Текст книги "Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия"

12. Мозг: целый/половинчатый/расщепленный
Люди с уникальным мозгом

Все сводится к тому, что в современном обществе дискриминируют правое полушарие.

Роджер Уолкотт Сперри, нейробиолог

Можно ли жить с неполным мозгом? Мы уже обсуждали случаи, когда для предотвращения эпилептических припадков часть мозга удаляется хирургическим путем и это не приводит к полной потере нейронной деятельности. После подобных операций здоровье пациентов улучшается, а их мозг продолжает функционировать. Но иногда удаление частей мозга может привести к катастрофе, как в случае с Генри Молисоном (пациентом Г. M.). После удаления внутренней части мозга он действительно избавился от эпилептических припадков, но при этом потерял кратковременную память и частично сенсорное восприятие. Анэнцефалия (врожденное отсутствие головного мозга) фатальна для плода, а вот при гемимегалэнцефалии, приводящей к непропорциональному развитию полушарий головного мозга, шанс на выживание плода довольно высок. В крайне выраженных случаях гемимегалэнцефалии одно полушарие так сильно уменьшено, что у человека буквально остается половина мозга. Однако такие люди живут относительно нормальной жизнью.

Для того чтобы остановить серьезные случаи эпилепсии, иногда удаляют одно из полушарий; эта операция называется гемисферэктомией. Долгосрочные наблюдения за людьми, родившимися без одного полушария головного мозга, а также за перенесшими гемисферэктомию пациентами (в том числе детьми) показывают, что серьезному воздействию подвергается зрительная система. Ахсан Муса и его коллеги исследовали большое количество детей после гемисферэктомии (см. вставку 12.1). После операций в среднем прошло около шести лет, то есть было достаточно времени на то, чтобы у пациентов проявилась пластичность мозга. Сразу после гемисферэктомии зрение пострадало у всех, но последующие наблюдения показали, что у 75 % детей оно восстановилось. То есть можно сделать вывод, что зрительная система достаточно пластична и может скорректировать свою работу. Тематические исследования этот вывод подтвердили. Ученые отмечают, что отвечающие за зрение области мозга (причем той самой его половины, что осталась после гемисферэктомии или при врожденной гемимегалэнцефалии) с возрастом увеличиваются. Другие чувства, такие как обоняние и равновесие, тоже могут быть затронуты, но, как и в случае инсульта, они не сфокусированы ни на каких деталях. При гемисферэктомии и гемимегалэнцефалии страдают также речь и способность читать (рис. 12.1).

12.1 Гемисферэктомия

Эта операция – экстремальная версия той, что была сделана Генри Молисону. Безусловно, врачи не делали бы ее, если бы она не давала положительный результат. Обычно гемисферэктомию проводят детям младше двух лет, которые не реагируют на повторное медикаментозное лечение эпилепсии. Предпочтительнее делать эту операцию детям именно такого возраста из-за свойственной им пластичности мозга. Обширные нарушения работы мозга путем удаления его половины можно компенсировать путем перестройки нервной системы по мере развития ребенка. Такие дети ведут нормальную, если не сказать исключительную жизнь. Операцию можно провести как на правом, так и на левом полушарии головного мозга. Некоторые гемисферэктомии, называемые анатомическими, предполагают полное удаление полушария. Альтернативой этой радикальной операции служит функциональная гемисферэктомия, при которой удаляются определенные части мозга, такие как височная доля, и отсекается мозолистое тело. Мозолистое тело играет важную роль в проявлениях особенностей при расщеплении мозга. Случайные и операционные нарушения целостности обоих полушарий дают исследователям и врачам возможность применения метода клинико-анатомической корреляции к изучению односторонности мозга.

Рис. 12.1. Слева – мозг человека с отсутствующим левым полушарием, вид сверху; область белого цвета – это немозговая ткань и жидкость. Справа – изображение мозга человека с гемисферэктомией, вид сзади черепа

Повреждения головного мозга (после инсульта, операции или несчастного случая) показывают, как именно каждая сторона мозга влияет на работу противоположной стороны организма. Понимание некоторых нюансов такой односторонности очевидно при воздействии инсульта на зрение и моторику. Если повреждена левая сторона мозга, то нарушается функция правой стороны. Например, если мы вернемся к современному анализу мозга Леборна, то увидим, что все повреждения мозговых связей, которые вызывали его проблемы, были локализованы на левой стороне. Обширное поражение левой стороны мозга оставило ему для использования только одно слово («тан») как функцию правой стороны мозга.

Все аномалии речи называются афазиями. Пронзительное чувство вызывает чтение расшифровки видеозаписи Джека, пожилого джентльмена с поврежденной областью Брока. Очевидно, что Джек действительно знает, что хочет сказать, но ему тяжело, как же ему тяжело произнести слова… И тут уже не важно, отвечают они на вопрос или нет. Обратите внимание, что речь заторможена и слова выговариваются с большим трудом, что характерно для людей с таким видом афазии.

Интервьюер. Что вы делали, чтобы справиться с болью?

Джек. Э… дом. (Пауза.) Э… врач. (Пауза.) И ноги. (Пауза.) Ходить. (Пауза.) Нехорошо.

Люди с афазией, вызванной повреждением области Вернике, которая обычно расположена в левой части мозга, говорят бегло, но не могут связать слова правильно. В отличие от афазии при повреждении области Брока, когда речь сильно заторможена, афазия, связанная с областью Вернике, приводит к тому, что человек перестает распознавать то, что сходит с его уст. Вот пример джентльмена по имени Байрон, у которого как раз такой вид афазии.

Интервьюер. Привет, Байрон. Как дела?

Байрон. Я счастлив. Вы красивы? Выглядите хорошо.

Интервьюер. Чем ты занят сегодня?

Байрон. В данный момент мы были здесь с водой и говорили с людьми для них там, они ныряют сейчас.

Психологи называют ответы Байрона «словесной окрошкой», потому что это просто поток слов, обычно не связанный с запросом и не несущий определенной мысли. У Джека получалось отреагировать на вопрос интервьюера, а у Байрона – нет. Есть причина, почему я привел в пример этих двух пожилых мужчин. У женщин реже встречаются подобные виды афазии, поскольку они могут использовать речевые области, расположенные в обеих сторонах мозга. На первый взгляд описываемые здесь явления не имеют никакого отношения к чувствам, но на самом деле все совсем наоборот. Язык, речь и письмо представляют собой своего рода синтез чувств, а функционирование мозга на более высоком уровне, которое как раз включает речь и чтение, представляет собой сложные процессы, эти чувства задействующие. Обработка сигналов, поступающих от органов зрения, обоняния, вкуса и других органов чувств, так же сложна, как и язык.

Брока и Вернике были одними из первых исследователей областей мозга в конце XIX века, а кульминацией их усилий стала работа Роджера Уолкотта Сперри – лауреата Нобелевской премии 1981 года. Награду ученый получил почти через двадцать лет после того, как в 1960-х годах завершил свою основополагающую работу по изучению односторонности мозга. И хотя Брока, Вернике и другие признали локализацию функций в определенных областях мозга, Сперри удалось вывести теорию о различных функциях правого и левого полушарий. Сперри и его младший коллега Майкл Газзанига работали с эпилептиками, которым требовалась операция, потому что те не реагировали на медикаментозное лечение. Люди с расщепленным мозгом подвергаются операции, в ходе которой разрывается связь между левой и правой сторонами мозга. Дело в том, что эпилепсия в некоторых случаях вызвана гиперсвязанностью левой и правой сторон мозга. Когда мозолистое тело (область мозга, соединяющая правое и левое полушария) хирургически расщепляется, проводящие пути от одной стороны мозга к другой разрываются. Поскольку связь между левым и правым полушарием нарушена, эпилептические припадки прекращаются. Однако, несмотря на то что операция помогает остановить приступы эпилепсии, она приводит к некоторым странным эффектам, наблюдаемым у пациентов.

Левая и правая половины мозга должны взаимодействовать, чтобы правильно воспринимать поступающую из внешнего мира информацию. Исключениями из этого правила, как было отмечено, являются пациенты с гемимегалэнцефалией или перенесшие гемисферэктомию. Одним из неожиданных результатов операций по расщеплению мозга стало очень важное открытие Сперри: он определил, что каждое из двух полушарий головного мозга выполняет свои подзадачи, но часто для выполнения каких-либо сложных функций оба полушария объединяют усилия. Одна из таких функций – интерпретация поступающей из внешнего мира информации. После операции по расщеплению мозга обе его половины продолжают выполнять свои нейронные задачи, такие как сбор визуальной, обонятельной, слуховой и другой информации. Но теперь левые и правые полушария не связаны, поэтому левая часть не знает, что делает правая, и наоборот. Поскольку поведение пациентов с расщепленным мозгом очень выделяется, Сперри удалось вывести несколько важных положений относительно работы левого и правого полушарий. Прежде всего стоит рассуждать не о правом и левом полушарии, а о доминирующей части мозга и второй, недоминирующей. У большинства людей доминирующее полушарие – левое. Далее Сперри пришел к выводу, что доминирующая сторона (то есть чаще всего левая) отвечает за решение аналитических задач и вербальных, например за использование языка. Недоминирующая (обычно правая) считается ответственной за эмоциональные и некоторые невербальные функции. Такие функции, как творчество, тоже приписали к этой стороне мозга, но, скорее всего, они вообще не контролируются полушариями.

Еще один вопрос, который нужно рассмотреть в этом контексте, – разница между мозгом мужчин и женщин. Было принято считать, что доминирующая часть мозга была женской, а недоминирующая – мужской. Это объясняли тем, что женщины более вербальны, а мужчины лучше пространственно ориентированы. Однако, согласно последним исследованиям мозга мужчин и женщин, такое представление ошибочно. Разница между мужским мозгом и женским заключается в том, как связаны полушария. Мадура Ингалаликар и ее коллеги рассмотрели мозг примерно тысячи молодых людей, среди которых было примерно поровну юношей и девушек. С помощью диффузно-тензорной томографии исследователи получили карту связей развивающегося мозга. Результаты показывают, что у юношей присутствует больше связей внутри полушарий, а у девушек – между полушариями конечного мозга.

Это означает, что полушария головного мозга женщин больше «общаются» между собой, чем у мужчин. Однако есть сильная разница в связях между двумя половинами мозжечка у мужчин и женщин. У мужчин больше перекрестных связей, ведущих от левой части мозжечка к правой. Не забывайте, что головной мозг выполняет функции более высокого порядка и в целом контролирует движение мышц и координацию. Некоторые исследователи, опираясь на общие наблюдения, считают, что мужской мир зиждется на двигательных навыках. А женский мир, как следует из рассуждений, основан на интуиции и общении. Конечно, следует избегать такого рода обобщений, но подобная разница в количестве нейронных связей интригует.

Что касается чувств, то доминирующая сторона мозга обычно лучше выражает то, что воспринимает мозг. Одно из самых любимых занятий человеческого мозга – вербализация, о чем свидетельствует наша склонность говорить все и ничего. Недоминирующая сторона мозга куда лучше понимает и анализирует информацию. Если информация подразумевает эмоциональный аспект, то им также занимается недоминирующая сторона. Важнейший вывод по поводу человеческого мозга состоит в том, что тот имеет двойственную природу, и Сперри безусловно достоин Нобелевской премии за свое открытие. Его студент Майкл Газзанига, вероятно, тоже заслуживал Нобелевку за то, что довел работу до удивительных и логичных крайностей. Почти пятьдесят лет он исследовал расщепленный мозг людей, перенесших такие операции. Газзанига на протяжении всей своей карьеры довольно оригинальным способом изучал, как именно левое и правое полушария взаимодействуют друг с другом. Он использовал визуальные сигналы, подаваемые пациентам.

Эксперименты с расщепленным мозгом очень логичны по замыслу. Если говорить об органах зрения, то информация, полученная левым глазом[43]43
  Точнее, правое полуполе зрения обоих глаз – правым полушарием, а левое полуполе обоих глаз – левым. – Прим. науч. ред.


[Закрыть], обрабатывается правым полушарием. По аналогии правый глаз полученную им информацию отправляет на обработку в левое полушарие. Теперь нам нужно вспомнить, что в ходе эволюции функции мозга разделились на левополушарные и правополушарные. Если правый глаз не видит, то человек с расщепленным мозгом скажет, что он ничего не видит, даже если левым глазом он лицезреет «Банки с супом Кэмпбелл» Энди Уорхола[44]44
  «Банки с супом Кэмпбелл» – одна из самых известных работ американского художника Энди Уорхола (1928–1987), созданная им в 1962 году. Картина состоит из тридцати двух полотен, 51 см высотой и 41 см шириной, на каждом из которых изображена банка супа компании Campbell Soup.


[Закрыть]. Однако, что интересно, если такого человека попросить нарисовать то, что он видит, он попытается воспроизвести изображение банок с супом. Это все потому, что правый глаз переносит то, чего мы якобы не видим, в левую часть мозга, которая затем пытается выразить то, что видел глаз, – то есть ничего. Но левый глаз переносит изображение «Банок с супом Кэмпбелл» в правое полушарие, которое механически воспроизводит рисунок. При этом, если «Банки с супом» Уорхола продемонстрированы правому глазу, пациент с расщепленным мозгом ответит что-нибудь вроде: «Я вижу Уорхола». Придумав систему, где пациенты с расщепленным мозгом видят разные изображения и предметы разными глазами, а затем отвечают на вопросы о том, что именно они видят, исследователи обнаружили удивительные тонкости того, как наш мозг справляется с визуальным мусором.

Один из наиболее известных экспериментов для изучения расщепленного мозга представляет собой мелькание картинок перед глазами пациента: для левого глаза показывается листок со словом «лицо», а для правого – со словом «улыбка»[45]45
  Левым и правым полуполями зрения соответственно (рис. 12.2). – Прим. науч. ред.


[Закрыть] (рис. 12.2). Затем пациента с расщепленным мозгом просят нарисовать, что он видел, а потом объяснить, что он нарисовал. Одного из участников попросили нарисовать правой рукой (которая контролируется левым полушарием) то, что он увидел. Пациент нарисовал улыбающееся лицо. Вроде бы все правильно. Но затем его попросили объяснить, почему он нарисовал улыбающееся лицо. Тогда пациент, который не мог озвучить оба увиденных слова, выдал довольно разумный комментарий. Он сказал, что рисовал просто лицо, но ведь лицо с улыбкой куда приятнее, чем хмурое, и напоследок спросил: «Кто захочет унылое лицо?» Все это странно, но вполне объяснимо динамикой взаимодействия правого и левого полушарий. Левое полушарие, имея ограниченную информацию, составляет логически приятную картину, чтобы компенсировать не только недостаток информации, но и острую необходимость нарисовать лицо с улыбкой, поскольку все же где-то маячит призрак увиденного правым глазом слова «улыбка». Психологи называют это феноменом оправдания и объединения того, что пациент с расщепленным мозгом видит обоими глазами, «объединяя самосознание и ментальную жизнь».

Интересный эксперимент с пациентами с расщепленным мозгом провел Газзанига с коллегами: человек должен был узнать самого себя. Ученый задался фундаментальным вопросом: «Разрыв мозолистого тела у людей заставил нас задуматься о природе восприятия себя: имеет ли каждое полушарие мозга собственное представление о том, кто мы есть?» Ответ на этот вопрос потребует базового понимания того, как мы воспринимаем внешний мир. Дэвид Терк применил компьютерные технологии и создал эксперимент под названием «Я или Майк?». Лицо пациента с расщепленным мозгом (JW) было преобразовано с помощью техники морфинга в лицо одного его давнишнего коллеги, которым случайно оказался Газзанига (MG). Для преобразования было сделано десять постепенно меняющихся изображений. Другими словами, спектр изображений лиц, идущий слева направо, начинался лицом JW на левом конце и заканчивался лицом MG справа. Восемь лиц между ними выглядели следующим образом: на 90 % как JW и на 10 % как MG, затем на 80 % как JW и на 20 % как MG и т. д. В общем, если бы JW не был человеком с раздвоенным мозгом, то он воспринимал бы фотографии как 100 %-ное свое изображение, 90 %-ное, 80 %-ное и т. д.

Затем Терк и его коллеги применили классический подход для экспонирования трансформированных изображений в левое полушарие (через правый глаз) и в правое полушарие (через левый глаз). При каждой экспозиции JW отвечал на вопрос: «Это я или это Майк?» Оказалось, что левое полушарие быстро и как бы линейно обнаруживает частичные образы себя, а правое полушарие при этом может распознать себя только по почти полной картинке. Точнее, для того чтобы трансформированное лицо было распознано как «я сам», в нем должно быть не менее 80 % «себя». Поскольку левое или доминирующее полушарие распознает свое изображение даже с очень небольшим количеством «себя», это говорит о его более значительной роли в том, что Газзанига называет «самоузнаванием». Но эксперименты не подразумевают, что у каждой половины мозга есть индивидуальное чувство восприятия себя; скорее они показывают, что самоузнавание происходит от специализированных функций обоих полушарий вместе.

Безусловно, самый странный случай работы человеческого мозга с визуальной информацией и превращения ее в восприятие описан в исследовании Вилейанура Рамачандрана и его коллег. Рамачандран наиболее известен благодаря своему труду по синестезии и фантомным конечностям. В этой работе он использует синдром Капгра в качестве примера того, насколько мало может мозг, когда нужно объяснить необъяснимые ощущения, а также насколько это важная часть восприятия. Люди с синдромом Капгра утверждают, что близкие люди – самозванцы. В изученном Рамачандраном случае мужчина утверждал, что его мать – самозванка. Увидев ее во время эксперимента, он сказал что-то вроде: «Она похожа на мою маму, но это не она». Ученые замерили его эмоциональный отклик на ту встречу, и анализ показал, что реакция у него была нейтральной. Подобное равнодушие ребенка – истинный кошмар каждой матери, хотя более чем вероятно, что сына терзает сильное чувство вины.

Рис. 12.2. Проведение эксперимента с расщепленным мозгом

Рамачандран предлагает следующее объяснение этого странного поведения. Исследованный им человек ранее получил травму головы, и его лимбическая система (в частности, миндалина – область, находящаяся глубоко внутри мозга и отвечающая за эмоции) была повреждена. Кроме того, с большой вероятностью изменились и связи височной коры с лимбической системой. Другая важная деталь заключается в том, что та область височной доли (она называется веретенообразной извилиной), которая отвечает за обработку изображений лица и за распознавание лиц, так же связана с лимбической системой, как и многие другие области мозга. Таким образом, индивид видит свою мать, узнает ее как таковую, пытается отправить эту информацию в миндалевидное тело для эмоциональной обработки, но информация блокируется, и поэтому остается единственное возможное логическое объяснение: это не моя мать, потому что мне не хватает эмоций для нее. Его мозг, пытаясь разобраться во всей этой путанице мыслей и зрительных образов, придумывает историю о самозванке. Если же мать звонит ему по телефону и говорит с ним, он узнает ее голос и правильно посылает эту информацию в миндалевидное тело, то есть получает эмоциональную реакцию. И никаких самозванцев.

Когда технология визуализации начала стремительно развиваться, Майкл Газзанига сказал: «Я не сомневаюсь, что взаимодействие между исследованиями расщепленного мозга и другими методологиями, такими как нейровизуализация, будет и впредь проливать свет на человеческий разум и мозг». Тем не менее те исследования расщепленного мозга, результаты которых я использовал, чтобы рассказать о том, как мозг обрабатывает сенсорную информацию, остались в прошлом. Хирурги пришли к выводу, что подобные операции оказались не настолько эффективными, как ожидалось, и прекратили их делать. Многие пациенты, перенесшие операцию по расщеплению мозга, теперь умирают от естественных причин, а вместе с ними исчезает и возможность изучать эти феномены. Гемисферэктомию продолжают делать очень маленьким детям, но, поскольку мозг сильно перестраивается по мере их взросления и развития, эффекты расщепления мозга становятся менее выраженными и этих людей уже нельзя использовать для исследований. Несчастные случаи будут происходить и дальше, и если повреждение затронет какие-то специфические области мозга, то это приведет к явлениям, характерным для расщепленного мозга. Исследователи уже давно предполагают, что люди с редким врожденным расстройством, называемым агенезией мозолистого тела (AgCC), могут быть спасителями парадигмы расщепленного мозга. Лишь в последнее время такие случаи приобрели важное значение из-за сокращения популяции пациентов с хирургически расщепленным мозгом. Несчастные люди с AgCC рождаются с полным или частичным отсутствием мозолистого тела. Без мозолистого тела нервные волокна, которые составляют эту структуру, вместо того чтобы развиваться в широтном направлении (и соединять полушария мозга), развиваются в продольном направлении внутри полушарий. Частичные нарушения мозолистого тела носят разные названия, но эффект дают тот же, что и при операциях, вызывающих явления расщепления мозга.

Существует некоторое явное сходство людей, перенесших операцию по расщеплению мозга, и людей с AgCC. Несмотря на то что у вторых присутствуют ограниченные связи между полушариями мозга, они, судя по всему, в большей степени задействуют оба полушария, чем те, кто перенес операцию. Возраст, в котором проводят исследование пациента с агенезией мозолистого тела, также служит фактором связности двух полушарий и показывает, что нейронная пластичность может в некоторых случаях компенсировать отсутствие связи, поскольку дети с AgCC становятся подростками и взрослыми. Люди с AgCC и те, кто перенес операцию, схожи в том, что испытывают серьезные затруднения в сложных ситуациях. К сожалению, у пациентов с AgCC часто проявляются многие признаки расстройства аутистического спектра. Один из наиболее известных и заметных случаев AgCC описан в фильме 1988 года «Человек дождя», где Дастин Хоффман играет взрослого аутиста. Человек, послуживший прототипом главного героя, – Лоуренс Ким Пик (умер в 2009 году) – считался мегагением благодаря своей способности запоминать разные вещи. Хоффман сыграл Пика как удивительного и сложного человека с проявлениями аутизма, попавшего в мир за пределами учреждения, где он до этого долго жил.

В 2013 году Пратик Мукерджи и его коллеги обследовали нескольких человек с AgCC и определили, что при врожденной аномалии поражено не только мозолистое тело, но и поясная извилина. Хорошо известно, что эта область мозга имеет решающее значение для обработки информации с точки зрения эмоционального контекста. Без нормальной связи с этой областью мозга эмоциональная реакция на сенсорную информацию теряется из-за отсутствия соединений. Это исследование объяснило многие поведенческие признаки Пика и других людей с подобным синдромом развития. Каким образом исследования людей с AgCC будут включены в исследование расщепленного мозга – это другая история, но люди с этим диагнозом и их необычное строение мозга, вызванное проблемами развития, могут стать важным звеном к пониманию нюансов того, как мозг обрабатывает сложную сенсорную информацию, которая приводит к эмоциональным, логическим и перцептивным реакциям на внешний мир.

Одна из зацепок на этом тернистом пути – то, как пациенты с AgCC воспринимают и интерпретируют пословицы. Пословицы – это небольшие утверждения, состоящие, как правило, из одного предложения, которые не нужно интерпретировать буквально для понимания смысла. Например: «Не судите о книге по обложке». Оказывается, пациенты с агнезией мозолистого тела довольно плохо справляются с тестами, включающими пословицы, по сравнению со сверстниками с неповрежденным мозолистым телом. Это означает, что есть некоторые ключевые различия в том, как люди с AgCC обрабатывают сложные сенсорные данные.

В целом человеческий мозг удивительно ловко справляется с сигналами из внешнего мира. Люди разработали интересные, хитроумные и уникальные, а иногда и противоречащие логике нейронные механизмы для взаимодействия со сферой чувств. И особенно интересно, когда ощущения человека взаимодействуют в кроссмодальных формах. Ведь лишь немногие из наших сенсорных переживаний связаны с каким-то одним чувством.