Роль наследственности и среды в формировании асимметрии

Наследственность

Большинство данных, рассмотренных в этой главе, позволяют полагать, что межполушарные асимметрии в какой-то форме существуют уже к моменту рождения. Чем раньше в разви-

Развитие асимметрии

тип обнаруживаются асимметрии, тем больше мы можем быть уверены в том, что они являются частью биологической природы организма и не зависят от внешних факторов¹.

Для объяснения межполушарных различий было предложено несколько различных генетических моделей. Некоторые и» них мы рассмотрели в гл. 5 при обсуждении проблемы происхождения рукости. В одной модели, например, «постулируется существование отдельных генов, кодирующих доминантность левого или правого полушария; согласно другой модели генетически контролируется лишь доминантность левого полушария.

Сравнительно недавно некоторые ученые стали рассматривать другие пути возможного наследования типа латерализации, которые нельзя назвать генетическими в строгом смысле слова. Исследование показало, что цитоплазма — жидкая среда, содержащаяся во всех клетках, включая материнскую яйцеклетку,— у некоторых видов может переносить определенные черты родителей к потомству. Такого рода цитоплазматическая наследственность предлагается в качестве возможной основы передачи типа асимметрии от родителей к детям [21].

Поскольку асимметрия мозга не относится к легко наблюдаемым феноменам, эти разнообразные модели трудно оценить. Существуют различные способы количественной оценки межпо-лушарной асимметрии, однако они не всегда дают одинаковые результаты в отношении направления и степени асимметрии,, обнаруживаемой ими у данного индивидуума. Филип Брайден провел на 49 семьях'исследование выполнения тестов на дихо-тическое прослушивание и получил данные, касающиеся слуховой асимметрии у родителей и детей. Анализ результатов показал значительную положительную корреляцию в слуховой асимметрии между родителями и детьми, но отрицательную корреляцию между детьми одних и тех же родителей.

И генетическая, и цитоплазматическая модели наследования предсказывают положительную корреляцию как между родителями и детьми, так и между детьми одних родителей. Брайден отмечает, однако, что показатель слуховой асимметрии является далеко не идеальным индексом межполушарных различий и что до тех пор, пока у нас нет лучшего критерия, проверить модели наследования латерализации функций будет трудно [22].

Среда

Что можно сказать о роли жизненного опыта или факторов; внешней среды в определении межполушарных асимметрий? С одной стороны, мы видели, что повреждение одного полуша-

¹ Асимметрии, появляющиеся позже, тоже могут быть частью биологической природы организма. Генетические факторы могут обусловливать появление асимметрий и на более поздних стадиях развития.

Глава Щ

рия в раннем возрасте может привести к существенной реорганизации латерализованных функций. Тот факт, что после удаления в младенческом возрасте левого полушария языковые функции развиваются в правом полушарии, является только одним из свидетельств колоссальной пластичности мозга. Однако ранняя утрата одного полушария компенсируется не полностью. Чувствительные тесты обнаруживают дефицит в языковых функциях, и это говорит о том, что основная схема асимметрии определяется на очень ранних этапах развития и что ее следы сохраняются, несмотря на вызванную повреждением реорганизацию. При обсуждении проблемы леворукости мы отмечали, что некоторые исследователи считают леворукость в целом (и, вероятно, правополушарный контроль речи) результатом травмы мозга, правда небольшой.

Другие данные говорят о том, что на становление латера-лизации может влиять речь, которая звучит вокруг ребенка — ее количественные и качественные аспекты. В некоторых исследованиях оценивали влияние принадлежности к тому или иному социально-экономическому слою общества на межполушар-ную асимметрию, измеряемую с помощью поведенческих тестов. В одном эксперименте из семей представителей низших и •средних социально-экономических слоев были подобраны две группы, состоящие из 104 праворуких детей обоего пола в возрасте от 4 до 7 лет. Все дети проверялись в тестах с дихоти-часким прслушиванием однозначных чисел. Результаты показали значительное преимущество правого уха у 4—7-летних детей из группы, подобранной из средних слоев, тогда как в группе из низших слоев преимущество правого уха выявлялось только у 7-летних детей [23].

В другом исследовании преимущество правого уха было обнаружено в обеих группах детей — из низших и средних слоев, но у детей из средних слоев степень преимущества была значительно более выражена [24]. Не во всех исследованиях, направленных на поиск различий в слуховой асимметрии, связанных с принадлежностью к разным социально-экономическим слоям общества, удалось эти различия обнаружить [25]. Но если эти различия действительно существуют, то они свидетельствуют о том, что факторы внешней среды влияют на латера-лизацию функций.

Данные совершенно иного рода, также указывающие на роль среды, окружающей ребенка, в формировании асимметрии связаны с исследованием Жени — девушки, которая в течение одиннадцати с половиной лет была практически лишена возможности социального общения и приобретения каких-либо знаний. Жени обнаружили в возрасте тринадцати с половиной лет после того, как она провела большую часть своей жизни в почти полной изоляции, когда ее наказывали за любой про-

Развитие асимметрии

изводимый ею шум. Через два года после того, как ее нашли, она, как сообщалось, медленно, но неуклонно делала успехи в изучении языка. Этот факт имеет существенное значение для теоретической проблемы, касающейся возможности овладения первым языком после полового созревания.

Особый интерес для нас, однако, представляет выполнение Жени тестов с дихотическим прослушиванием. Для нее были подготовлены два специальных теста. Один был составлен из знакомых ей слов, другой — из привычных звуков окружающей обстановки. Жени могла правильно определять каждый из этих стимулов, когда они предъявлялись по одному на левое или правое ухо. Эти данные вполне типичны. Однако, когда слова предъявлялись дихотически, показатели заметно отклонялись от ожидавшихся. Вместо умеренного преимущества правого уха, которое обычно обнаруживается у праворуких людей, у Жени отмечалось чрезвычайно выраженное преимущество левого уха. Ее левое ухо отлично различало слова, тогда как определение слов, подававшихся на правое ухо, было на уровне случайного. Для звуков окружающей среды у Жени отмечалось небольшое преимущество левого уха в соответствии с предсказанием, что такие звуки более эффективно обрабатываются в правом полушарии [26].

Следовательно, на основании выполнения тестов с дихотическим прослушиванием представляется, что обработка языковых и неязыковых стимулов происходит у Жени в правом полушарии. Исследователи, работавшие с ней, выдвинули предположение, что левое полушарие Жени, возможно, начало овладевать языком до ее изоляции, но вследствие неупотребления потеряло способность выполнять свою первоначальную функцию. Когда Жени начала учить язык вторично, правое полушарие взяло контроль на себя, поскольку его функции, предположительно, развивались (зрительно-пространственными процессами), несмотря на ее изоляцию.

При изучении единичного случая, такого как этот, проблема состоит в том, что у нас нет никакого способа узнать, какой тип асимметрии развился бы в мозгу Жени, будь у нее нормальное детство. Возможно, у нее бы в любом случае обнаружилась специализация правого полушария в отношении языковых и неязыковых стимулов. Тем не м^енее результаты этого исследования очень интересны, особенно в свете работы, изучавшей межполушарную асимметрию у лиц с врожденной глухотой.

Для того чтобы сравнить степень латеральной асимметрии у нормальных людей и лиц с врожденной глухотой, Уолтер Мак-Кивер и его коллеги из университета в Боулинг-Грине использовали тахистоскопическое предъявление стимулов. Они предполагали, что если опыт общения со слуховыми стимулами

Глава 7

играет роль главной причины латерализации языка, то у лице врожденной глухотой должны наблюдаться меньшие различия полей зрения в отношении лингвистических стимулов, чем у испытуемых с нормальным слухом. В нескольких различных заданиях, в которых в качестве стимулов применялись слова и буквы, они обнаружили, что обе группы испытуемых показывают преимущество правого поля зрения в идентификации стимулов, но величина его была значительно меньше у лиц с врожденной глухотой. Авторы сделали вывод, что слуховой опытяв* ляется основным определяющим фактором латерализации процессов зрительной обработки языковых сигналов у людей [27].

Резюме

Хотя исследователи еще далеки от того, чтобы дать окончательные ответы на поставленные в этой главе вопросы, вырисовывается определенная картина данных.

Большое теоретическое значение имеют наблюдения, указывающие на возможность существования межполушарных различий при рождении. В явном противоречии с этим представлением находятся клинические данные, показывающие, что последствия раннего одностороннего повреждения мозга не зависят от стороны повреждения. Эти данные, однако, совместимы с положением о существовании латерализации при рождении, если мы примем во внимание пластичность, которая позволяет молодому мозгу компенсировать последствия повреждения. В этой связи мы указывали на важность использования тестов, которые очень чувствительны к тонким нарушениям и могли бы, возможно, отдифференцировать последствия вызванной повреждением реорганизации мозга от изначального отсутствия латерализации.

Исследования временного хода латерализации и факторов, влияющих на нее, сопряжены с рядом трудностей. Во-первых, наши способы количественной оценки латерализации далеки от совершенства. Если нам не удается обнаружить различий между полушариями, означает ли это, что таких различий не существует? Можем ли мы быть уверены в том, что нам просто не удалось создать условия, которые позволили бы нам обнаружить истинные различия?

К этому имеет отношение и та проблема, что многие из тестов чувствительны, по-видимому, и к другим, нежели латера-лизация мозга, факторам. В гл. 3 мы рассматривали, как сильно различия в подходе к решению задачи могут влиять на тип асимметрии, обнаруживаемый в поведенческих тестах. Возможно, что какие-то различия, наблюдаемые в межполушарной асимметрии в зависимости от возраста, отражают не различия

Развитие асимметрии

■в латерализации как таковой, а различия в избираемых испытуемыми стратегиях.

Вторая основная проблема в исследовании факторов латерализации связана с трудностями изучения на людях вопросов о роли наследственности и среды. Мы строго ограничены в выборе видов внешних воздействий, последствия которых можно исследовать, а генетические модели часто невозможно соответствующим образом проверить.

Состояние дел в этой области требует внимания; простых способов разрешить имеющиеся противоречия здесь нет. Прогресса в решении некоторых вопросов можно ожидать в том случае, если все больше ученых поймет важность проблемы развития асимметрии и осознает, с какой тщательностью она должна изучаться.

Глава 8

Асимметрии у животных

Наблюдаются ли у животных какие-либо свидетельства латеральных асимметрий, подобных тем, которые обнаружены у человека? Существуют ли различия между левым и правым мозгом у живых существ, отличных от человека? Ученых интересовал этот вопрос по нескольким причинам.

Исследования, доказывающие существование межполушар-ной асимметрии у животных, имели бы важное значение для понимания происхождения и смысла асимметрии человеческого мозга. Некоторые утверждают, что асимметрия мозга тесно связана с высшими языковыми способностями. Наличие меж-яолушарных различий у животных, не обладающих такими способностями, означало бы, что эта точка зрения неверна. Обнаруженные асимметрии могли бы дать ключ к пониманию •подлинных эволюционных. основ асимметрии мозга. С другой стороны, убедительные данные, свидетельствующие об отсутствии асимметрии даже у ближайших родственников человека в эволюции, доказывали бы, что асимметрия мозга присуща исключительно Homo sapiens и, возможно, принципиально связана с языковыми способностями.

С практической точки зрения изучение межполушарной асимметрии у человека быстрее бы продвигалось вперед, если бы можно было исследовать подобные асимметрии у животных. На животных, обладающих специализацией полушарий, можно было бы проводить эксперименты, связанные с хирургическими вмешательствами или воздействием факторов внешней среды, которые невозможны с людьми.

В этой главе мы рассмотрим данные, которые появились в результате поиска асимметрий у животных. Эти данные, часто противоречивые и неубедительные, тем не менее чрезвычайно любопытны и стимулируют размышления о происхождении асимметрии мозга.

Какую лапу подает ваша собака?

Наиболее очевидным признаком латерализации у человека является неравенство рук. Поэтому исследователи в качестве свидетельства латерализации мозга искали у животных пред-

Асимметрии у животных

почтение лапы или конечности и нашли, что многие виды действительно проявляют такого рода предпочтение [1]. При выполнении задач, связанных с доставанием объекта, кошки обычно используют одну лапу. Обезьяны тоже пользуются преимущественно одной и той же конечностью, если задача не требует подключения других. Даже мыши выказывают стойкое предпочтение одной лапке при выполнении задачи, в которой они должны использовать одну конечность, чтобы достать пи-

щу.

Хотя характер предпочтения одной конечности у животных-имеет некоторое сходство с предпочтением руки у людей, между ними существует важное различие. Приблизительно 50% кошек, обезьян и мышей предпочитают пользоваться правой лапой, а другие 50% оказывают предпочтение левой. Это распределение разительно отличается от того, что обнаружено у людей: 90% предпочитают правую руку и лишь 10% —левую.

Характер распределения у животных (50 на 50) дал основание предположить, что предпочтение лапы является результатом действия случайных факторов. Согласно этой гипотезе, конечность, которую животное использует в первый раз, определяется случаем. Дополнительная сноровка, приобретаемая за счет некоторого опыта, увеличивает вероятность повторного использования той же конечности. Такого рода петля положительной обратной связи (использование — сноровка) способствует быстрой выработке предпочтения этой конечности у рассматриваемого животного. Некоторые данные в поддержку такого механизма получены в исследовании предпочтения лап у мышей, которое было проведено генетиком Робертом Коллинзом.

Коллинз сопоставил предсказания модели, объясняющей предпочтение лапы случайными, внешними факторами, с пред-оказаниями, вытекающими из предположения о том, что предпочтение лапы имеет генетическую основу. Если признак находится под генетическим контролем, должна существовать возможность вести по этому признаку отбор. То есть, если избирательно спаривать животных, обладающих этим признаком, то встречаемость его в каждом следующем поколении должна возрастать. Если же признак определяется случайными факторами, такого увеличения происходить не должно.

Коллинз начал свое исследование спариванием мышей с одинаковой предпочитаемой лапой. В следующем поколении он спаривал потомство, у которого обнаруживалось предпочтение той же лапы, что и у родителей. Трижды повторив этот селективный инбридинг, Коллинз проверил соотношение лево- и пра-волапого потомства в последнем поколении. Он обнаружил разделение 50 на 50 — то же соотношение, с которого он начал в первом поколении [2].

Глава 8

Коллинз рассматривал свои данные как свидетельство против генетического контроля латерального предпочтения у мышей и утверждал, что определяющим фактором такого предпочтения является случай. Разумеется, его данные говорят только об основах предпочтения лап у мышей. Работ по селективному инбридингу, проведенному на других животных, не публиковалось. Однако мы можем с определенной долей уверенности сказать, что у животных, проявляющих предпочтение, оно равновероятно в отношении левой и правой лапы. Человек, по-видимому, является единственным из всех живых существ с латеральным предпочтением, сильно смещенным в одном направлении.

Хотя данные по предпочтению лап оказались не очень ободряющими для тех, кто ищет свидетельства межполушарных асимметрий у животных, важно помнить о том, что взаимосвязь между предпочтением руки и специализацией полушарий учеловека тоже еще далеко не ясна. Имея это в виду, ученые обратились к более непосредственному исследованию межполу-шарной асимметрии функций у животных. Они часто применяют те же подходы, которые оказались полезными при изучении асимметрии мозга у человека.