Введение

Специализация некоторых когнитивных функций в одной стороне мозга, специализация функций между левым и правым полушариями мозга.

Латерализация функций мозга (или полушарное доминирование / латерализация) – это тенденция к тому, что некоторые нейронные функции или когнитивные процессы специализируются в одной из сторон мозга. Средняя продольная борозда разделяет человеческий мозг на два различных полушария, соединенных мозолистым телом. Хотя макроструктура обоих полушарий кажется почти идентичной, различный состав нейронных сетей обеспечивает специализированные функции, которые различаются в каждом полушарии. Латерализация мозговых структур основана на общих тенденциях, наблюдаемых у здоровых людей; однако существует множество исключений из каждого обобщения. Мозг каждого человека развивается по-своему, что приводит к уникальной латерализации у разных индивидуумов. Это отличается от специализации, поскольку латерализация относится только к разделению функции одной структуры между двумя полушариями. Специализацию легче наблюдать как тенденцию, поскольку она имеет более прочную антропологическую основу. Наиболее ярким примером установленной латерализации является область Брока и область Вернике, которые часто обнаруживаются исключительно в левом полушарии. Функциональная латерализация, такая как семантика, интонация, акцентирование и просодия, впоследствии была поставлена под сомнение и в значительной степени обнаружила нейронную основу в обоих полушариях. Другой пример заключается в том, что каждое полушарие мозга обычно представляет одну сторону тела. В мозжечке это та же сторона тела, но в переднем мозге – преимущественно противоположная.

Язык

Языковые функции, такие как грамматика, лексика и буквальное значение, обычно латерализованы в левом полушарии, особенно у правшей. В то время как речевая продукция латерализована в левом полушарии у до 90% правшей, у приблизительно 50% левшей она более билатеральна или даже латерализована в правом полушарии. Область Брока и область Вернике, связанные с производством и пониманием речи соответственно, располагаются в левом полушарии мозга примерно у 95% правшей, но лишь у 70% левшей. Правое полушарие отвечает за социальное взаимодействие, выражение сильных эмоций и обработку математической информации.

Сенсорная обработка

Обработка базовой сенсорной информации латерализуется за счет разделения на левую и правую стороны тела или пространство вокруг тела. В зрении примерно половина нейронов зрительного нерва от каждого глаза перекрещивается, чтобы проецироваться в противоположное полушарие, а другая половина – не перекрещивается, проецируясь в полушарие на той же стороне. Это означает, что левая часть зрительного поля в основном обрабатывается зрительной корой правого полушария и наоборот – правая часть зрительного поля обрабатывается зрительной корой левого полушария. В слухе около 90% нейронов слухового нерва от одного уха перекрещиваются, чтобы проецироваться в слуховую кору противоположного полушария. В тактильных ощущениях большинство нейронов от кожи перекрещиваются, проецируясь в соматосенсорную кору противоположного полушария. Благодаря этому функциональному разделению левой и правой сторон тела и окружающего пространства, обработка информации в сенсорных коре в целом идентична. То есть, обработка зрительных и слуховых стимулов, пространственные манипуляции, восприятие лиц и художественные способности представлены билатерально, в то время как точные вычисления и извлечение фактов связаны с левыми теменными областями, возможно, из-за их связи с языковой обработкой. Это привело британского психиатра Иэна МакГилкриста к мнению, что два полушария обладают различными системами ценностей: левое полушарие склонно сводить сложные вопросы, такие как этика, к правилам и измерениям, а правое полушарие – к целостному и метафорическому мышлению.

Клиническое значение

Депрессия связана с гиперактивным правым полушарием, что подтверждается данными об избирательном участии в "обработке негативных эмоций, пессимистических мыслей и неконструктивных стилей мышления", а также в процессах бдительности, возбуждения и саморефлексии. Левое полушарие при этом относительно гипоактивно и "особенно вовлечено в обработку приятных переживаний" и "в большей степени участвует в процессах принятия решений". Кроме того, "повреждения левого полушария приводят к тенденции к упущениям в ответах или к ошибкам, связанным с упущениями, а повреждения правого полушария – к тенденции к ошибкам, связанным с добавлением ложных ответов". Синдромы бредового искажения идентификации, редупликативная парамнезия и синдром Капграса также часто являются следствием поражений правого полушария.

Повреждение полушария

Повреждение правого или левого полушария, и возникающие вследствие этого дефициты, позволяют понять функцию поврежденной области. Существует доля правды в том, что некоторые функции мозга локализованы преимущественно в одном полушарии, а не в другом. Мы знаем это, в частности, благодаря тому, что утрачивается при инсульте, поражающем определенную часть мозга. Повреждение левого полушария оказывает значительное влияние на производство и восприятие языка. Повреждение или поражение правого полушария может приводить к отсутствию эмоциональной просодии или интонации в речи. Левое полушарие часто вовлечено в обработку деталей и восприятие, в то время как правое полушарие в основном отвечает за целостное восприятие и общую концепцию вещей. [1]

Повреждение правого полушария также серьезно влияет на понимание дискурса. У людей с повреждением правого полушария снижена способность к формированию выводов, пониманию и выражению основных идей, а также к управлению альтернативными значениями. Более того, речь людей с повреждением правого полушария часто бывает обрывистой и формальной, либо многословной и избыточной. У них также могут наблюдаться прагматические дефициты в ситуациях смены реплик, поддержания темы и использования общих знаний. Когда повреждение нарушает связи между областями мозга, могут развиваться альтернативные (косвенные) соединения для передачи информации между изолированными областями, несмотря на их неэффективность.

Афазия Броки

Афазия Броки – это специфический тип экспрессивной афазии, получившая свое название из-за афазии, возникающей в результате повреждения или поражения области Брока в головном мозге, которая наиболее часто располагается в левом нижнем лобном полушарии. Таким образом, афазия, развивающаяся из-за нарушения функции области Брока, является экспрессивной и неплавной. Она называется "неплавной" из-за трудностей, возникающих в связи с тем, что область Брока играет ключевую роль в произношении и порождении речи. Эта область контролирует некоторые моторные аспекты речевого производства и преобразования мыслей в слова, и поэтому поражения этой области приводят к специфической неплавной афазии.

Афазия Верника

Афазия Вернике – это результат повреждения области мозга, обычно расположенной в левом полушарии над сильвиевой щелью. Повреждение этой области вызывает преимущественно дефицит понимания речи. Хотя способность говорить бегло, с нормальной мелодической интонацией, сохранена, речь человека с афазией Вернике полна семантических ошибок и может казаться бессмысленной для слушателя. Для афазии Вернике характерны фонемические парафазии, неологизмы или жаргон. Еще одна особенность людей с афазией Вернике заключается в том, что они не проявляют обеспокоенности по поводу совершаемых ошибок.

Половые различия

В 19-м и в меньшей степени в 20-м веке считалось, что каждая половина мозга связана с определенным полом: левая – с мужественностью, а правая – с женственностью, и каждая половина могла функционировать независимо. Правая половина мозга рассматривалась как неполноценная и считалась преобладающей у женщин, дикарей, детей, преступников и душевнобольных. Наглядным примером этого в художественной литературе служит «Странная история доктора Джекилла и мистера Хайда» Роберта Луиса Стивенсона.

Брок

Одним из первых свидетельств латерализации функций мозга стало исследование французского врача Пьера Поля Брока, проведенное в 1861 году. Его исследование касалось пациента по прозвищу "Тан", страдавшего дефицитом речи (афазией); "тан" было одним из немногих слов, которые он мог произнести, поэтому он и получил такое прозвище. При вскрытии тела Тана Брока обнаружил сифилитическое поражение в левом полушарии мозга. Эта область мозга в левой лобной доле (область Брока) играет важную роль в производстве речи. Моторные нарушения в процессе речи, вызванные повреждением области Брока, известны как экспрессивная афазия. При клинической оценке этого типа афазии пациенты испытывают затруднения с формированием речи.

Верник

Немецкий врач Карл Вернике продолжил исследования Брока, изучая языковые дефициты, отличные от экспрессивной афазии. Вернике отметил, что не все дефициты касались произношения речи; некоторые были связаны с языком как таковым. Он обнаружил, что повреждение левой задне-верхней части височной извилины (область Вернике) вызывало дефицит понимания речи, а не дефицит речевой продукции, что получило название рецептивной афазии.

Образование изображений

Эти основополагающие работы по специализации полушарий были проведены на пациентах или вскрытых образцах мозга, что ставит вопрос о возможном влиянии патологии на полученные результаты. Новые методы позволяют проводить сравнение полушарий мозга у здоровых людей *in vivo*. Особенно важны магнитно-резонансная томография (МРТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) благодаря их высокому пространственному разрешению и способности визуализировать подкорковые структуры мозга.

Движение и ощущения

В 1940-х годах нейрохирург Уайлдер Пенфилд и его коллега-невролог Герберт Джаспер разработали технику картирования мозга, чтобы снизить побочные эффекты операций по лечению эпилепсии. Они стимулировали моторную и соматосенсорную кору мозга слабыми электрическими токами для активации отдельных областей мозга. Они обнаружили, что стимуляция моторной коры одного полушария вызывает сокращение мышц на противоположной стороне тела. Более того, функциональная карта моторной и сенсорной коры в значительной степени одинакова у разных людей; результатом стали знаменитые изображения моторного и сенсорного гомункулусов, созданные Пенфилдом и Джаспером.

Пациенты с расколом мозга

Исследования Майкла Газзаниги и Роджера Вулкотта Сперри в 1960-х годах на пациентах с расколом мозга привели к еще большему пониманию функциональной латерализации. Пациенты с расколом мозга – это пациенты, перенесшие корпус каллозотомию (обычно как лечение тяжелой эпилепсии), то есть рассечение значительной части мозолистого тела. Мозолистое тело соединяет два полушария мозга и обеспечивает их взаимодействие. Когда эти связи прерываются, способность полушарий общаться друг с другом снижается. Это привело к множеству интересных поведенческих явлений, которые позволили Газзаниге и Сперри изучить вклад каждого полушария в различные когнитивные и перцептивные процессы. Одним из их основных выводов было то, что правое полушарие способно к элементарной обработке языка, но часто лишено лексических и грамматических навыков. Эран Зайдель также изучал таких пациентов и обнаружил некоторые свидетельства наличия у правого полушария хотя бы некоторой синтаксической способности. Язык локализован преимущественно в левом полушарии. Хотя левое полушарие оказалось более оптимизированным для языка, правое полушарие способно воспринимать эмоции, такие как сарказм, и выражать просодию в речи. По словам Шеппарда и Хиллис, «Правое полушарие критически важно для восприятия сарказма (Дэвис и др., 2016), интеграции контекста, необходимого для понимания метафор, умозаключений и юмора, а также для распознавания и выражения аффективной или эмоциональной просодии – изменений в высоте, ритме, темпе и громкости, передающих эмоции». В одном из экспериментов, проведенных Газзанигой, пациент мужского пола с расколом мозга сидел перед экраном компьютера, на котором по обе стороны отображались слова и изображения, а зрительные стимулы направлялись в правое или левое зрительное поле, и, соответственно, в левое или правое полушарие мозга. Было замечено, что если пациенту предъявляли изображение в левом зрительном поле (правому полушарию), он сообщал, что ничего не видит. Однако, ощупывая предметы, он мог точно определить нужный объект, несмотря на неспособность описать увиденное.

Дополнительные ресурсы

Джилл Болт Тейлор (2008). Мой инсайт об инсульте. Викинг: США. 0670020745. Ocklenburg, S. & Güntürkün, O. (2024). Латерализованный мозг. Нейробиология и эволюция полушарных асимметрий. Второе издание. Academic Press. ISBN 978 0 323 99737 9 (https://www.sciencedirect.com/book/9780323997379/the-lateralized-brain)