Межполушарная асимметрия. 
Проблема расщепленного мозга

Передний мозг состоит из двух полушарий. На первый взгляд они похожи как братья-близнецы. Каждая половина имеет собственные проекционные сенсорные и моторные зоны. Долгое время считалось, что полушария как бы «дублируют» друг друга, причем главенствующая роль приписывалась левому полушарию. Однако на сегодня господствующей является точка зрения о специфических функциях левого и правого полушарий.

В норме правое и левое полушарие соединяются мозолистым телом — мощным пучком проводящих волокон. Цикл исследований Р. Сперри и М. Гэззениги (R. Sperry, М. Gazzaniga, 1967) показал, что при рассечении мозолистого тела, которое еще недавно практиковалось для лечения ряда нарушений, например эпилепсии, происходят необычные вещи. Так, если поместить некоторый предмет в левое поле зрения или вложить его в левую руку испытуемого с рассеченным мозолистым телом (в этом случае информация поступает только в правое полушарие), он не может сказать, что именно он держит или видит (рис. 3.13). Может быть, он не узнает предмет? Однако если дать испытуемому подержать предмет в левой руке некоторое время, а потом положить его в мешок и попросить найти именно тот предмет, который уже побывал в его руке, он безошибочно выполнит задачу. Более того, если дать такому человеку подержать в левой руке ножницы (которые он, как мы уже знаем, не сможет назвать), а потом протянуть мешок, где среди прочих предметов будет перочинный нож, он вынет именно его. Таким образом, правое полушарие мозга не может нормально пользоваться речевой информацией, но способно оперировать процедурным знанием («это то, чем режут»).

Особые функции правого полушария становятся очевидными, если поменять процедуру, с тем чтобы информация поступала только в изолированное левое полушарие мозга. При таком условии левое полушарие не справляется с заданиями на пространственное и «ручное» мышление. Например, не удается правой рукой построить фигурку из кубиков или сложить по предложенной схеме лист бумаги. При этом испытуемый сможет дать название предметов. Самое интересное, что у животных подобных эффектов при расщеплении мозга не наблюдается!

Таким образом, люди располагают как бы нс одним мозгом, а двумя! Каждый из них в принципе достаточен для первичной ориентации во внешнем мире. Данные свидетельствуют о том, что левое полушарие активно при решении вербальных или символических, а правое — при решении пространственных и образных задач. Однако по-настоящему эффективная работа мозга возможна лишь при совместной работе обоих полушарий.

Рис. 3.13. Установка для исследования особенностей функционирования психики пациентов с изолированными полушариями головного мозга.

Методы психофизиологических исследований

Долгое время единственным доступным методом исследования функций головного мозга был естественный эксперимент. В этом случае объектами исследования становились люди, которые перенесли травмы мозга. По нарушениям их психической деятельности судили о связи различных областей мозга и психических функций. В современных исследованиях широко применяются как интервентные методы исследования мозга животных (например, внедрение электродов в определенные участки мозга), так и неинтервентные методы изучения мозга человека. Рассмотрим их подробнее.

Электроэнцефалография (ЭЭГ) представляет собой регистрацию суммарной электрической активности нейронов. С помощью датчиков, размещенных на поверхности головы (в современных компьютерных моделях до 130 отведений) регистрируется разность потенциалов между различными точками на поверхности головы по отношению к какой-то одной нейтральной точке (например, мочкой уха). Таким образом, удается зафиксировать сложные ритмические изменения электрической активности мозга. Результаты записи усиливаются и регистрируются компьютером для последующей обработки. Исследования проводятся в состоянии покоя или сна, а также на фоне особой стимуляции. Обычно воздействуют на основные органы чувств: зрение (вспышки света, вращающаяся картинка в виде шахматной доски), слух (звуки различной частоты).

По мнению ряда авторов, до сих пор ЭЭГ «продолжает оставаться сложным для расшифровки показателем мозговой активности» (см. Александров, 2003, с. 26). Однако при анализе записи ЭЭГ традиционно выделяют устойчивые ритмические колебания определенной формы (рис. 3.14):

• • Гамма-волны — колебания в диапазоне более 30 Гц с небольшой амплитудой до 15 мкВ. Присутствие в ЭЭГ волн данного типа свидетельствует о том, что человек сосредоточенно выполняет какое-то действие.
• • Бета-волны — колебания в диапазоне от 14 до 30 Гц с амплитудой 5−30 мкВ. Наличие бета-ритма фиксируется в состоянии интенсивной деятельности человека, а так же в особой стадии сна (парадоксальном сне).
• • Алъфаволны с частотой колебаний в диапазоне 8−13 Гц и амплитудой 500−1000 мкВ. Альфа-ритм интерпретируют как наиболее базовый режим работы мозга в состоянии спокойного бодрствования.
• • Тэта-волны — колебания в диапазоне 4−8 Гц с амплитудой 20- 100 мкВ. Они фиксируются при эмоциональном напряжении.
• • Дельта-волны — колебания в диапазоне 0,5−3 Гц с амплитудой более 100 мкВ. Дельта-ритм преобладает у спящего человека.

Рис. 3.14. Основные виды ЭЭГ.

Очевидно, что в реальных электроэнцефалограммах «чистые» ритмы встречаются чрезвычайно редко. В настоящее время разработаны статистические компьютерные программы для автоматической обработки и вычисления пропорции ритмов разного типа в полученной записи.

Для решения задач психологии наиболее информативен метод регистрации вызванных потенциалов, представляющий собой модификацию ЭЭГ. Процедура этого метода состоит в наложении данных ЭЭГ, полученных при многократном (до нескольких сотен раз) повторении аналогичной стимуляции. При этом устойчивые изменения электрической активности мозга усиливаются, а случайные нивелируют друг друга. С помощью метода регистрации вызванных потенциалов можно ответить на ряд вопросов о динамике мозговых процессов, например, о том, насколько быстро мозг «отвечает» на ту или иную специфическую стимуляцию.

Магнитоэнцефалография (МЭГ) — в основе метода МЭГ лежит тот факт, что активность нейронов создает слабые магнитные поля. Аналогично ЭЭГ, запись МЭГ отражает частоту и амплитуду изменений магнитных полей в определенных точках головы.

Методы ЭЭГ и МЭГ являются взаимодополняющими, так как в силу технических особенностей ЭЭГ преимущественно фиксирует активность с поверхности извилин коры головного мозга, в то время как МЭГ — с поверхности борозд. Поскольку площадь коры в извилинах и бороздах примерно равна, совместное применение данных методов дает более полную картину происходящих в мозге физиологических процессов. Главным преимуществом методов энцефалографии является их высокое временное разрешение — фиксация ответов мозга происходит с частотой в 1 мс (1/1000 с).

В XXI в. не в последнюю очередь в связи с ростом количества междисциплинарных исследований растет популярность различных методов нейровизуализации, т. е. методов в результате применения которых можно получать наглядные изображения структурных и функциональных явлений в головном мозге. Подобные методы требуют крайне дорогостоящего оборудования, в частности мощных компьютеров и сканеров.

Самый распространенный способ получения подобных «картинок» — различные методы компьютерной томографии. По сути, они дают послойное сканирование мозга, причем современная аппаратура позволяет получать изображение срезов в несколько миллиметров (этот процесс можно сравнить с нарезкой сыра тонкими ломтиками). Самый простой вид томографии связан с использованием рентгеновских лучей. В результате наложения послойных сканов в специальной компьютерной программе получается черно-белое изображение мозга. Однако такая процедура дает вредную для здоровья радиационную нагрузку на организм. Поэтому в исследовательской и клинической практике используют более щадящие методы.

Магнито-резонансная томография (МРТ). Для получения изображения с помощью данного метода используется эффект магнитного резонанса атомов водорода. Голову испытуемого помещают в сильное магнитное поле, которое упорядочивает вращающиеся атомы водорода. Затем с помощью короткого импульса их дезориентируют. Восстанавливая свое естественное движение, атомы излучают сигналы, которые фиксирует компьютер. В результате получается картина более и менее плотных участков мозга. Если повторять процедуру МРТ с частотой несколько раз в секунду (функциональная МРТ), можно судить не только о повреждениях мозга (наличии уплотнений или полостей, наполненных жидкостью), но и выделять среди структур мозга более и менее активные зоны, анализируя динамику приливов крови к различным областям. По сравнению с описанными выше методами энцефалографии метод МРТ гораздо более медленный, он позволяет зафиксировать динамику процесса с разрешением в 30 мс (самые современные модели), при этом пространственное разрешение достаточно велико — около 1 мм. Пример изображения, полученного при помощи методики МРТ, можно видеть на рис. 3.15.

Рис. 3.15. Изображение, полученное по технологии МРТ при прослушивании радиопередачи.

(иллюстрация с Oxford Centre for Functional MRI of the Brain, fmrib.ox.aMc.uk).

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Испытуемому делается инъекция слаборадиоактивного раствора глюкозы, которая является «быстрым» источником энергии для клеток мозга. Соответственно при повышении активности клеток, повышается и потребление ими глюкозы. По уровню поглощения клетками радиоактивной глюкозы судят об активных областях мозга в процессе той или иной психической деятельности.

В заключение остановимся еще на одном крайне важном для психологии методе — записи движений глаз (eye-tracking record). Данный метод опирается на данные о том, что динамика направления взора закономерно отражает особенности психической деятельности человека. Пионером в области записи движений глаз был отечественный физиолог А. Л. Ярбус, опубликовавший в 1965 г. фундаментальный труд «Роль движений глаз в процессе зрения». Им было убедительно показано, что траектория движений глаз определяется не только свойствами среды, но и, в первую очередь, задачей человека. Таким образом, анализируя движения глаз, мы можем понять, что на самом деле видит человек, когда он смотрит на какую-либо сцену (рис. 3.16). Запись движений глаз оказывается информативной не только при изучении процессов восприятия, но и при анализе памяти и мышления.

Современные приборы для записи движений глаз неинвазивны (используются портативные видеокамеры) и обеспечены компьютерными программами, которые при совмещении с предъявляемым испытуемому изображением могут «реконструировать» ландшафты восприятия, т. е. визуализировать субъективный опыт человека.

Рис. 3.16. Запись движений глаз в течение или после трехминутного рассматривания картины И. Репина «Не ждали» .