ОДИН МОЗГ ИЛИ ДВА?
ОДИН МОЗГ ИЛИ ДВА?
Базовые материалы:
Gazzaniga, М. S. (1967). The split brain in man. Scientific American, 217, 24–29.
Вам, вероятно, известно, что две половины мозга не одинаковы и выполняют разные функции. Например, левая половина мозга отвечает за движения правой половины вашего тела, и наоборот. Однако, как оказалось, специализация полушарий мозга идет гораздо дальше.
Общеизвестно, что у большинства из нас левое полушарие мозга контролирует способность использовать язык, в то время как правое в большей степени отвечает за пространственные связи, подобные тем, которые осуществляются при выполнении художественных видов деятельности. Известно, что пациенты с поврежденным левым полушарием обычно теряют способность говорить (часто эта способность возвращается после специальной тренировки). Многие считают, что каждое полушарие является полностью самостоятельной мыслительной системой с собственными индивидуальными способностями к обучению, запоминанию, восприятию мира и даже к эмоциональным переживаниям. Концепция, лежащая в основе этих представлений, является результатом многолетних скрупулезных исследований эффектов того, что мозг разделен на два полушария.
Первые исследования в этой области начали проводиться Роджером Сперри (Roger W. Sperry, 1913–1994) примерно за 15 лет до опубликования статьи, рассматриваемой в этой главе. В своих ранних работах на животных Сперри сделал много замечательных открытий. Например, представьте себе кошку, у которой в результате операции была разрушена связь между двумя полушариями мозга и изменен ход оптических нервов так, что левый глаз передавал информацию только левому полушарию, а правый глаз — только правому. После операции кошка вела себя нормально и не проявляла видимых признаков каких-либо нарушений. Затем правый глаз кошки был закрыт, и она училась новому поведению, а именно — проходить через короткий лабиринт, чтобы найти пищу. Когда кошка полностью осваивала маневрирование в лабиринте, повязку переносили на левый глаз. Теперь, если кошку помещали в лабиринт, ее левое полушарие не могло «дать знать», куда поворачивать, и животному приходилось осваивать лабиринт с самого начала.
Сперри продолжал свои исследования в течение следующих 30 лет и в 1981 году получил Нобелевскую премию за работу по изучению специализации полушарий мозга. Когда в 60-е годы Сперри обратился к работе с человеческим мозгом, к нему присоединился Майкл Гэззенига (Michael Gazzaniga). Несмотря на то что Сперри считается основоположником этого направления исследования мозга, мы выбрали статью Гэззениги, так как она содержит ясное и краткое обобщение результатов совместной работы двух ученых по изучению человеческого мозга и постоянно цитируется в работах по общей психологии. Выбирая эту статью, мы никоим образом не стремились игнорировать или недооценивать ведущую роль и огромный вклад Сперри в этой области. Успехом своих ранних исследований и своим лидирующим положением в области изучения специализации полушарий мозга Гэззенига в большой степени обязан Роджеру Сперри (см.: Sperry, 1968; Puente, 1995).
Для того чтобы разобраться в исследованиях полушарий мозга, необходимы некоторые знания физиологии человека. Два полушария нашего мозга находятся в непрерывном взаимодействии через так называемое «мозолистое тело» (corpus callosum) — структуру, состоящую из 200 миллионов нервных волокон. Если мозолистое тело разрезать, эта главная линия связи нарушается и две половины мозга начинают работать независимо. Таким образом, для того чтобы изучить каждое полушарие в отдельности, необходимо хирургическим путем перерезать мозолистое тело.
Но могут ли ученые разделить надвое мозг человека? Это похоже на психологию в стиле доктора Франкенштейна! Очевидно, научная этика никогда не позволит сделать это только для того, чтобы изучить специализацию полушарий человеческого мозга. Однако в конце 50-х годов медицина предоставила психологам уникальную возможность. У некоторых людей, страдающих редкой и сложной формой эпилепсии, припадки можно было остановить только хирургическим разделением мозолистого тела на две части. Такая операция была (и до сих пор является) чрезвычайно эффективной, как последнее средство для пациентов, которым нельзя помочь иначе. В 1966 году, когда писалась эта статья, было сделано 10 подобных операций, и четверо из пациентов согласились подвергнуться изучению и тестированию, которые проводились Сперри и Гэззенигой для определения влияния операции на восприятие и интеллектуальные возможности пациентов.
Теоретические основания
Исследователи хотели выяснить, насколько самостоятельно могут функционировать полушария мозга человека и имеет ли каждое из них какие-либо уникальные возможности. Если нарушить обмен информацией между двумя полушариями, будет ли нарушена координация между левой и правой половинами тела? Если речь контролируется левой половиной мозга, как операция повлияет на способность говорить и понимать слова? Будут ли мыслительные процессы происходить самостоятельно в каждом из полушарий? Если мозг действительно состоит из двух самостоятельных частей, сможет ли человек нормально функционировать, если две эти части перестанут сообщаться друг с другом? Если мы получаем информацию об окружающем мире от парных органов чувств, то как повлияет разделение полушарий мозга на наши зрение, слух и осязание? Сперри и Гэззенига попытались ответить на эти и многие другие вопросы при исследовании пациентов с расщепленным мозгом.
Методы
Для изучения широкого спектра умственных (познавательных) возможностей пациентов использовались 3 типа тестов. Один из них был создан для изучения зрительных способностей. Была разработана техника, позволяющая передавать изображение объекта, слова или части слова в визуальную область (называемую зрительным полем) только правого или левого полушария. Нужно заметить, что в норме оба наших глаза посылают информацию к обоим полушариям мозга. Однако при определенном положении объекта и фиксировании глаз на определенной точке зрительные образы могут быть переданы только к правому или левому зрительному полю мозга.
Другой тест был разработан для проверки эффекта тактильной стимуляции. В этом случае объект, букву или слово можно было опознать на ощупь, но не увидеть. Устройство для тестирования состояло из экрана и пространства под ним, где мог помещаться объект для ощупывания. Визуальное и тактильное устройства можно было использовать одновременно. Например, спроецировать изображение ручки на одну половину мозга и предложить испытуемому одной рукой найти на ощупь тот же самый объект среди других объектов за экраном (рис. 1).
И наконец, проверка возможностей слуха потребовала больше изобретательности. Когда звук воспринимается через оба уха, сигналы поступают в оба полушария мозга. Поэтому невозможно провести ввод звукового сигнала только в одно полушарие мозга даже у пациентов с расщепленным мозгом. Однако можно сделать так, чтобы ответ на звуковой сигнал исходил только от одного полушария. И вот как это было сделано. Представьте себе, что несколько простых объектов (ложка, ручка, шарик) помещают в тряпочный мешочек, после чего вас просят найти определенный объект на ощупь. Вероятно, это не вызовет никаких трудностей. Если вы ищете объект левой рукой, то это контролируется правым полушарием, и наоборот. Как вы думаете, может ли одно полушарие справиться с этой задачей? Оказывается, разные полушария в разной степени способны к выполнению этой задачи. А что если вас попросят не найти определенный объект, а просто поместить руку в мешочек и определить объекты на ощупь? И снова для вас это будет нетрудно, но вызовет большие затруднения у пациента с расщепленным мозгом.
Гэззенига совместил все эти техники тестирования и ему удалось выявить несколько удивительных особенностей работы мозга.
Результаты
Прежде всего следует заметить, что после хирургического расщепления мозга у пациентов не отмечалось значительных изменении уровня интеллекта, характера, эмоциональных реакций и т. д. Они были счастливы и испытывали облегчение, так как были избавлены от изнурительных припадков. Сообщалось, что один из пациентов, еще не полностью очнувшийся от наркоза, говорил, что у него голова «раскалывается» от боли. При тестировании многие из пациентов продемонстрировали необычные психические возможности.
Визуальные возможности
В одном из первых тестов была использована панель с горизонтальным рядом лампочек. Когда пациент садился перед панелью и фиксировал взгляд на определенной точке в центре панели, лампочки слева и справа начинали мигать. Однако когда пациентов просили рассказать о том, что они видели, они говорили, что лампочки мигали только с правой стороны. Если же лампочки мигали только с левой стороны зрительного поля, пациенты утверждали, что не видели мигания вообще. Отсюда следует логический вывод, что правое полушарие мозга «слепое». Затем произошла удивительная вещь. Лампочки мигали снова, но на этот раз пациентов просили показать на лампочки, которые мигали. Хотя они говорили, что видели мигающие огоньки только справа, но показывали они на оба стимульных поля. С помощью этого метода было выявлено, что обе половины мозга видели — мигающие огоньки и обладали одинаковой способностью к визуальному восприятию. Самое важное здесь то, что пациенты не могли сказать, что они видели все огоньки, и не потому, что они их не видели, а потому что центр речи расположен в левом полушарии мозга. Другими словами, для того чтобы вы могли сказать, что вы что-то видели, объект должен быть видимым для левого полушария вашего мозга.
Рис. 1. Типичное устройство для визуального тестирования пациентов с расщепленным мозгом (по: Carold Wald, 1987, Discover Magazine).
Возможности осязания
Вы сами можете попробовать провести этот тест. Заведите руки за спину. Затем попросите кого-нибудь вложить вам знакомый предмет (лож-ку, ручку, книгу, часы) в правую либо в левую руку и убедитесь, что вы можете идентифицировать его. Задача не покажется вам очень сложной, не так ли? Сперри и Гэззенига предложили эту пробу пациентам с расщепленным мозгом. Когда предмет помещали в правую руку пациента, так что он не мог видеть или слышать его, информация об объекте поступала в левое полушарие, и пациент мог назвать объект, описать его и рассказать о его назначении. Когда те же самые объекты помещали в левую руку (связанную с правым полушарием), пациенты не могли назвать и описать их. Но знали ли пациенты, что представляли собой объекты? Чтобы выяснить это, пациентов просили соотнести объект в левой руке (не видя его) с одной из представленных им групп объектов. Они могли это сделать так же легко, как и мы с вами. Это вновь подтверждает расположение центра речи в левом полушарии мозга. Имейте в виду, что вы способны назвать невидимый объект в вашей левой руке только потому, что информация из правого полушария вашего мозга поступает через мозолистое тело в левое полушарие, где ваш центр речи говорит: «Это ложка!».
Визуальные и осязательные тесты
Комбинация этих двух типов тестов подтвердила полученные данные и дала новые интересные результаты. Если информация об объекте поступала только в правое полушарие мозга, пациенты не могли назвать и описать вещь. Фактически пациенты или не давали никакого словесного ответа, или отрицали, что объект был им представлен. Но если им разрешали поискать левой рукой предмет за экраном, они всегда находили среди других объектов тот, который был им представлен визуально.
Оказалось, что правое полушарие способно думать о предметах и анализировать их. Гэззенига сообщал, что когда изображение объекта, например сигареты, передавалось на правое полушарие, из десяти предметов за экраном пациент находил вещь, имеющую самое прямое отношение к продемонстрированному объекту, а именно — пепельницу И далее:
«Удивительно, что даже после правильного ответа, когда пациенты держали в левой руке пепельницу, они были не в состоянии назвать и описать продемонстрированный объект, то есть сигарету. Очевидно, левое полушарие было полностью независимо от правого в восприятии и знаниях» (с. 26).
Для изучения речевых возможностей правого полушария были проведены дополнительные тесты. Один из самых известных и остроумных тестов с использованием устройства для визуального тестирования был проведен, когда слово HEART было спроецировано пациентам так, что НЕ направлялось на правое визуальное поле, a ART — на левое. Теперь, уже зная различия в функциях полушарий, можете ли вы предположить, что рассказали пациенты об увиденном? Если вы думаете, что их ответом было ART, то вы правы. Но самое интересное, что когда им показали две карточки со словами НЕ и ART и попросили показать левой рукой на увиденное ими слово, они все показали на НЕ. Этот опыт продемонстрировал, что правое полушарие способно понимать язык, но оно делает это не так, как левое, то есть невербальным путем.
Проведенные с пациентами тесты на слуховое восприятие дали те же результаты. Когда пациентов просили не глядя достать левой рукой из мешочка определенный объект (часы, мячик, расческу, монету), они это делали с легкостью. Это говорит о том, что правое полушарие воспринимает язык. Можно было даже не называть предмет, а упомянуть о каком-то аспекте, связанном с ним. Например, если просили найти среди пластмассовых фруктов в мешочке «фрукт, который обезьяны любят больше всего», пациенты вытаскивали банан. Или же говорили, что «эти фрукты продает фирма Санкист», и пациенты вытаскивали апельсин. Однако когда те же самые фрукты вкладывали в левую руку пациентам так, что они не могли видеть их, пациенты не были в состоянии назвать объект. Другими словами, если требовался вербальный ответ, правое полушарие не отвечало.
И последний опыт с набором пластиковых букв на столе за экраном также показал удивительные различия между двумя полушариями. Когда пациентов просили составить различные слова, ощупывая буквы левой рукой, они легко справлялись с заданием. Даже если три или четыре буквы из составляющих слово находились за экраном, пациенты могли верно выбрать их левой рукой и добавить в слово. Однако сразу после завершения работы пациенты не могли назвать только что составленное слово. Ясно, что левое полушарие превосходит правое в области речи (у некоторых левшей — наоборот). Но в каких же способностях правое полушарие доминирует над левым?
В этой ранней работе Сперри и Гэззенига обнаружили, что визуальные задания, затрагивающие пространственные отношения и формы, выполнялись более искусно левой рукой (хотя все пациенты были правшами). Как видно на рис. 2, копирование трехмерных изображений (карандашом, расположенным за экраном) было более успешным, если выполнялось левой рукой.
И наконец, исследователи хотели изучить эмоциональные реакции пациентов с расщепленным мозгом. Проводя визуальные эксперименты, Сперри и Гэззенига неожиданно продемонстрировали изображение обнаженной женщины и ввели его как в левое, так и в правое полушарие. Вот один из случаев. Сначала изображение было подано на левое полушарие пациентки:
«Она засмеялась и словесно идентифицировала изображение как обнаженную фигуру. Когда позже изображение было подано на правое полушарие, она сказала… что ничего не видит, и тут же расплылась в улыбке и начала хихикать. Когда ее спросили, почему она смеется, она ответила: «Я не знаю… ничего… ох, эта смешная картина». Правое полушарие не могло произвести словесное описание продемонстрированного объекта, но изображение вызвало такую же эмоциональную реакцию, как и при работе с левым полушарием» (с. 29).
Обсуждение
Обобщая результаты исследований, описанных в данной статье, можно сделать вывод, что в черепной коробке человека существуют два мозга, каждый из которых имеет свои возможности. Гэззенига отмечает, что потенциал обработки информации, возможно, увеличивается в два раза при разделении двух половин мозга.
Действительно, существуют некоторые данные о том, что пациенты с расщепленным мозгом могут выполнить два задания на сообразительность так же быстро, как обычный человек выполняет одно.
Значение полученных данных
Результаты изложенных и последующих исследований Сперри и Гэззениги чрезвычайно важны и перспективны. Теперь мы знаем, что две половины нашего мозга специализированы и имеют различные возможности и функции. Левое полушарие контролирует процесс говорения, письмо, выполнение математических операций, чтение и является ведущим в области речи в целом. Правое полушарие доминирует в области распознавания лиц, решении задач пространственной ориентации, символического мышления, художественно-артистической деятельности.
Рис. 2. Рисунки пациентов с расщепленным мозгом (по: «The Split Brain in Man», by Michael S. Gazzaniga).
Понимание специализации полушарий мозга помогает в лечении пациентов с травмами головного мозга. Зная локализацию повреждения, мы можем предсказать его последствия для пациента. Эти знания необходимы для выработки правильной стратегии переобучения и реабилитации пациентов и помогают им поправиться как можно быстрее.
После многолетних исследований в этой области Сперри и Гэззенига пришли к выводу, что каждое полушарие мозга — это отдельный разум. В более поздних исследованиях пациентов с расщепленным мозгом решались гораздо более сложные проблемы, чем те, что мы обсуждали выше. Пациенту задавали вопрос: «Какую профессию вы выберете?». Пациент в словесной форме (левое полушарие) отвечал, что он хочет быть чертежником, но его левая рука (правое полушарие) составляла из блочных букв слово автогонщик (Gazzaniga & LeDoux, 1978). Фактически Гэззенига сделал еще один шаг в развитии своей теории. В настоящее время он утверждает, что даже у людей с нормальным неповрежденным мозгом взаимосвязь между двумя полушариями может быть неполной (Gazzaniga, 1985). Например, если несколько бит информации, формирующие некую эмоцию, хранятся не в языковом формате, левое полушарие может не иметь к ним доступа. В результате этого вы можете чувствовать себя несчастным и будете не в состоянии объяснить, почему. В поисках выхода из такого состояния дискомфорта левое полушарие постарается словесно сформулировать причину уныния и грусти (в конце концов, язык — это его главная работа). Однако поскольку левое полушарие не имеет необходимых исходных данных, его объяснение будет неверным!
Критические замечания
Результаты исследований расщепленного мозга, проводившиеся Сперри и Гэззенигой в течение многих лет, редко ставились под сомнение. Критика, главным образом, была направлена не на сами исследования, а на то, как идея специализации левого и правого полушарий интерпретировалась в средствах массовой информации и популярной культуре.
Сегодня существует распространенный миф о том, что у одних людей преобладает правое полушарие, а у других — левое или что нужно развивать одну половину мозга, чтобы улучшить определенные навыки. Джерри Леви (Jerre Levy), психобиолог из университета Чикаго, является лидером среди ученых, стремящихся опровергнуть представления о том, что мы имеем два независимо функционирующих мозга. Она утверждает: именно потому, что разные полушария выполняют разные функции, они должны интегрировать свои возможности, а не действовать самостоятельно, как полагают многие. Благодаря такой интеграции наш мозг обладает большими возможностями, чем каждое полушарие в отдельности.
Например, когда вы читаете рассказ, ваше правое полушарие специализируется на его эмоциональном содержании (юморе, пафосе), зрительном представлении картин, следит за развитием сюжета в целом и оценивает художественный стиль (например, использование метафор). Одновременно с этим ваше левое полушарие понимает напечатанные слова, выводя значения слов и предложений через их сложные взаимосвязи и наделяя их фонетическим звучанием, так что они воспринимаются как язык. Вы способны читать, понимать и оценивать рассказ только потому, что ваш мозг работает как единая интегрированная система (Levy, 1985).
Фактически Леви утверждает, что нет ни одного вида человеческой деятельности, которая была бы связана только с одним полушарием мозга. «Популярные мифы — это интерпретации и желания, а не наблюдения ученых. У нормальных людей есть не половина мозга и не два мозга, а один великолепно дифференцированный мозг, и каждое полушарие вносит свой особый вклад в его работу» (Levy, 1985, с. 44).
Современные разработки
Процитированные высказывания Леви отражают влияние исследований расщепленного мозга, проведенные Сперри и Гэззенигой. В современной медицинской и психологической литературе представлено множество статей на различные темы, где авторы ссылаются на ранние работы и методологию Роджера Сперри и на более новые данные Гэззениги и его сотрудников. Например, исследование 1998 года, проведенное во Франции (Hommet & Billard, 1998), ставит под сомнение саму основу опытов Сперри и Гэззаениги, а именно утверждение, что рассечение мозолистого тела действительно разделяет полушария мозга. Французские исследователи обнаружили, что у детей, родившихся без мозолистого тела (редкий порок развития мозга), информация передается от одного полушария к другому. Они пришли к выводу, что у таких детей должны существовать другие связи между полушариями. До сих пор не ясно, существуют ли такие подкорковые связи у пациентов с расщепленным мозгом.
Позднее в этом же году была опубликована работа группы нейропсихологов, включающей Гэззенигу, из престижных исследовательских институтов США (Университеты Техаса, Стенфорда, Йеля и Дартмута), которая показала, что пациенты с расщепленным мозгом вообще воспринимают мир не так, как мы (Parsons, Gabrieli, Phelps & Gazzaniga, 1998). Исследователи обнаружили, что когда пациентов с расщепленным мозгом просили определить, кем — левшой или правшой — выполнен рисунок, представленный левому полушарию, они могли правильно сделать это, только если художник был правшой, и наоборот.
Обычные люди давали правильные ответы независимо от того, какому полушарию был представлен рисунок. Это говорит о том, что сообщение между полушариями мозга необходимо для того, чтобы в нашем воображении мы могли представить себе движения других людей, то есть «поставить себя на место другого», чтобы правильно оценить его действия.
И наконец, некоторые исследователи изучали возможность объяснения с помощью независимого функционирования полушарий некоторых психических состояний, так называемых диссоциативных расстройств, при которых у больного происходят нарушения аутоидентичности и сознания, такие как раздвоение личности или состояния фуги[1] (fugue) (Shiffer, 1996).
В основе такого предположения лежит идея о том, что у некоторых людей с неповрежденным, «нерасщепленным» мозгом правое полушарие может функционировать более независимо от левого, чем обычно, и может на некоторое время взять на себя контроль над сознанием человека. Это служит вполне убедительным объяснением диссоциативных расстройств, в особенности если левое полушарие не помнит этих эпизодов, и поэтому больной не может рассказать о них и, скорее всего, будет отрицать их существование. Может быть, диссоциативное расстройство личности — это проявление скрытых личностей, содержащихся в нашем правом полушарии? Тут есть о чем подумать… двумя полушариями.
Литература
Baynes, К., Тгашо, М., & Gazzaniga, М. (1992). Reading with a limited lexicon in the right hemisphere of a callosotomy patient. Neuropsychologia, 30,187–200. Gazzaniga, M. S. (1985). The social brain. New York: Basic Books.
Gazzaniga, M S., & Ledoux.J. E. (1978). The integrated mind. New York: Plenum Press.
Hommet, C., & Billard, C. (1998). Corpus callosum syndrome in children. Neuro-chirurgie, 44(1), 110–112.
Levy, J. (1985, May). Right brain, left brain: Fact and fiction. Psychology Today, 42–44. Morris, E. (1992). Classroom demonstration of behavioral effects of the split-brain operation. Teaching of Psychology, 18,226–228.
Parsons, L., Gabrieli, J., Phelps, E., & Gazzaniga, M. (1998). Cerebrally lateralized mental representations of hand shape and movement. Neuroscience, 18(16), 6539–6548.
Puente, A. E. (1995). Roger Wolcott Sperry (1913–1994). American Psychologist, — 50 (11), 940–941.
Schiffer, E (1996). Cognitive ability of the right-hemisphere: Possible contributions to psychological function. Harvard Review of Psychiatry, 4(3), 126–138.
Sperry, R. W. (1968). Hemisphere disconnection and unity in conscious awareness. American Psychologist, 23,723–733.