Півкулі головного мозку

1.2 Деякі факти з історії вивчення  функціональної асиметрії мозку.

 Упродовж відносно короткої історії досліджень людського мозку учені не раз зверталися до питань про функції різних його частин. Найяскравіше це проявилося в спробах розподілу психічних функцій людини відповідно до очевидного анатомічного поділу мозку на праву та ліву половини.

Першим, хто висловив припущення про те, що мозок не є однорідною масою і що центри різних функцій можуть бути локалізовані в різних ділянках мозку, був німецький анатом Ф. Галль [152,153]. Він вважав, що здатність до мови локалізована в лобних частках мозку. На думку Галля, форма черепа відображає будову мозкової тканини, що лежить під ним, і особливості розвитку мозку кожної людини можуть бути визначені шляхом ретельного вивчення гуль на його голові.

У наукових колах того часу (ХIХ століття) Галля вважали шарлатаном, оскільки достовірних підтверджень його теорії не було. Проте основна ідея про те, що різні функції контролюються різними ділянками мозку, знайшла багатьох послідовників.

У 1836 р. нікому невідомий сільський лікар Марк Дакс виступив з невеликою доповіддю на засіданні медичного суспільства в Монпелье (Франція). Ця доповідь була першим та єдиним науковим повідомленням Дакса. Впродовж своєї довгої служби в якості практикуючого лікаря Дакс бачив безліч хворих, що страждали втратою мови, - стану, що виникає в результаті ушкодження мозку та відомого фахівцям під назвою «афазія». Це спостереження було не новим. Ще древні греки писали про несподівано виникаючу втрату здатності говорити.  Дакс зрозумів, що між втратою мови та ушкодженням однієї з півкуль мозку, мабуть, існує зв'язок. Він виявив ознаки ушкодження лівої півкулі мозку у  40 людей, що спостерігалися ним, у хворих відмічалась  втрата мови, а випадків афазії при ураженні правої півкулі йому виявити не вдалося. У своїй доповіді на засіданні медичного суспільства Дакс узагальнив свої  спостереження і зробив наступні висновки: кожна половина мозку контролює свої, специфічні функції; мова контролюється лівою півкулею [60].

Його доповідь не мала ніякого успіху та незабаром була забута, а через рік Дакс помер, не підозрюючи про те, що його робота передбачила одну з найцікавіших областей наукових досліджень другої половини ХХ століття.

Французький професор доктор медицини Ж. Буйоне не вірив у спеціалізацію мозкових структур та  запропонував тому, хто доставить йому хворого з ушкодженням лобних часток мозку, що не супроводжується втратою мови, 500 франків, а це була значна сума.         

 У 1861 р. на  засіданні суспільства антропологів зять Буйоне  Е. Обуртен повторив твердження про те, що центр, контролюючий мову, знаходиться в лобних частках мозку. Його слова справили дуже велике враження на молодого хірурга П. Брока, що був присутнім на засіданні. Всього за декілька днів до цього в лікарню, де працював Брока, поступив пацієнт, який багато років страждав втратою мови та правобічним паралічем (геміплегією). Брока запропонував Обуртену разом оглянути хворого. Через два дні після огляду хворий помер, а Брока отримав можливість провести посмертне дослідження мозку. Це дослідження виразно показало, що у лівій лобній долі знаходилося вогнище ушкодження. Брока продемонстрував препарат на засіданні суспільства та розповів про отримані дані. Через декілька місяців їм була зроблена ще одна доповідь, в якій він представив аналогічний першому клінічний випадок. Доповідь викликала бурхливі дебати. Критиці піддавалося не лише саме відкриття, але й термінологія, запропонована Брока. Проте, Брока продовжував відстоювати свою ідею, знаходив все нові й нові підтвердження локалізації центру мови у лівій лобній долі мозку. Ця зона отримала назву зони Брока.

Через десять років після публікації перших спостережень Брока концепція, відома в наші дні як концепція домінантності півкуль, стала основною точкою зору про міжпівкульні відносини [23,62]. Трохи пізніше, в 1868 р., Дж. Джексон висунув ідею про "провідну" півкулю. Він вважав, що "ведучою" є ліва півкуля мозку, а правій відводилася допоміжна роль [31].

У 1870 р. німецький невролог К. Вернике зробив надзвичайно важливе відкриття - ушкодження задньої частини скроневої долі лівої півкулі може викликати погіршення у розумінні мови. Його ім'ям відтоді називається ця зона мозку. Ще одним свідоцтвом того, що ліва півкуля має функції, відмінні від правої, стала робота Г. Ліпмана на тему дисфункції, відомій під назвою «апраксія». Апраксія визначається як нездатність виконувати цілеспрямовані рухи. Хворий з апраксією може у звичній ситуації виконувати звичайні дії, але продемонструвати аналогічні дії на прохання, в неординарних умовах не може [12,61]. Ліпман показав, що хоча такі порушення не обумовлені загальною здатністю розуміти мову, вони пов'язані з ушкодженням лівої півкулі. Він зробив висновок, що ліва півкуля керує як мовою, так і "цілеспрямованими" рухами, але ці два процеси контролюються різними зонами лівої півкулі мозку [12].

У вивченні проблеми функціональної асиметрії мозкових функцій (латералізації) відкривалися нові напрями. Правило Брока добре пояснювало зв'язок між ураженням лівої півкулі мозку та афазією у праворуких [45,47]. Ліворукі ж, як виявилося, утворюють дві групи: у перших центри мови розташовані у півкулі, протилежній до провідної руки (як передбачав Брока), у представників іншої групи мовні функції локалізувалися у лівій півкулі. Існування другої групи було відкрите в результаті спостереження за ліворукими хворими, у яких афазія виникла внаслідок ушкодження лівої півкулі. Ці випадки, названі перехресною афазією, були уперше описані в 1899 р. Бромвелом. Вони досить яскраво демонструють, що у плані функціональної організації ліворукість не завжди є простою протилежністю праворукості. 

У вітчизняній неврології питанням функціональної асиметрії мозку були присвячені дослідження одного з основоположників цього напряму медицини  в Росії  Олексія Яковича Кожевнікова (1836-1902), творця московської наукової неврологічної  школи. Одна з форм кортикальной епілепсії названа його ім'ям. У його роботах також показаний зв'язок порушень мови у правшів з ураженням лівої півкулі (1880-1881.) [16,23]. Не можна не згадати й ім'я одного з видатних російських психологів - Бориса Герасимовича Анань`єва (1907-1972), який став новатором у постановці та розробці проблеми білатеральної організації мозкових функцій, уперше запропонував підхід до вивчення цього питання за принципом симетрія-асиметрія.  

У наступні роки дослідження функціональної міжпівкульної асиметрії доповнилися новими відкриттями. У їх числі слід згадати про два високоспеціалізовані нейрохірургічні методи, які були розроблені у 1930-40-і роки.

На початку 30-х рр. У. Пенфілд та його колеги в Інституті неврології в Монреалі уперше застосували для лікування епілепсії [52], стійкої до  лікарського лікування, операцію видалення ділянки мозку, в якій зароджується патологічна електрична активність [85,92]. Для того, щоб зменшити вірогідність ушкодження центрів, що контролюють мовні функції, в результаті таких операцій, необхідно було точно визначити локалізацію цих центрів. Зіткнувшись з проблемою післяопераційних ускладнень, Пенфілд та його колеги розробили методику, що дозволяє картувати ці області мозку за допомогою прямого подразнення мозку електричним струмом  під час операції. При проведенні процедури картування мовних ділянок за допомогою електричного подразнення, хворий та хірург відокремлені один від одного навісом, спорудженим з хірургічних простирадл. Третя особа, що виконує роль спостерігача, сидить під навісом разом з хворим. Коли електрод прикладають до ділянки мозку, яка в нормі відповідає за мовну функцію, хворий втрачає здатність говорити.  Це порушення має назву афазичної зупинки. Під час цієї процедури хворий знаходиться у свідомості. Картування займає не більше 15 хвилин.

Інший тест, названий на ім'я його автора, тестом Дж.Вада, має велике значення для вивчення розподілу функцій між півкулями [102]. Суть його полягає в тимчасовому наркозі кожної з півкуль, що викликається в різні дні до операції для того, щоб нейрохірург міг точно визначити  півкулю, яка контролює мову у даного хворого. Відомо, що кожна півкуля мозку забезпечується кров`ю з сонної артерії відповідної сторони. Таким чином, амітал-натрій (снодійне) введений, наприклад, у праву сонну артерію, потрапляє у праву півкулю. Якщо препарат введений на боці півкулі, що контролює мову у  хворого, то пацієнт залишається безмовним впродовж 2-5 хвилин, якщо ж на іншій стороні – мовна функція поновлюється через декілька секунд (мал. 1).

В результаті досліджень Дж.Вада встановив, що більш ніж у 95% праворуких, що не мали ранніх ушкоджень мозку, мова та мовні функції контролюються лівою півкулею. У інших мова контролювалася правою півкулею [126]. Всупереч правилу Брока, у більшості ліворуких також виявляли розташування мовних центрів в лівій півкулі, але їх було менше, ніж серед праворуких (близько 70%). Приблизно у 15% ліворуких мовні центри знаходилися у правій півкулі, а у тих, що залишилися (близько 15%) виявлялися ознаки двобічного контролю мови(за Блумом та інші, 1988) [33,34].

  З'явилися ще в ХІХ ст. судження, що заперечували другорядність, підлеглість правої півкулі, отримали своє експериментальне підтвердження при вивченні патології мозку, функцій нормального мозку та мозку тварин. Накопичення фактів привело до формулювання головної ідеї, докорінно відмінної від лівопівкульної вийнятковості. Кожна півкуля є ведучою (домінантною) у «своїх» функціях по забезпеченню певних психічних процесів. У 1981 р. Р. Сперрі була вручена Нобелівська премія за відкриття функціональної латералізації півкуль мозку, кожна півкуля виконує свої специфічні функції.

Отже, до середини двадцятого століття наука мала у розпорядженні досить велику кількість даних, теорій та гіпотез в області вивчення функціональної міжпівкульної асиметрії, які стали основою сучасних уявлень про взаємини між півкулями та базою для подальших досліджень.  Відома гіпотеза К. Сагана (1977), згідно якої найбільш творче створення культури - правові та етичні системи, мистецтво і музика, наука і техніка - є результатом саме спільної роботи правої та лівої півкуль. Саган навіть припускає, що людська культура є функцією мозолистого тіла (цит. за Спрингером, Дейчом, 1983) [35,58].

Дві півкулі - один мозок.

Вивчення специфічних півкульних функцій у хворих з розщепленим мозком дозволяє дещо дізнатися про роль кожної з півкуль в інтактному мозку. Крім того, проводяться експериментальні дослідження півкульних функцій у здорових людей. Як вважають, в експериментах з тахістоскопом на здорових випробовуваних швидша реакція на сигнали, що йдуть від лівої частини зорового поля, показує, що права півкуля краще оснащена для переробки представленого матеріалу, а швидша реакція на сигнали від правої частини зорового поля говорить про перевагу лівої півкулі [19,23,34]. Інший тест, якому часто піддають здорових випробовуваних, - це бінауральний слуховий тест, коли в обидва вуха одночасно поступають різні слухові подразники, а випробовуваних просять повідомити, що вони чують. Якщо точніше повідомлення торкається інформації, що поступила в ліве вухо, це рахують ознакою переваги правої півкулі у переробці цих сигналів, та навпаки [51,58,83].

Результати подібних досліджень показують, що ліва півкуля, мабуть, має деякі переваги при сприйнятті звуків мови, навіть при пред'явленні в перевернутій послідовності [44]. Висновки про будь-які переваги правої півкулі менш визначені.

Проте надійність таких результатів викликає сумніви: при повторному тестуванні одного й того ж випробовуваного вони не завжди виходять однаковими. Наприклад, у людей зі встановленою раніше перевагою правого вуха при сприйнятті бінауральної мови, що пред'являється, через тиждень може виявитися перевага лівого вуха у таких же тестах.

Як можна пояснити подібну мінливість? Джері Леві, відомий фахівець в області півкульних функцій, вважає, що "активація тієї чи іншої півкулі залежить не від її реальних здібностей або навіть не від використаної нею у даному випадку стратегії переробки інформації, а швидше від того, що, на його думку, вона може зробити" (Levy, 1976) [17]. Інакше кажучи, людина з неушкодженими зв'язками між двома півкулями при необхідності вирішити якесь завдання вибирає певну стратегію[35,39]. Він може, наприклад, сконцентрувати свою увагу на звуках, що поступають у те або інше вухо, або обрати стратегію, що має за основу зорові образи, а не просто на переробку вербальної інформації. Наприклад, щоб запам'ятати пару слів "кабан-валіза", можна кілька разів повторити їх в думці (активація лівої півкулі), а можна подумки уявити собі свиню, що несе валізу (активація правої півкулі) [24,32].

Дві мозкові півкулі дійсно мають спеціалізовані функції, але в інтактному мозку вони працюють разом, обумовлюючи вражаючу пристосованість людини і його незвичайні здібності до рішення завдань [32,81,83]. У зв'язку з особливим інтересом до функцій різних півкуль у деяких нейробіологів виникло питання, чи немає якихось анатомічних або фізіологічних відмінностей між півкулями, які дозволяли б пояснити їх спеціалізацію [102,106,116]. До недавнього часу вважалося, що дві півкулі анатомічно ідентичні. Проте дослідження, проведені в останні два десятиліття, показали, що це не зовсім так.