фоне которого разворачивается это действо, — физические изменения нервной клетки — выглядит невероятно многоплановым и сложным.

«Процесс развития мозга позволяет создавать миллионы нейронов в правильных местах, а потом «инструктирует» каждую клетку, помогая ей сформировать уникальные связи с другими клетками», — рассказывает Сьюзан МакКоннел, ученый-нейробиолог из Стэнфордского университета. «Можно сравнить это с театральной постановкой: она разворачивается по сценарию, написанному генетическим кодом, но у нее нет ни режиссера, ни продюсера, а актеры ни разу в жизни не разговаривали друг с другом до того, как выйти на сцену. И несмотря на все это, спектакль идет. Для меня это настоящее чудо».

Пластичность мозга проявляется не только в экстремальных случаях — после травмы или болезни. Само по себе развитие когнитивных способностей и памяти тоже является ее следствием. Исследования доказали, что освоение любых новых навыков, будь то изучение иностранного языка или привыкание к новой диете, усиливает синапсы. При этом декларативная память (например, запоминание фактов) и процедурная память (например, сохранение моторных навыков езды на велосипеде) связаны с двумя известными нам типами нейропластичности.

Структурная нейропластичность: постоянная развития

С декларативной памятью связана структурная нейропластичность. Каждый раз, когда мы обращаемся к знакомой информации, синапсы между нашими нервными клетками меняются: стабилизируются, усиливаются или стираются. Это происходит в мозжечке, миндалинах, гиппокампе и коре больших полушарий каждого человека каждую секунду. «Приемники» информации на поверхности нейронов — так называемые дендритные шипики — растут, чтобы усваивать больше сведений. Причем если процесс роста запускается в одном шипике, соседние тут же охотно следуют его примеру. В постсинаптических уплотнениях — плотной зоне, которая есть в некоторых синапсах, — вырабатывается больше 1000 белков, которые помогают отрегулировать обмен информацией на химическом уровне. По синапсам курсируют множество различных молекул, действие которых позволяет им не распасться. Все эти процессы идут постоянно, так что с точки зрения химии наша голова выглядит как пронизанный транспортными сетями мегаполис, который всегда находится в движении.

Нейропластичность обучения: вспышки в мозжечке

Нейропластичность обучения, в отличие от структурной, возникает вспышками. Она связана с процедурной памятью, отвечающей за чувство равновесия и моторику. Когда мы садимся на велосипед после долгого перерыва или учимся плавать кролем, в нашем мозжечке восстанавливаются или возникают впервые так называемые лазящие и моховидные волокна: первые — между крупными клетками Пуркинье в одном слое ткани, вторые — между гранулярными клетками в другом. Множество клеток меняется вместе, «хором», в один и тот же момент, — так что мы, ничего специально не вспоминая, оказываемся способны сдвинуть с места самокат или удержаться на плаву.

Моторная нейропластичность тесно связана с явлением долговременной потенциации — усилением синаптической передачи между нейронами, которое позволяет надолго сохранить проводящий путь. Сегодня ученые полагают, что долговременная потенциация лежит в основе клеточных механизмов обучения и памяти. Это она на протяжении всего процесса эволюции различных видов обеспечивала их способность приспосабливаться к изменениям окружающей среды: не падать с ветки во сне, копать подмерзшую почву, замечать тени хищных птиц в солнечный день.

Очевидно, однако, что два типа нейропластичности позволяют описать далеко не все изменения, которые происходят в нервных клетках и между ними на протяжении жизни. Картина мозга, похоже, так же сложна, как картина генетического кода: чем больше мы о нем узнаем, тем лучше понимаем, как мало нам в действительности известно. Пластичность позволяет мозгу приспосабливаться и развиваться, менять свою структуру, улучшать свои функции в любом возрасте и справляться с последствиями болезней и травм. Это результат одновременной совместной работы самых разных механизмов, законы которой нам еще только предстоит изучить.

Источник