Управляющий мозг: Лобные доли, лидерство и цивилизация

В науке даже самая правдоподобная и эстетически привлекательная гипотеза должна быть подвергнута эмпирической проверке. Много свидетельств в пользу динамического взаимоотношения между двумя полушариями было получено довольно простыми средствами. Эти средства опирались на базовые свойства устройства нервной сети. Большинство сенсорных проводящих путей в мозге пересекаются: информация из левой половины внешнего мира первоначально доставляется в правое полушарие, а информация из правой половины внешнего мира доставляется первоначально в левое полушарие. Это справедливо для тактильной, зрительной и, в меньшей степени, для акустической информации. Разумеется, при нормальных обстоятельствах два полушария взаимодействуют и делятся информацией благодаря массивным пучкам волокон, соединяющим их, — так называемому мозолистому телу и комиссурам. Однако, доставляя информацию очень быстро к одной стороне сенсорного поля, можно задействовать только одно полушарие, противоположное стороне входа.

Этого можно добиться с помощью довольно простых устройств. Одно из них — тахистоскоп, простое зрительное проецирующее устройство, использующее этот принцип. Тахистоскоп, вероятно, дал больше информации о работе двух полушарий, чем любой другой метод. Для акустической информации это делалось с помощью прибора для дихотического прослушивания, по сути — магнитофона с двумя наушниками21.

Большая часть исследований, проводившихся с помощью этих методов, вращалась вокруг подтверждения и разработки исчерпавшего себя старого статичного понятия о ролях двух полушарий. Блестящих прорывов было относительно мало. Большинство исследований было направлено, главным образом, на расширение перечней левополушарных и правополушарных функций. Однако некоторые из находок вели к интересным неожиданным заключениям, которые нарушали установленную «истину». Переработка музыкальной информации и восприятие лиц занимали почётное место в правополушарном списке. Прозопагнозия (ухудшение распознавания лиц) и амузия (неспособность к восприятию музыки) традиционно рассматривались как симптомы правополушарных нарушений, наступающих после инсульта или других заболеваний. Однако классический эксперимент Бевера и Чиарелло продемонстрировал поразительное соотношение между распределением по полушариям процессов обработки музыкальной информации и музыкальным опытом22. Действительно, неискушённые в музыке люди воспринимают музыку большей частью правым полушарием. Однако люди, получившие музыкальное образование, воспринимают музыку большей частью левым полушарием. И так как в большинстве своём люди не искушены в музыке, старое понимание, привязывающее музыку к правому полушарию, подкрепляется, но только в слабом, ограниченном смысле. Представление о внутренней, обязательной связи между музыкой и полушарной специализацией более не приемлемо. То, какая сторона мозга занимается переработкой музыкальной информации, оказывается относительным, определяется степенью музыкальной образованности и объёмом предшествующих занятий музыкой. Подобные открытия были сделаны и относительно распознавания лиц. Незнакомые лица обрабатываются большей частью правым полушарием, что соответствует традиционным взглядам. Но знакомые лица обрабатываются большей частью левым полушарием23. Мы снова видим относительность, основывающуюся на различении новизны и рутины!

Принцип новизны-рутины как основы полушарной специализации получает дальнейшее подтверждение в динамических лабораторных имитациях процесса обучения. Допустим, ставится совершенно новая задача такого типа, который отсутствует в прежнем опыте испытуемого и даже никак с ним не связана. Допустим, далее, что испытуемый интенсивно погружается в эту задачу в ходе длительного (несколько часов или даже дней) эксперимента. Используя тахистоскопические и дихотические методы, можно было продемонстрировать, что вначале правое полушарие доминирует над левым. Однако повторяющаяся работа над задачей это отношение переворачивает, и левое полушарие начинает доминировать над правым. Сдвиг полушарного контроля справа налево представляется универсальным феноменом, который может быть продемонстрирован на широком множестве обучающих задач, как невербальных, так и вербальных.

Какими бы убедительными ни были тахистоскопические и дихотические исследования, они требовали представления стимулов в условиях, имеющих мало сходства с тем, как информация перерабатывается в реальном мире. Эти данные были непрямыми, они скорее выводилась логически, нежели прямо наблюдались. Эти данные были также неточными, так как тахистоскопические и дихотические методы не приспособлены для раскрытия точной нейроанатомии переработки информации внутри полушарий. Насколько показательны были эти находки для реальных жизненных процессов? Было важно продемонстрировать динамику полушарного взаимодействия в более естественных ситуациях.

Динамическая теория об отношениях между мозгом и поведением требует динамических экспериментальных средств. Подлинно адекватная исследовательская методология для изучения динамических аспектов отношений мозга и поведения стала доступной с появлением методов функциональной нейровизуализации. Динамика кривых обучения может изучаться путём «мгновенных снимков» на различных стадиях обучающей кривой, при наличии большого объёма тренировки в промежутках между этими мгновенными снимками.

В растущем числе исследований по функциональной нейровизуализации используется эта методология с современными технологиями, такими как функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI), позитронно-эмиссионная томография (PET) и компьютерная томография с помощью эмиссии одиночного фотона (SPECT). Данные, полученные этими методами, также демонстрируют глубокую связь между правым полушарием и новизной, между левым полушарием и рутиной. Алекс Мартин и его коллеги из Национального института психического здоровья представили особенно убедительную демонстрацию такого рода24. Используя PET, они изучали изменения уровня кровотока в то время, когда испытуемый перерабатывал различные типы информации: слова, имеющие значение, бессмысленные слова, реальные объекты и бессмысленные объекты. Каждый тип информации предъявлялся дважды, но каждый раз конкретные объекты были уникальными. Во время первого предъявления, когда задача была новой, особенно активированы были правые глубинные отделы височной доли, но эта активация снижалась во время второго предъявления. В отличие от этого, в левых медиальных височных структурах уровень активации был постоянным. Это отражено на рисунке 5.3. Эти открытия были важны, поскольку уровень кровотока отражает уровень нейронной активации.

В исследовании Мартина сдвиг активации справа налево распространялся на все четыре типа информации, как вербальной, так и невербальной. Это означает, что ассоциация правого полушария с новизной и левого полушария с рутиной не зависит от природы информации, а является универсальной. Более того, сдвиг активации справа налево произошел, несмотря на тот факт, что конкретные объекты не повторялись в ходе двух последовательных предъявлений. Таким образом, изменения в паттернах активации отражают скорее общие аспекты обучения, чем обучение специфическим стимулам.

a) НАИВНЫЕ           b) ТРЕНИРОВАННЫЕ

Рис. 5.3. Изменения в местной активации мозга, как функция знакомства с тестом. Правое полушарие особенно активно в начале теста (а), с тренировкой эта активация уменьшается (b). (Адаптировано из: Martin А., Wiggs С. L., Weisberg J. Modulation of human medial temporal lobe activity by form, meaning, and experience // Hippocampus. 1997. Vol. 7, № 6. P. 587-593.)

Аналогичные результаты сообщила группа британских специалистов по нейронауке25. Как при распознавании лиц, так и при распознавании символов, столкновение с незнакомыми объектами сопровождалось возрастанием активации правой затылочной области (fusiform gyrus). В противоположность этому, возрастающее знакомство с объектами было связано с уменьшением правой затылочной активации и увеличением левой затылочной активации. Как и в исследовании Мартина, эффект новизны-привычности независим от природы объекта.