Одновременное выполнение двух дел: картирование функционального пространства мозга

Все мы знаем, что определенные виды работ относительно легко выполнять вместе, а другие явно мешают друг другу. Например, многие люди могут одновременно слушать музыку и читать, хотя те же самые люди не способны во время чтения следить за разговором. Интуитивно ясно, что задания, предназначенные для различных областей мозга, при одновременном выполнении служат меньшей помехой друг другу, чем .те задания, которые вовлекают одни и те же области. Тогда, вероятно, можно было бы исследовать характер организации мозга у нормальных людей, наблюдая за тем, как разные работы мешают одна другой.

Именно этот подход избрал Марсель Кинсбурн в ряде интересных работ, направленных на изучение того, что он назвал «функциональным пространством» мозга [32]. Он предполагает, во-первых, что о расстоянии между областями мозга, управляющими различными движениями, можно судить по степени конкуренции или кооперации при попытках выполнить несколько движений одновременно. Он отмечает, что при согласованных движениях две руки действуют лучше, чем рука и нога, но в условиях конкуренции они действуют хуже. Согласно модели Кинсбурна, из этого следует, что область мозга, управляющая рукой, находится ближе к области, управляющей другой рукой, чем к области, управляющей движениями ноги.

Исследования Кинсбурна по картированию функциональных пространств мозга были сосредоточены на наблюдениях за испытуемыми, которые одновременно разговаривали и что-нибудь делали одной из своих конечностей. В одной из первых работ праворуких испытуемых просили удерживать в равновесии

Изучение асимметрий нормального мозга

стержень на указательном пальце руки в двух ситуациях—молча и проговаривая короткие фразы. Результаты показали, что если испытуемый говорил, то правая рука не могла поддерживать равновесие так же хорошо или так же долго, как она могла это делать, если испытуемый молчал. Этого, однако, не наблюдалось при действии левой руки, которая выполняла задание одинаково хорошо в обоих условиях [33].

Хотя между центрами, управляющими речью и движениями любой из рук, нет прямых связей,. Кинсбурн предполагал, что речевые области расположены ближе к центру управления правой рукой, чем к какому-либо из центров управления левой. С точки зрения анатомии это представление вполне обоснованно, если принять во внимание контралатеральное правило (правая рука управляется левым мозгом) и тот факт, что речевые области находятся в левом полушарии. Что замечательно в работе Кинсбурна — это то, что его модель функционального пространства мозга позволила ему предсказать конкурентное взаимодействие речи и балансирования стержня, которое было подтверждено данными опытов.

Более позднее исследование показало, что трудность проговариваемого материала влияет на степень нарушения работы правой руки. Время сохранения равновесия правой рукой при проговаривании более трудного текста было короче, чем при произнесении более легких фраз. Степень трудности словесного материала не влияла на время сохранения равновесия левой рукой. Интересно, что леворукие испытуемые показали сокращение времени сохранения равновесия при работе обеими руками в условиях проговаривания, что согласуется с данными, указывающими на менее выраженную латерализацию вербальных функций у леворуких как особой группы [34].

Такого рода подход был использован также для исследований больных с расщепленным мозгом и детей. В этих исследованиях применяли задачу с ритмическим постукиванием: испытуемого просили с определенной скоростью легко постукивать указательным пальцем одной руки. В одной ситуации испытуемые одновременно с постукиванием выполняли вербальные задания, в другой (контрольной) они постукивали молча. В обеих группах испытуемых нарушение постукивания было сильнее для правой руки [35].

Эксперименты по изучению так называемого функционального пространства мозга довольно тонки и интересны, хотя относительно этого подхода остаются некоторые существенные оговорки. Во-первых, нет какого-либо подтверждения существования функциональных пространств, независимого от исследований, проводившихся для его демонстрации. Если два вида деятельности мешают выполнению друг друга, предполагается, что они ближе в функциональном пространстве, чем те,

Глава Э

которые мешают друг другу меньше или совсем не мешают. Этот тип объяснений слишком замкнут сам на себя, для того чтобы быть убедительным.

Во-вторых, оказалось, что феномены такого типа не так устойчивы, как хотелось бы: было много сообщений о неудавшихся попытках воспроизвести основные результаты. Причины неудач не всегда были ясны, но очевидно, что на результаты этих работ влияет множество факторов.

Третья проблема состоит в том, что определенные разумные предсказания относительно функционального пространства мозга не были подтверждены экспериментально. Например, данные из многих источников указывают на то, что правое полушарие играет решающую роль в пении. Однако пение избирательно не нарушает выполнения задания левой рукой, как это делает проговаривание при работе правой. Почему? Нам нужно ответить на этот и на другие поднятые здесь вопросы, прежде чем мы сможем оценить значение подхода, использующего представление о функциональном пространстве мозга, к исследованию асимметрии.

Резюме

В этой главе мы рассмотрели попытки ученых исследовать различия между полушариями, изучая поведение нормальных людей в особых экспериментальных ситуациях. Этот общий подход называют обычно «поведенческим», поскольку измеряемой величиной здесь является прямо наблюдаемое поведение. В целом, данные хорошо согласуются с картиной межполушарных различий, сложившейся в результате исследований больных с повреждениями мозга и с расщепленным мозгом.

Просматривая историю развития поведенческих исследований латеральности у нормальных людей, мы видели, как открывалась все более сложная картина. Мы видели, что в возникновении асимметрии в поведении могут играть роль факторы внимания. Ясно также, что различия между полушариями не ограничиваются различиями в роде стимулов, для обработки которых полушария лучше приспособлены. Как и в исследованиях больных с расщепленным мозгом, мы видим, что основные различия лежат в стратегии обработки информации в каждом полушарии. Привлекательность работы с нормальными людьми¹ несомненна. Во-первых, устраняются ограничения, накладываемые недостаточным числом испытуемых. Во-вторых, работа с неврологически здоровыми людьми дает исследователям большую свободу в изобретении экспериментов разных видов. В-третьих, и это, возможно, самое важное, работа с нормальными испытуемыми -позволяет исследовать асимметрии в той самой системе, деятельность которой пытаются понять — в нормальном человеческом мозгу.

Глава 4

Активность и анатомия: физиологические корреляты функции

Возможно, наиболее прямой путь исследования различий между полушариями состоит в измерении активности самого мозга. Это направление отличается от подходов, обсуждавшихся в гл. 3, где выводы о работе мозга основывались на наблюдениях за поведением в специальных экспериментальных ситуациях. Более прямые измерения мозговой активности снимают необходимость многих предположений, которые делаются в поведенческих исследованиях. Они также дают возможность исследовать особые группы испытуемых, например маленьких детей или животных, которые не в состоянии отвечать таким образом, как этого требуют поведенческие тесты.

Существует много различных способов количественной оценки мозга и его активности. Возможно, наиболее очевидным является измерение величины и формы самих полушарий. Мы можем также посмотреть, есть ли между соответствующими областями полушарий различия на клеточном уровне.

Для осуществления метаболических процессов в нейронах необходимо, чтобы кровь доставляла к тканям мозга кислород и удаляла конечные продукты обмена. Поэтому измерение кровотока на двух сторонах мозга является полезным способом оценки мозговой активности. Можно определять также различия в метаболизме определенных веществ в мозгу, что позволяет провести даже более тонкий анализ активности на каждой стороне. В конечном счете все эти процессы приводят к генерации электрической активности, которую можно зарегистрировать с помощью электродов, наложенных на кожу головы. Так называемые мозговые волны, регистрируемые в различных областях головы, также можно исследовать для оценки различий между полушариями и в пределах каждого из них.

В этой главе мы рассмотрим данные работ, в которых производились такого рода измерения для более прямого изучения активности левого и правого мозга.

Электрическая активность в левом и правом полушарии

В 1929 г. австрийский психиатр Ганс Бергер обнаружил, что с помощью электродов, помещенных на различные точки поверхности головы человека, можно зарегистрировать паттер-