Функциональные возможности изолированных полушарий

В начале 60-х годов ХХ столетия нейрохирурги Фогель и Богин (Vogel P.J., Bogen J.E.) решились на проведение комиссуротомии у больных, страдающих тяжёлыми формами эпилепсии. Хирургическое лечение оказалось эффективным, а его последствия сводились к тому, что в первые недели после операции у пациентов бывали рассогласованные действия рук: одной рукой, например, больной застёгивал пуговицу, а другой пытался её расстегнуть. Выздоравливающих пациентов взялись исследовать Роджер Сперри и Майкл Газзанига (Gazzaniga M.S.), создав для этого специальные тесты, предусматривающие введение информации в каждое полушарие раздельно с последующей оценкой деятельности левого и правого полушария.

Большая часть исследований была проведена с помощью тахистоскопии - метода раздельного введения зрительной информации в каждое из полушарий (Рис. 14.7). Для этого испытуемому предлагают смотреть на точку в центре расположенного перед ним экрана. На левую и правую половины экрана проецируют изображения легко узнаваемых предметов (ключ, кольцо, ножницы, карандаш, вилка, яблоко и т.п.) или слова, обозначающие названия этих предметов. Изображение сохраняется на протяжении короткого временного промежутка - 0, 1 секунды, поэтому испытуемый не успевает перевести взгляд в какую-либо сторону, для этого ему понадобилось бы около 0, 2 секунды. При таких условиях зрительные сигналы из левой половины зрительного поля обрабатываются только правым полушарием, а из правой половины - левым. Кроме этого, испытуемому предлагают правой или левой рукой на ощупь выбрать из нескольких предметов тот, что был предъявлен в левом или правом зрительном поле. Предметы, из которых испытуемый выбирает нужный, скрыты от него ширмой.

Если в правом поле зрения появлялось изображение какого-либо предмета или обозначающее его слово, то испытуемый мог этот предмет назвать, предъявленное слово - прочитать, а затем на ощупь выбрать среди нескольких именно этот предмет правой рукой. Он был также способен назвать предмет, который ему давали в правую руку. Всё это означает, что левое полушарие справляется с поставленной задачей точно так же, как и нерасщеплённый мозг здоровых людей.

Если же изображение предмета появляется в левом зрительном поле, то испытуемый может выбрать его левой рукой, но не в состоянии его назвать, как и не способен прочитать слово или назвать цифры, проецируемые в левое зрительное поле. Обычно пациенты говорили, что ничего не видели или же наугад называли какое-нибудь слово. Люди с сохранённым мозолистым телом при подобных исследованиях могут называть предметы и читать демонстрируемые им слова независимо от того, в каком поле зрения они появляются, поскольку их полушария через мозолистое тело обмениваются информацией. На основании ранних тахистоскопических исследований был сделан вывод о том, что каждое полушарие способно действовать независимо, а разница между ними состоит в том, что одно из них, левое, обеспечивает владение речью, тогда как правое этого сделать не может.

Окончательной уверенности в этом выводе не было из-за самой процедуры исследований, при которой ввод информации ограничивался лишь 0, 1 секунды, поскольку при более длительной экспозиции испытуемые переводили глаза и могли благодаря этому получать предъявляемую информацию в оба полушария. В 1975 году этот временной барьер был преодолён с помощью т.н. Z-линзы, сконструированной Зайделем (Zaidel E.). Применённая линза преломляла световые лучи так, что они всегда попадали на наружную (височную) сторону сетчатки, следовательно, вся зрительная информация без перекреста поступала только в одно полушарие. Благодаря Z-линзе появилась возможность увеличить время экспозиции стимулов, что, в свою очередь, позволило выполнить ряд важных экспериментов, уточнивших и расширивших представления о деятельности каждого из полушарий мозга.

Удалось выяснить, что правое полушарие может понимать относительно простые слова. Если испытуемому показывали для обработки в правом полушарии слово D-O-G (собака) или A-P-P-L-E (яблоко), то после этого он правильно выбирал из предъявленных предметов игрушечную собачку или яблоко. Значительно хуже оказались возможности правого полушария в понимании глаголов, однако ни в лучшем, ни в худшем варианте само слово никогда не произносилось. Был сделан вывод о способности правого полушария перерабатывать простую лингвистическую информацию и об отсутствии у него способности обеспечивать языковый выход. Однако в других видах деятельности, например, в формировании пространственного ощущения правое полушарие действовало эффективнее, чем левое. Следовательно, правое полушарие нельзя было считать лишь копией левого минус речевая деятельность.

14.6.2. Выявление функций неразделённых полушарий

После кратковременной наркотизации только одного из полушарий (путём введения амитала натрия в левую или правую сонную артерию) можно определить, в каком из них расположены центры речи (Справка 14.5). Приблизительно у 96% правшей речевые центры находятся в левом полушарии и только у 4% - в правом, однако и у большинства левшей, приблизительно у 70%, речевые центры также находятся в левом полушарии и лишь у 15% левшей - в правом, а ещё у 15% - в обоих полушариях. Если в левое и правое ухо через стереофонические наушники поступает различающаяся речевая информация (произносимые диктором слова или числа), то правши в большинстве случаев лучше воспринимают информацию, поступившую в правое ухо. Этот феномен получил название «эффекта правого уха», который принято объяснять более эффективным проведением информации в левое «речевое» полушарие от контрлатерального уха.

На функциональную специализацию регионов мозга указывает уровень их функциональной активности во время речевой деятельности. Так, например, при чтении вслух функционально активны речевые центры доминантного левого полушария, что удалось обнаружить с помощью позитронно-эмиссионнойтомографии (ПЭТ) и ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). При проведении ПЭТ в сонную артерию вводят меченую короткоживущим изотопом фтора 2-дезоксиглюкозу, которая включается в обменные процессы наиболее активных нейронов. Её присутствие в функционально активных участках мозга можно зарегистрировать по радиомаркеру с помощью компьютерной томографии. Другой вариант ПЭТ основан на том, что чем активнее функционируют нейроны, тем большим становится кровоток в этом регионе, а для оценки кровотока вводят помеченную короткоживущим изотопом (кислород-15) воду. Поскольку применяемые при ПЭТ изотопы существуют очень недолго, их надо получать непосредственно перед проведением исследования с помощью циклотрона, что делает всю процедуру ПЭТ очень дорогой. В отличие от ПЭТ исследование с помощью ЯМР не требует предварительной инъекции пациенту. Оно регистрирует электромагнитное излучение, возникающее в связи с влиянием внешнего магнитного поля на вращающиеся ядра атомов, например, ядра атома водорода в составе воды. Электромагнитное излучение можно регистрировать в любой плоскости и на этой основе получать представление о пространственной характеристике слоя толщиной 5-10 мм. При повышенном потреблении нейронами кислорода картина ЯМР характерным способом изменяется, что и представляет основу для применения этого метода с целью определения функциональной активности отдельных регионов мозга.