Латерализация функций мозга — это представление о том, что отдельные области мозга выполняют определенные функции.
Например, считается, что различные области мозга отвечают за управление речью, формирование воспоминаний и совершение движений.
Если повреждается определенная область мозга, функция, связанная с этой областью, также будет затронута.
Это противоречит целостной теории мозга, согласно которой все части мозга вовлечены в обработку мыслей и действий.
Левое полушарие, правое полушарие
Человеческий мозг разделен на два полушария, правое и левое. Они оба соединены вместе мозолистым телом, пучком нервных волокон, который расположен в середине мозга.
Латерализация полушарий — это идея о том, что каждое полушарие отвечает за разные функции. Каждая из этих функций локализована либо с правой, либо с левой стороны.
Левое полушарие связано с языковыми функциями, такими как формулирование грамматики и словарного запаса, и содержит различные языковые центры (область Брока и Вернике).
Правое полушарие связано с большим количеством зрительно-пространственных функций, таких как визуализация, восприятие глубины и пространственная навигация. Эти левые и правые функции присущи большинству людей, особенно правшам.
Мозг содержит такие области коры, как зрительная, моторная и соматосенсорная. Все эти зоны коры являются контралатеральными, что означает, что каждое полушарие контролирует противоположную сторону тела.
Например, моторная кора в левом полушарии контролирует движения мышц правой руки и ноги. Аналогично, повреждение правой затылочной доли (ответственной за зрение) может привести к потере зрения в левом поле зрения.
Латерализация языка
Латерализация полушарий — это идея о том, что оба полушария функционально различны и что определенные психические процессы и поведение в основном контролируются одним полушарием, а не другим.
Имеются свидетельства некоторой специализации функций, главным образом в отношении различий в языковых способностях. Однако, помимо этого, обнаруженные различия были незначительными. Что мы точно знаем, так это то, что левое полушарие контролирует правую половину тела, а правое полушарие контролирует левую половину тела.
Область Брока
Поль Брока был французским врачом и одним из первых сторонников идей латерализации функций мозга. В 1861 году Брока встретил пациента, которого он называл ‘Тан’.
В то время было много споров о том, имела ли место локализация функций внутри мозга или при выполнении каждой функции использовался весь мозг.
Брока описал пациента «Тан», которого назвали так из-за того, что это было единственное слово, которое они могли произнести. Часто этот пациент повторял слово дважды, говоря ‘Тан-тан’.
Когда ‘Тан’ умер, вскрытие его мозга показало, что была повреждена часть его левой лобной коры. Брока обнаружил, что у других пациентов с аналогичными проблемами загара была повреждена та же область.
Был сделан вывод, что повреждение этой области, впоследствии получившей название ‘область Брока’, было причиной языковых проблем Тана. Считается, что область Брока расположена в части нижней лобной извилины в лобной доле, с левой стороны у большинства людей.
Это исследование в значительной степени подтверждает мнение о том, что роль языковой функции локализована в левом полушарии мозга.
Было обнаружено, что область Брока связана с множеством языковых функций, включая понимание языка и способность произносить слова.
Эта область также связана со слушанием, поскольку для понимания слов требуется произносить их в уме. Также было предложено проявлять активность во время планирования, инициирования и понимания чужого движения.
Область Брока может также содержать зеркальные нейроны, поскольку эта область, по-видимому, участвует в наблюдении за людьми и подражании им (Amunts & Hari, 2005).
Термин «Афазия Брока» использовался для описания состояния Тана и других пациентов Брока. Люди, у которых повреждена область Брока, как правило, перенесли травму головного мозга (например, в результате инсульта), которая затем затрагивает эту языковую область.
Основным симптомом афазии Брока является дефицит выработки устной и письменной речи. Человек с повреждением этой области, скорее всего, не сможет произносить слова или составлять связное предложение.
Речь в ненормальном тоне или ритме также может быть симптомом этого повреждения, равно как и повторяющаяся речь, неупорядоченная грамматика и неупорядоченная структура отдельных слов.
Наконец, повреждение также может привести к транскортикальной моторной афазии, что означает, что речь не является беглой и часто ограничивается двумя словами одновременно.
Область Вернике
Через несколько лет после открытий Брока, в 1876 году, немецкий невролог Карл Вернике определил еще одну область мозга, связанную с речью.
Вернике определил, что некоторые из его пациентов могли говорить, но не были способны фактически понимать язык. При исследовании мозга этих пациентов было выявлено, что имелись повреждения на стыке верхней височной доли в левом полушарии.
Эта область была названа областью Вернике и описывалась как область, где понимаются услышанные и увиденные слова, а также выбираются слова для артикуляции.
Эта область также работает совместно с областью Брока. Область Вернике понимает язык и выбирает слова, которые затем отправляются в область Брока для артикуляции.
Область Вернике содержит двигательные нейроны, участвующие в понимании речи, и окружена областью, называемой территорией Гешвинда.
Когда человек слышит слова, область Вернике связывает звуки с их значением, чему, как полагают, помогают нейроны на территории Гешвинда, комбинируя множество различных свойств слов (таких как звук и значение) для обеспечения более полного понимания.
Однако, когда человек говорит, этот процесс происходит в обратном направлении, поскольку область Вернике найдет правильные слова, соответствующие мыслям, которые должны быть выражены.
Термин «Афазия Вернике» был введен для описания повреждения области Вернике. Часто считается, что это повреждение вызвано травмой головы или болезнью.
У людей, страдающих афазией Вернике, могут наблюдаться такие симптомы, как неспособность понимать разговорную речь и использование в речи неподходящих слов.
Их предложения могут не иметь смысла. Они могут повторять слова, составлять бессмысленные слова или составлять предложения, лишенные смысла.
В большинстве случаев люди с афазией Вернике часто говорят бегло, по сравнению с афазией Брока, при которой речь не является беглой или прерывистой.
Некоторые пациенты могут даже не осознавать, что у них проблемы с речью, и будут считать, что говорят нормально.
Научные исследования
Расщепленные мозги
Два полушария мозга соединены вместе мозолистым телом, толстым пучком миллионов нервных волокон.
В качестве устаревшего метода лечения тяжелой эпилепсии было разрезано мозолистое тело, что означало прекращение связей между двумя полушариями.
Люди, которые подвергаются этой процедуре, известны как пациенты с расщепленным мозгом. В 1960-х годах нейробиолог Роджер Сперри проводил эксперименты на этих пациентах с расщепленным мозгом, чтобы проверить, была ли локализация функций в полушариях.
Сперри провел множество экспериментов с разделенным мозгом, одним из которых был ‘эксперимент с разделенным полем’. Примером этого эксперимента может быть проецирование слов в правое и левое поля зрения, в то время как один глаз закрыт, чтобы проверить, могут ли пациенты произнести слово.
Они обнаружили, что пациенты могли произносить слово, представленное в правом поле зрения, которое контролируется левым полушарием и содержит языковые центры. Слова, представленные с левой стороны, контролируемые правым полушарием, не могли быть произнесены.
Однако вместо этого пациенты могли бы нарисовать слово, которое было показано с левой стороны, или взять в руки объект, обозначенный словом, из-за того, что правое полушарие способно контролировать моторные движения левой руки.
Когда пациентов спросили, почему они выбирали или рисовали объекты, они не смогли ответить, предположив, что правое полушарие (у большинства людей) работает бессознательно, хотя содержащаяся в нем информация может влиять на поведение.
В другом исследовании Газзаниги (1983) был проведен аналогичный эксперимент, но использовались лица, спроецированные в оба поля зрения. Было обнаружено, что лица в левом поле зрения, таким образом, проецирующиеся в правое полушарие, распознавались, но не через правое поле зрения в левое полушарие.
Это демонстрирует, что правое полушарие может лучше распознавать лица в целом.
Латерализация языка
Хотя известно, что латерализация языковых функций у большинства людей происходит в левом полушарии, эта латерализация может зависеть от личных особенностей.
Шафларски и др. (2002) использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (ФМРТ) у лиц с доминирующей левой рукой при выполнении ими языковых и неязыковых задач.
С помощью ФМРТ было обнаружено, что у участников была большая активация в правом полушарии, что свидетельствует о типичном языковом доминировании.
Возникает вопрос о том, происходит ли латерализация языковой функции с рождения или эта латерализация развивается со временем.
Олулейд и др. (2020) стремились изучить латерализацию языкового развития с помощью МРТ у детей и взрослых, выполняющих языковые задания.
Исследователи обнаружили, что у самых маленьких детей (в возрасте 4-6 лет) активировалось левое и правое полушария, поэтому язык не был латерализован в одно полушарие.
Они также обнаружили, что правосторонняя активация значительно снижалась с возрастом, причем более чем у 60% взрослых отсутствовала какая-либо значительная правосторонняя активация.
Это исследование предполагает, что латерализация языка, преимущественно левого полушария, развивается со временем в детстве.
Латерализация эмоций
Обзор литературы, исследующей латерализацию эмоций в мозге, показал, что левое и правое полушария выполняют разные функции в отношении эмоций (Silberman & Weingartner, 1986).
Было высказано предположение, что правое полушарие лучше контролирует эмоциональные проявления и распознает эмоции и связано с ощущением негативных эмоций.
В то время как левое полушарие специализировалось на работе с положительными эмоциями. Это подразумевало, что различные функции эмоций латерализованы в каждом полушарии.
В подтверждение этой точки зрения другое исследование показало, что пациенты, перенесшие травму левой лобной доли, особенно префронтальной коры, в результате испытывали депрессию (Paradiso et al., 1999).
Аналогично, было обнаружено, что пациенты, у которых были повреждены правые лобные доли, с большей вероятностью проявляли признаки неуместной жизнерадостности и мании (Starkstein et al., 1989).
Это подтверждает идею о том, что левое полушарие латерализовано к положительным эмоциям, в то время как правое латерализовано к отрицательным.
Гендерные различия
Существует несколько исследований, которые подтверждают идею о том, что существуют различия в латерализации функций в мозге мужчин и женщин.
Томази и Волков (2012) обнаружили, что у мужчин наблюдается повышенная латерализация связей справа в областях височной, лобной и затылочной коры. Напротив, у женщин наблюдалась повышенная латерализация связей слева в левой лобной коре.
Предполагается, что различия в латерализации мозга мужчин и женщин могут лежать в основе некоторых типичных гендерных различий в когнитивных стилях.
Например, типичное языковое преимущество женщин перед мужчинами может отражать повышенную латерализацию языковых областей влево. Напротив, типичное преимущество мужчин в зрительно-пространственных навыках может отражать повышенную латерализацию правосторонних зрительно-пространственных областей (Клементс и др., 2006).
Ребер и Транель (2017) рассмотрели исследования различий в мозге у мужчин и женщин. Они обнаружили множество свидетельств различий, связанных с полом, в области мозга, называемой вентрально-медиальной префронтальной корой (vmPFC), области, связанной с принятием решений и эмоциями.
Транель и др. (2002) обнаружили, что пациенты мужского пола с повреждением правого vmPFC демонстрировали дефицит социальных, эмоциональных навыков и навыков принятия решений, чем пациенты с повреждением левой стороны.
Однако единственная пациентка с повреждением vmPFC справа продемонстрировала меньший дефицит во всех поведенческих категориях. Эти данные подразумевают, что латерализация высших когнитивных функций зависит от пола индивидуума.
Финеас Гейдж (1848)
Теория локализации мозга подтверждается известным примером Финеаса Гейджа (1848), который был американским мастером железнодорожного строительства. Во время несчастного случая большой железный прут полностью прошел через его голову, разрушив большую часть левой лобной доли его мозга.
Он пережил аварию, но его личность изменилась; он стал нестабильным и, как сообщается, не смог удержаться на работе. Это подтверждает теорию локализации функций, поскольку показывает, что контроль за социальным поведением находится в лобной коре.
Список литературы
Клементс А. М., Римродт С. Л., Абель Дж. Р., Бланкнер Дж. Г., Мостофски С. Х., Пекар Дж. Дж., Денкла М. Б. и Каттинг Л. Е. (2006). Половые различия в латеральности речи и зрительно-пространственной обработки мозга. Мозг и язык, 98 (2), 150-158.
Газзанига, М. С., и Смайли, К. С. (1983). Распознавание лиц и асимметрия мозга: ключи к основным механизмам. Анналы неврологии: Официальный журнал Американской неврологической ассоциации и Общества детской неврологии, 13 (5), 536-540.
Олулад, О. А., Сейделл-Гринвальд, А., Чемберс, К. Э., Туркелтауб, П. Е., Дромерик, А. В., Берл, М. М., Гайяр, У. Д. и Ньюпорт, Э. Л. (2020). Нейронная основа развития языка: изменения в латерализации с возрастом. Труды Национальной академии наук, 117 (38), 23477-23483.
Парадизо С., Джонсон Д. Л., Андреасен Н.К., О’Лири Д. С., Уоткинс Г. Л., Боулз Понто Л. Л. и Хичва Р. Д. (1999). Изменения мозгового кровотока, связанные с отнесением эмоциональной значимости к приятным, неприятным и нейтральным визуальным стимулам в ПЭТ-исследовании нормальных субъектов. Американский журнал психиатрии, 156 (10), 1618-1629.
Ребер Дж. и Транел Д. (2017). Половые различия в функциональной латерализации эмоций и принятия решений в человеческом мозге. Журнал нейробиологических исследований, 95 (1-2), 270-278.
Silberman, E. K., & Weingartner, H. (1986). Латерализация функций полушарий, связанных с эмоциями. Мозг и познание, 5 (3), 322-353.
Сперри Р. У. (1967). Подход с разделением мозга к проблемам обучения. Неврология.
Старкштейн С. Э., Робинсон Р. Г., Хониг М. А., Парих Р. М., Джозелин Дж. и Прайс Т. Р. (1989). Изменения настроения после поражений правого полушария. Британский журнал психиатрии, 155 (1), 79-85.
Шафларски Дж. П., Биндер Дж. Р., Поссинг Э. Т., Маккирнан К. А., Уорд Б. Д. и Хаммеке Т. А. (2002). Латерализация языка у левшей и лиц с обеими руками: данные МРТ. Неврология, 59 (2), 238-244.
Томази, Д., & Волков, Н. Д. (2012). Латеральные паттерны функциональной связности мозга: гендерные эффекты. Кора головного мозга, 22 (6), 1455-1462.
Транел Д., Бечара А. и Денбург Н. Л. (2002). Асимметричные функциональные роли правой и левой вентромедиальной префронтальной коры в социальном поведении, принятии решений и обработке эмоций. Кора головного мозга, 38 (4), 589-612.
