Глава 1. Общие представления о строении и функциях головного мозга
Головной мозг человека и его отделы
Головной мозг человека (лат. encephalon) является органом центральной нервной системы, состоит из множества взаимосвязанных нервных клеток и их отростков и занимает почти всю полость мозгового отдела черепа, кости которого защищают головной мозг от внешних механических повреждений. B процессе роста и развития головной мозг принимает форму черепа.
Мозг содержит миллионы локальных процессоров, принимающих важные решения. Это узкоспециализированная система с критически важными сетями, рассредоточенными на 1300 г биологической ткани.
Вещество мозга защищено тремя оболочками (рис. 27):
1) твердая – представляет собой тонкую пленку, одной стороной примыкающую к костной ткани черепа, а другой – непосредственно к коре;
2) паутинная – располагается между первой и третьей оболочками и осуществляет обмен ликвора (спинномозговой жидкости). Ликвор – природный амортизатор, защищающий мозг от повреждений при движении;
3) мягкая – состоит из рыхлой ткани и плотно обволакивает поверхность полушарий, заходя во все щели и борозды. Ее функция – кровоснабжение органа.
Рис. 27. Оболочки головного мозга (Mysid, original by SEER Development Team)
Общие данные о морфологии головного мозга
Головной мозг делится на три части. Самый нижний отдел называется ромбовидный. Там, где начинается ромбовидная часть, заканчивается спинной мозг – он переходит в продолговатый и задний (Варолиев мост и мозжечок). Далее следует средний мозг, объединяющий нижние части с основным нервным центром – передним отделом. Последний включает конечный (большие полушария) и промежуточный мозг. Ключевые функции больших полушарий головного мозга заключаются в организации высшей и низшей нервной деятельности. Верхним отделом является конечный мозг. Он имеет наибольший объем (80 %) по сравнению с остальными. Головной мозг состоит из двух больших полушарий, мозолистого тела, соединяющего их, а также обонятельного центра. Большие полушария головного мозга, левое и правое, отвечают за формирование всех мыслительных процессов. Здесь находится самая высокая концентрация нейронов и наблюдаются наиболее сложные связи между ними. В глубине продольной борозды, которая делит полушария, располагается плотная концентрация белого вещества – мозолистое тело. Оно состоит из сложных сплетений нервных волокон, соединяющих различные части нервной системы.
Внутри белого вещества есть скопления нейронов, которые зовутся базальными ганглиями. Близкое расположение к «транспортной развязке» мозга позволяет этим образованиям регулировать мышечный тонус и осуществлять мгновенные рефлекторно-двигательные реакции. Кроме того, базальные ганглии отвечают за образование и работу сложных автоматических действий, частично повторяя функции мозжечка.
Размер головного мозга
Головной мозг человека, самый совершенный по способу функционирования, не является самым большим по размеру в сравнении с мозгом других биовидов. Его средние размеры составляют 20×20×15 см. У новорожденного он весит примерно 350 г. Согласно нормативным показателям, масса мозга молодой женщины составляет от 1200 до 1300 г, молодого мужчины – от 1300 до 1400 г.
Индивидуальные различия в размерах мозга не отражаются на умственных способностях. Минимальная масса мозга, которая не отражалась на социальном поведении человека, – 900 г. Существуют антропологические данные, согласно которым у 46-летнего мужчины мозг весил 680 г, что не сказывалось на его социальном и психологическом статусах. Согласно этим же данным, максимальная масса мозга не превышает 2850 г. Вероятнее всего, граница максимальной массы здорового головного мозга человека – около 2200–2300 г. Интересен также широко известный факт, согласно которому вес мозга русского писателя Ивана Сергеевича Тургенева составлял 2012 г, а писателя Анатоля Франса – 1017 г (рис. 28). Между тем творчество этих писателей ставится в литературоведении на один уровень.
Рис. 28. Пример независимости уровня когнитивных способностей от размера мозга (И. Тургенев и А. Франс)
Поль Брока, взвешивая мозг женщины и мужчины, значительно различавшиеся по размеру, получил данные, согласно которым мозг мужчины весил 1300 г, а женщины – 1200 г. Это соответствует и современным представлениям об отсутствии взаимосвязи крупного мозга и высокого интеллекта (Катрин Видаль, 2012).
Установлено, что уровень интеллекта у человека частично обусловлен наследственностью, а частично определяется образом жизни и опытом: учится человек, число связей у него возрастает, соответственно, он умнеет; не учится – картина обратная.
Важны также пропорции между размерами головы и тела (рис. 29). У человека она оптимальна для того, чтобы мозг был «разумным», то есть соотносится с телом как 1: 8.
Рис. 29. Пропорции тела человека
У женщин пропорции тела несколько отличаются от мужских: женские ноги короче мужских относительно роста. Это явилось причиной того, что обувь с каблуками, «исправляющими» пропорциональную неточность, прочно внедрилась в гардероб слабой половины человечества.
К вопросу о соотношении пропорций головы и тела уместно добавить краткие замечания относительно особенностей их становления в эмбриогенезе и годы жизни до пубертата (рис. 30).
Рис. 30. Процесс становления пропорций тела у ребенка
Двухмесячный эмбрион имеет размер головы, равный телу, новорожденный также является большеголовым (маленьких детей в быту иногда называют «головастиками»). Затем происходят изменения в сторону гармонизации пропорций головы и тела.
В отличие от человека, например, тело орангутанов и горилл, согласно шуточному замечанию М. Газзаниги, «к их стыду», больше, чем то, которое должно быть при размере их мозга. Это является одной из важных причин того, что такие приматы не могут мыслить как люди. К тому же и геометрия центральной нервной системы (ЦНС) у них «недотягивает» до человеческой, о чем пойдет речь в следующем разделе.
Геометрия центральной нервной системы
Головной мозг человека составляет верхний отдел ЦНС. Между ним и нижним отделом ЦНС не существует границы, которая была бы выражена анатомически. Окончанием спинного мозга и началом головного условно служит верхний шейный позвонок. Становится понятно, насколько важную роль для работы всей нервной системы играет состояние каждой из частей ЦНС. В частности, тот факт, что ее «нервная ось» (головной и спинной мозг) едина, обусловливает зависимость работы головного мозга от состояния спинного, особенно в детском возрасте. Это, в свою очередь, свидетельствует о том, что воспитательные меры по укреплению позвоночного столба в самый ранний период жизни, а также по выработке правильной осанки в последующее время являются необходимыми.
Только у человека ЦНС вертикальна. Именно такая ее геометрия позволила обозначить первобытных людей как Homo erectus (человек прямоходящий). С тех пор мозг и соответственно психика человека усложнились в такой мере, что превратили Homo erectus в Homo sapiens, который является безусловно верховным по отношению ко всем другим гомини́дам (лат. Hominidae) – семейство наиболее прогрессивных приматов, включающее людей и больших человекообразных обезьян.
Л. Фестингер, американский психолог, автор теории когнитивного диссонанса, считает, что прямохождение должно было стать катастрофическим недостатком биовида человек. Оно сильно снижало скорость передвижения как при беге, так и при лазании. «Четвероногое животное, – отмечает Л. Фестингер, – способно неплохо передвигаться и на трех лапах, если одна повреждена, а двуногое на одной – нет. Это делает человека менее защищенным от хищников. Кроме того, у двуногих особей женского пола родовой канал стал у́же, поскольку иначе хождение на двух ногах было бы невозможным. Однако высвобождение рук перевесило все минусы прямохождения. То обстоятельство, что появилась возможность по-разному использовать руки, во многом сделало человека человеком, то есть обеспечило его привилегию создавать рукотворный мир».
Д. Эверест, современный антрополог и лингвист, утверждает, что язык, которым пользуются люди, не предопределен генетически. Человек изобрел его и тем самым обусловил возникновение «зияющей пропасти» между собой и всеми другими биовидами.
Нервные клетки (нейроны)
Испанский ученый Сантьяго Рамон-и-Кахаль дал удивительно поэтичное описание мозга с точки зрения составляющих его нервных клеток. «Сад неврологии, – писал он, – представляет исследователю захватывающий, ни с чем не сравнимый спектакль. В нем все мои эстетические чувства находили полное удовлетворение. Как энтомолог, преследующий ярко окрашенных бабочек, я охотился в красочном саду серого вещества с их тонкими, элегантными формами, таинственными бабочками души, биение крыльев которых, быть может, когда-то – кто знает? – прояснит тайну духовной жизни».
Основными единицами нервной системы являются нейроны – нервные клетки. Они чрезвычайно разнообразны по форме и функциональному назначению.
Головной мозг человека содержит в среднем около 100 миллиардов нейронов. Если нейроны головного мозга вытянуть в цепочку, вернее, сложить из них мост, то по нему можно пропутешествовать на Луну и обратно. Вместе с тем вся кора, то есть та область мозга, которая, как мы думаем, ответственна за человеческое мышление и культуру, содержит лишь 17 миллиардов нейронов. Остальное принадлежит низлежащим по отношению к ней структурам.
Размер каждой клетки мозга (нейрона) чрезвычайно мал, но диапазон их различий по этому признаку достаточно велик – от 5 до 150 микрон. В течение жизни человек теряет определенное число клеток, но в сравнении с общим их числом потери ничтожны (приблизительно 4 миллиарда нейронов).
По выражению известного американского нейробиолога Майкла Газзаниги, миллионы нейронных сетей – «это туча вооруженных отрядов, а не одинокий солдат, ожидающий приказания командира… это не какой-то лихой ковбой, который действует вне физических и химических законов, работающих в нашей Вселенной». Современные средства нейровизуализации, в частности диффузионно-тензорная томография, фактически позволяет составить карту нервных волокон. Устройство мозга можно увидеть, зарегистрировать и измерить. Как сообщает М. Газзанига, благодаря исследованиям, выполненным с помощью такой аппаратуры, выяснилось, что дугообразный пучок – нервный пучок белого вещества, который у человека связан с речью, так как соединяет зоны Брока и Вернике, – устроен совершенно по-разному у шимпанзе, макак, людей и слонов. Кроме того, удалось увидеть, что у человеческого эмбриона 31–51-го дня развития появляются уникальные клетки-предшественники. Ничего подобного этим клеткам пока не было найдено ни у одного другого вида. Обнаружены также дополнительные доказательства того, что топология соединений нейронов у человека со временем меняется.
Несмотря на сложность клеточного устройства мозга, законы его функционирования представляют чрезвычайный интерес и во многом изучены.
Принципиально важны исследования, демонстрирующие специфичность отдельных нервных сетей, их относительную функциональную самостоятельность, независимость друг от друга. Если бы наш мозг был полносвязным (все нейроны соединялись бы друг с другом) и имел форму сферы, его диаметр равнялся бы 20 км! Вот что значит по-настоящему большая голова. Кроме того, энергетические затраты были бы огромными, и мозг постоянного «кричал» бы, требуя пищи.
Важно и то, что мозг человека пропорционален размеру его тела. У тех же орангутанов и горилл мозговая энергия тратится в основном на реализацию физиологических процессов, а на духовную жизнь ее уже не хватает.
Отдельный интерес представляет способность нервных клеток регенерировать. Долгое время считалось, что нервные клетки не восстанавливаются, но эта истина перестала быть абсолютной. Установлено, что нейроны могут восстанавливаться. Это явление обозначено как нейрогенез. Этот факт относится к числу сенсационных, поскольку открывает новые возможности для лечения различных дегенераций нервной системы.
До открытия тайны созревания и функционирования нервных клеток считалось, что нервы – это пустые (полые) трубки. По ним движутся потоки газов или жидкостей. Исаак Ньютон впервые отошел от этих представлений, заявив, что передачу нервного импульса осуществляет вибрирующая эфирная Среда.
Биоэлектрическая природа нервной энергии
Тайную природу нервной энергии открыл итальянский исследователь Луиджи Гальвани (Luigi Galvani; рис. 31).
Рис. 31. Л. Гальвани
В научном мире хорошо известен казус, который помог ему в этом. При препарировании лягушки ученый случайно оторвал ей лапку (рис. 32), и та, зажатая металлическим пинцетом, попав под действие электрического тока, стала сокращаться (дергаться).
Рис. 32. Опыты Гальвани
Л. Гальвани заметил, что чем больше различаются химические свойства металлов в пинцете, тем сильнее сокращается лапка. Ученый расценил этот эффект как доказательство того, что электричество возникает в самом организме, поскольку металлы в то время считались «неэлектрическими материалами».
Согласно представлениям нейрофизиологии, скорость течения электрического тока по проводам нервов равна скорости винтового самолета – 60–100 м/с. Нервный импульс преодолевает расстояние от синапса до синапса за 1/50 долю секунды. Сознание не успевает зафиксировать это время. Скорость мысли, таким образом, выше скорости света. Это находит отражение во многих фольклорных источниках. Вспомним, например, принцессу, которая, испытывая доброго молодца, загадывает ему загадки, и одной из наиболее популярных была: «Что на свете быстрее всего?»
Нервные цепи
Широко известно, что нервные клетки объединяются в сети, которые называют также нервными цепями, составляющими белое вещество мозга – проводники. У каждого нейрона приблизительно 7 тысяч таких цепей. По проводникам от клетки к клетке передается информация. Местом обмена являются точки соединения дендрита (короткого отростка) одной клетки и аксона (длинного отростка) – другой клетки. Прежде чем соединиться, аксон ищет не любой, а «свой» дендрит, и момент совпадения становится отмеченным образованием синапса (контакта).
Чем больше синапсов (рис. 33), тем вместительнее в смысле мышления и памяти мозговой «компьютер».
Рис. 33. Синапсы нейронов
Несмотря на то что нервный импульс имеет электрическую природу, связь между нейронами обеспечивается химическими процессами. Для этого в мозге имеются биохимические субстанции – нейротрансмиттеры и нейромодуляторы. В тот момент, когда электрический сигнал доходит до синапса, высвобождаются соответствующие трансмиттеры. Они, как транспортное средство, доставляют сигнал к другому нейрону. Затем эти нейротрансмиттеры распадаются. Однако на этом процесс передачи нервных импульсов не заканчивается, так как нервные клетки, находящиеся за синапсом, активизируются и возникает постсинаптический потенциал. Он рождает импульс, движущийся к другому синапсу, и описанный выше процесс повторяется тысячи и тысячи раз. Это позволяет воспринимать и обрабатывать колоссальный объем и информации.
Отделы коры головного мозга
Головной мозг включает: кору больших полушарий, подкорковый отдел и ствол мозга. Различные части мозга не одинаковы по клеточному (цитоархитектоническому), анатомическому и морфологическому строению и соответственно по иерархии.
Кора мозга делится на следующие доли (рис. 34):
• затылочная (зрительная) доля;
• теменная (тактильная) доля;
• височная (слуховая) доля;
• лобная (управляющая, регулирующая) доля.
Рис. 34. Доли коры мозга
Затылочная, теменная и височная доли имеют соответствующую анализаторную отнесенность. В нейропсихологии ее принято обозначать как модальную специфичность. Благодаря им осуществляются разные психические функции. Вкусовые и обонятельные отделы расположены на медиальной (внутренней) поверхности височной доли. Их роль в осуществлении когнитивных функций у современного человека перестала быть ведущей, то есть уступает по функциональной значимости ролям остальных долей мозга.
Лобная доля не имеет модальной специфичности, но играет главенствующую роль в осуществлении высшей нервной деятельности человека. Она занимает обширную площадь (более половины коры) и отвечает за все мозговые процессы.
Во многих публикациях по неврологии и нейрофизиологии отмечается, что сложнейшая мозговая деятельность обеспечивается, в сущности, простыми средствами. Некоторые из авторов отмечают, что эта простота отражает универсальный закон «достижения большой сложности через многократные преобразования простых элементов» (Э. Голдберг). Так, множество слов в языке складывается из ограниченного числа звуков речи и букв алфавита, бесчисленные музыкальные мелодии – из малого числа нот, генетические коды миллионов людей обеспечиваются конечным числом генов и т. д.
Глава 2. Поля коры мозга
Понятие полей коры мозга и их функциональной иерархии
Представления о дифференциации коры головного мозга на три основных, различных по функциональной иерархии вида полей: первичные, вторичные и третичные – являются чрезвычайно важными для понимания того, как организована психика человека в целом.
Первичные поля – это «корковые концы анализаторов», функционирующие от природы, врожденно. Первичные поля имеют четкую отнесенность к тому или иному анализатору.
Элементарными являются первичные поля, более непростыми по строению и функционированию – вторичные и, наконец, максимально сложными по этим признакам – третичные поля (рис. 35).
Рис. 35. Функциональная иерархия полей коры мозга
Первичные поля слуховых анализаторов располагаются преимущественно на внутренней поверхности височных долей мозга, кинестетического (чувствительного в целом) – вблизи от центральной (Ролландовой) борозды, в теменной доле. Первичные чувствительные поля являются проекционными в отношении определенных частей тела: верхние отделы принимают чувствительные сигналы (ощущения) от нижних конечностей (ног), средние отделы обрабатывают ощущения от верхних конечностей (рук), а нижние отделы – от лица, включая отделы речевого аппарата (язык, губы, гортань, диафрагму). Кроме того, нижние отделы теменной проекционной зоны принимают ощущения от некоторых внутренних органов.
Первичные поля, расположенные на мозговой территории до центральной извилины (переднем блоке мозга), настроены на подготовку и исполнение двигательных актов. Они также являются проекционными, но уже в отношении не чувствительных (кинестетических – сенсорных), а двигательных (моторных) функций. На уникальных рисунках, сделанных известным исследователем работы мозга У. Пенфильдом (W. G. Penfield), видно, что значимость разных частей тела не совпадает с их размерами, а определяется той ролью, которую они играют в осуществлении психических функций как при восприятии объектов внешнего мира, так и при воспроизведении различных действий (рис. 36).
Рис. 36. Функциональное представительство в коре мозга частей тела человека
Нервные клетки первичной коры мозга в самом раннем онтогенезе функционируют изолированно друг от друга, подобно отдельным мирам в космосе. Допустим, ребенок узнает голос матери, но не узнает ее лицо, если она молчит. Особенно часто такое разобщение слуховых и зрительных впечатлений на уровне ощущений наблюдается в отношении отца, которого младенцы видят реже, чем мать. В литературе описаны случаи, когда ребенок, увидев склоненное над ним отцовское лицо, начинает громко испуганно плакать, пока взрослый не заговорит. Постепенно между первичными полями коры мозга прокладываются смысловые, а точнее информационные связи (ассоциации). Благодаря им накапливается опыт ощущений, то есть появляются элементарные знания о действительности. Например, ребенок видит погремушку и знает, что она будет «греметь», если ее потрясти.
Опыт, накопленный взаимодействующими между собой первичными полями, служит базой, отправным моментом для функциональной активизации вторичных полей коры вместе с третичными полями, о которых речь пойдет далее. И те и другие имеют непосредственное отношение к реализации ВПФ.
Выделяются вторичные поля слуховой, тактильной и зрительной коры, а в переднем – премоторной. Функционально все три вида полей коры соотносятся между сбой вертикально: функции первичных, над ними надстраиваются функции вторичных, а над вторичными – третичных. Однако анатомически они располагаются не друг над другом, а по горизонтали: первичные поля (I) близко к ядру зон, вторичные (II) – в ее срединных отделах, а третичные (III) – на периферии (рис. 37).
Рис. 37. Схема функциональной иерархии полей коры мозга
Первичные поля составляют ядро той или иной анализаторной зоны. Вторичные поля сдвинуты к периферии зоны, а третичные – еще дальше. Пропорциональны близости к ядру и размеры разных по иерархии полей: первичные занимают маленькую площадь, вторичные – среднюю, а третичные – самые большие. Вследствие этого поля накладываются друг на друга, образуя так называемые зоны «перекрытия». К ним относится, например, самая важная в рамках высшей деятельности человека зона ТРО – височно-теменно-затылочная: Temporalis – Parietalis – Occipitalis. Три первые буквы этих латинских обозначений и составляют аббревиатуру TPO.
Первичные поля однородны по клеточному составу. Обонятельные поля содержат только обонятельные нервные клетки, слуховые – только слуховые и т. п. Несмотря на универсальность физиологических и биохимических механизмов, обеспечивающих работу мозга, его различные отделы функционируют по-разному, то есть имеют различную функциональную специализацию, представляя разные модальности.
Вторичные поля менее однородны. В состав клеток преобладающей модальности вкраплены клетки других модальностей. Поэтому вторичные поля, хоть имодально-специфичны, подобно первичным, но являются менее «жесткими» по этому признаку. Третичные поля, будучи зонами перекрытия, содержат не только клетки разных анализаторов, но и их целые зоны. Благодаря их функционированию реализуются наиболее сложные виды деятельности человека, и в частности речевая.
Вторичные и третичные поля коры отличаются разницей в функционировании в зависимости от латерализации, то есть расположенности в том или другом полушарии мозга. Например, обе височных доли, относясь к одной и той же, а именно слуховой модальности, выполняют разную «работу». Височная доля правого полушария, например, ответственна за обработку неречевых шумов (издаваемых природой, включая звуки животных, предметов, в том числе музыкальных инструментов и саму музыку, которую можно считать высшим видом неречевого шума). Височная доля левого полушария осуществляет обработку речевых сигналов. Помимо различий в специализации височных долей мозга, относящихся к разным полушариям, здесь можно усмотреть и столь характерный для природы принцип «защиты» наиболее важных функций, и тем более такой важной и необходимой любому человеку, как речь.
Разрушение первичных полей невосполнимо, то есть утерянные физический слух, зрение, обоняние и пр. не восстанавливаются. Функции поврежденных вторичных полей подлежат компенсации за счет подключения других, «здоровых» систем мозга и перестройки способа их деятельности. Нарушения функций пострадавших третичных полей компенсируются относительно легко за счет их полимодальности, позволяющей опираться на мощную систему ассоциаций, хранящихся в каждом из полей и между ними.
Различия в функциональной специфике первичных, вторичных и третичных полей обусловливают и различия в их способности заменять друг друга (компенсировать) в случае патологии.
Необходимо, однако, помнить, что и в этом случае важное значение имеют возрастные пороги и время, когда начаты восстановительные мероприятия. Наиболее благоприятны ранний возраст и раннее начало коррекционно-восстановительного обучения.
Слои коры мозга
Несмотря на то что кора мозга (серое вещество) имеет малую толщину всего 1,3–4,5 мм, она состоит из 6 слоев (рис. 38). Вызывает немалое удивление то, каким образом в ней располагается множество различно функционирующих нейронов, составляющих серое вещество, проводниковые системы, глиальный слой. Серое вещество покрывает кору подобно большой складчатой салфетке. Этот слой отвечает за сенсорное восприятие, генерацию моторных команд, пространственное ориентирование, сознательное и абстрактное мышление, речь и воображение. Увеличение объема неокортекса регулируется сроками нейрогенеза (образования нервной ткани), которые, разумеется, находятся под контролем ДНК.
Рис. 38. Слои коры мозга
Между слоями коры расположена глия (совокупность вспомогательных клеток нервной ткани), которая выполняет, по существу, роль клея, связывающего многочисленные нейроны коры мозга между собой. Тем самым глия участвует в межзональных связях с когнитивной сутью. Микроскопические размеры отделов, составляющих кору мозга, потребовали изобретения невероятно мощных технических средств для их изучения. В настоящее время исследователи в области нейронаук вооружены приборами, позволяющими увидеть то, о существовании чего не так давно даже не знали. В результате перестало быть тайной, что кора мозга представлена несколькими слоями.
I. Молекулярный. Клеток в нем мало, в основном горизонтальные волокна восходящих аксонов, в том числе неспецифические афферентные, идущие от таламуса.
II. Наружный зернистый. Состоит из звездчатых и мелких пирамидальных клеток, аксоны которых заканчиваются в 3, 5 и 6-м слоях, то есть участвует в соединении различных слоев коры.
III. Наружных пирамид. Этот слой имеет два подслоя. Внешний состоит из более мелких клеток, которые осуществляют связь с соседними участками коры, особенно хорошо он развит в зрительной коре. Внутренний подслой содержит более крупные клетки, которые участвуют в образовании коммиссуральных связей (между двумя полушариями).
IV. Внутренний зернистый. Включает клетки зернистые, звездчатые и мелких пирамид. Их апикальные дендриты поднимаются в 1-й слой коры, а базальные (от основания клетки) в 6-й слой коры, таким образом участвуют в осуществлении межкорковой связи.
V. Ганглиозный. Основу этого слоя составляют гигантские пирамиды (клетки Беца). Их апикальный дендрит простирается до 1-го слоя, базальные дендриты идут параллельно поверхности коры, а аксоны образуют проекционные пути к базальным ядрам, стволу и спинному мозгу.
VI. Полиморфный. В нем присутствуют клетки различной формы, но преимущественно – веретенообразные. Их аксоны идут вверх, но в большей мере вниз и образуют ассоциативные и проекционные пути, переходящие в белое вещество головного мозга.
Клетки различных слоев коры объединены в «модули» – структурно-функциональные единицы. Это группы нейронов из 10–1000 клеток, которые выполняют определенные функции – «обрабатывают» тот или иной вид информации.
Каждый из слоев коры мозга значим для темпа и качества ее созревания. Они не только связаны между собой и тем самым обеспечивают целостность протекающих в коре психических процессов, но и осуществляют другие взаимодействия: межполушарные, таламо-кортикальные, кортико-стволовые, кортико-спинальные. Чем полноценнее слои коры мозга, тем больше вероятность нормативного созревания человека в эмбриональный и последующие периоды жизни.
Функциональная специализация коры мозга и его долей
Долгое время ряд ученых, среди них Карл Лешли, Джон Уотсон и др., считали, что кора мозга однородна, то есть каждая из ее частей в равной степени функционирует. Иными словами, различные отделы коры мозга признавались функционально эквипотенциальными, то есть обладающими одинаковым функциональным потенциалом. Следовательно, существовало убеждение, что они взаимозаменяемы. Сегодня многие взгляды на специализацию мозговой коры ушли в прошлое. Единодушно признается, что отделы мозга врожденно «запрограммированы» на разные виды деятельности, то есть они являются модально-специфичными, иными словами – функционирующими на разных анализаторных основах (слуховых, зрительных, тактильных и др.). Существует даже генетическая модальностная (анализаторная) запрограммированность нейронных сетей. Более того, наш мозг, еще ничему не обученный, владеет каким-то тайным «знанием». По меткому замечанию известного американского нейробиолога Майкла Газзаниги, человеку легко научиться бояться змей, но трудно научиться испытывать страх при виде цветов. Нобелевский лауреат Роджер Сперри также утверждал, что рост нейронных сетей является результатом генетического кодирования нейронных контактов или прочно освоенных ими программ. Сперри провел множество экспериментов, чтобы доказать это. Согласно постулируемой им модели, отростки нейронов «смотрят», куда им расти (прощупывают почву), ориентируясь благодаря вырабатываемому ими химическому веществу. Для этого нейроны как бы выпускают маленькие тонкие «щупальца» и растут в заданном от природы направлении. Обучение не в состоянии изменить или повлиять на этот процесс. Такое мнение разделяется и развивается также рядом отечественных современных ученых (К. В. Анохин). Однако благодаря множеству других исследований выяснилось, что мозг человека обладает не только свойствами, заданными генетически, но и в той же, если не в большей мере, зависит от научения – освоения окружающего мира.
Особую роль в признании этого вывода сыграла культурно-историческая теория Л. С. Выготского. Согласно ей, формирование мышления и других психических функций у ребенка – не результат их саморазвития. Все происходит благодаря использованию «психологических орудий», то есть путем познания объектов действительности, а также в результате овладения системой знаков-символов, начиная с букв, цифр и кончая самыми сложными.
Таким образом, в настоящее время классические представления о специализации различных долей мозга не только уточнились, но и пополнились важнейшими новыми данными. Согласно им, мозг человека во многом функционально запрограммирован и одновременно открыт для освоения нового. Тем, что человеку дано от природы, прожить невозможно. Необходимо научение, овладение самыми разными знаниями и действиями, то есть созревание мозга также предусмотрено строгой и справедливой природой.
Височная доля является сенсорной (слуховой) корой мозга. В нее входят разные по иерархии участки, что обусловливает сложность ее структурной и функциональной организации. Корбиниан Бродман (K. Brodman) – известный немецкий нейроморфолог – создал еще в 1909 году карту полей коры мозга, которая актуальна до сих пор (рис. 39).
Латеральная поверхность коры мозга человека
Медиальная поверхность коры мозга человека
Рис. 39. Карта полей мозга, номера полей указаны по К. Бродману
Он указал, что наиболее значимыми в слуховой коре являются: ядерная зона слухового анализатора, обеспечивающая физический слух (поле 41). Она состоит из первичных полей слуховой коры. Далее от ядра располагается периферический отдел зоны (вторичные поля 22 и 42). За ними следует область среднего виска, пограничная с теменной и затылочной областями (третичным полем 21, входящим в зону Вернике, и частично третичным височно-затылочным полем 37). Средне-височные (внеядерные) отделы височной доли, представленные третичной корой, являются более сложно организованными. Они, по представлениям нейропсихологии, ответственны за восприятие не единичных звуков речи и слов, а их серий. Данная область тесно связана многочисленными ассоциативными волокнами и со зрительной корой, что обусловливает ее участие в реализации слова. В зоне 37-го поля имеется также небольшая область перекрытия (наложение друг на друга височной и затылочной коры). Эта область, по данным отечественного ученого Елены Павловны Кок, автора монографии «Зрительные агнозии» (1968 год), наиболее приспособлена для владения словом. Объясняется это тем, что слово представляет собой единство зрительного образа предмета и его звуковой оболочки. Следовательно, наличие в одной зоне мозга слуховой и зрительной коры обеспечивает выработку прочных образно-вербальных ассоциаций. Слово и его зрительный образ становятся прочно спаянными. При этом, по Е. П. Кок, чем прочнее эта спайка, тем надежнее слово хранится в памяти, и, напротив, чем она слабее, тем легче слово забывается (амнезия слова) или же услышанное слово не соединяется с обозначаемым им предметом. Этот механизм автор считает обусловливающим амнестическую афазию.
А. Р. Лурия пишет, что «слуховое восприятие включает анализ и синтез доходящих до субъекта сигналов уже на первых этапах их поступления». Из этого следует, что процесс восприятия речи базируется не только на физическом слухе, но и на способности к анализу услышанного. Функции такого анализа приписаны преимущественно вторичному височному полю 22, входящему в зону Вернике, расположенному в верхней височной области. Именно оно ответственно за дискретное восприятие звуков речи, в том числе и за выделение из них фонематических (смыслоразличительных) признаков.
Признается также, что фонематическая система языка формируется при непосредственном участии артикуляционного аппарата, благодаря чему вырабатываются и упрочиваются акустико-артикуляционные связи.
Помимо собственно коркового уровня слуховой зоны, в мозге имеется базальное слуховое поле 20 (нижняя височная извилина) и медиальный («глубокий») висок. Данный отдел мозга входит в так называемый «круг Пейпеца» (гиппокамп – ядра зрительного бугра и перегородки и мамиллярные тела – гипоталамус). Медиальные отделы виска тесно связаны с неспецифическими образованиями лимбико-ретикулярного комплекса (регулирующего тонус коры мозга). Такой состав медиального виска обусловливает его способность регулировать состояние активности коры мозга в целом, вегетативной сферы, а в рамках высшей психической деятельности – эмоций, сознания и памяти. Вследствие этого данная область имеет непосредственное отношение к процессам нейродинамики, а также к осуществлению сложных, специфически человеческих эмоций.
Затылочная доля представлена областью левого полушария мозга, специализированной в отношении зрительного восприятия. Ядерная зона зрительной коры составлена первичным полем 17. Вторичные поля 18, 19 составляют широкую зрительную сферу. Зрительное восприятие, следовательно, принято рассматривать не как пассивный процесс, а как активное действие.
Основным отличием функций зрительной, как и кожно-кинестетической, теменной коры, является то, что воспринимаемые ею сигналы не выстраиваются в последовательные ряды, а объединяются в одновременные группы. Благодаря этому обеспечиваются сложные зрительные дифференцировки, предполагающие способность выделять тонкие оптические признаки. При очаговых поражениях этой области возникает нередко встречающаяся в клинической практике оптическая агнозия. В прошлом немецкий невролог Генрих Лиссауэр (Е. Lissauer) обозначил ее как «апперцептивную душевную слепоту» и отметил, что больные, страдающие ею, не узнают зрительных изображений даже знакомых предметов, хотя могут узнавать их на ощупь. Впоследствии оптическая зрительная агнозия подробно изучена и описана в трудах Е. П. Кок, Л. С. Цветковой и других, показавших ее связь с амнестической афазией.
В наиболее высокой по иерархии теменно-затылочной коре, представляющей собой области, соединяются центральные концы зрительного и тактильного анализаторов («зоны перекрытия»). Стимулы внешней среды объединяются в них в «симультанные картины», позволяющие воспринимать одномоментно сложные изображения, например сюжетные.
Синтез тактильных сигналов осуществляют теменные отделы коры левого полушария, аналогично тому, как теменно-затылочная область осуществляет оптическое восприятие. Ядерной зоной этого анализатора является область задней центральной извилины. Первичные поля тактильной коры обеспечивают кожно-кинестетическую чувствительность на физическом уровне (поля 1, 2, 3). Вторичные поля (5, 7) специализированы в отношении сложной дифференциации тактильных сигналов. Благодаря этому возможно опознание предметов на ощупь.
В отечественной литературе указывается, что, в отличие от процессов синтеза, осуществляемых оптической корой моментально, обработка тактильных сигналов происходит с достаточной степенью развернутости.
Генри Хэд сделал вывод, что теменная кора обеспечивает способность воспринимать не один, а два тактильных раздражения и что при поражении данного участка мозга одно из них быстро угасает. Соответственно этой точке зрения, способность опознавать вычерчиваемые на коже «изображения» – результат объединения получаемых единичных сигналов в симультанные (одномоментно воспринимаемые) группы.
Способность анализировать кинестетические позы распространяется и на произносительную сторону речи. Благодаря ей осуществляется анализ и освоение артикуляционных поз (артикулем).
Наиболее поздними формациями данной области мозга являются затылочно-теменные отделы (поля 39, 40). Они третичны и составляют значительную часть зоны ТРО, которая, в свою очередь, является зоной перекрытия. Она составлена из наложенных друг на друга частей, а именно височной области. Ввиду такого строения эта область мозга является полимодальной и способна осуществлять наиболее сложные из локальных ВПФ. Кроме того, зона ТРО имеет мощные связи с собственно кинестетическим, вестибулярным, зрительным аппаратами. Благодаря этому возможна реализация наиболее сложных форм пространственного синтеза поступающих в них раздражений, что и составляет содержание ориентировочно-пространственной и конструктивно пространственной деятельности. Свойство третичной теменной коры обеспечивает способность оперировать частями речи и частями слов, имеющими количественное, пространственное и временное происхождение. К таким словам относятся времена глагола, приставки, предлоги, суффиксы, окончания.
Лурия подчеркивает важность того факта, что пространственное восприятие асимметрично. Правое полушарие воспринимает левую часть пространства, а левое – правую. При этом доминирующим является охват всего расположенного справа, то есть отнесенного к ведущей руке у правшей. Восприятие же того, что расположено слева, носит соответственно субдоминантный характер. Важность этого обстоятельства в том, что оно накладывает отпечаток на словесное обозначение правого и левого пространства. Это приобретает все большее значение для осознанной способности ориентироваться в пространстве, которая приходит на смену непосредственному чувственному способу выполнения этой задачи.
Двигательный «анализатор» понимается как состоящий из двух совместно работающих отделов мозговой коры (постцентрального и прецентрального). Вместе они составляют сенсомоторную область коры.
Постцентральная кора, или нижнетеменная, на уровне первичных полей принимает тактильные сигналы и перерабатывает их в тактильные ощущения, в том числе и речевые. На уровне вторичных полей она обеспечивает кинестетическую основу поз тела – конечностей и органов речевого аппарата.
Для речевой функции наиболее значимой является передняя центральная извилина – премоторная кора на уровне вторичных полей (6, 8). Она обеспечивает реализацию различных двигательных актов, представляющих собой серию последовательных движений. Это, в свою очередь, составляет второе, дополнительное к кинестетическому произвольное двигательное звено. Важно, что премоторная кора является способной не только выстраивать, но и запоминать двигательные последовательности (кинетические мелодии). Здесь же находится речедвигательная кора (поля 44, 45 – зона Брока), благодаря которой в рамках речевой деятельности осуществляются кинетические речевые движения – плавное произнесение слов и фраз (смена одних артикуляционных актов другими).
На уровне третичной коры полей 47 в поле лобной доли мозга обеспечивается способность создавать программы различных видов деятельности, например синтаксические модели предложений (табл. 1).
Таблица 1
Таблица полей коры мозга (по Бродману)
Глава 3. Глубинные отделы мозга
Подкорковый отдел
Основная систематизация отделов мозга состоит в его делении на блоки и полушария, создающие различные функциональные уровни коры. Однако в соответствии с современными представлениями и, прежде всего, точкой зрения А. Р. Лурия, немаловажную роль в осуществлении ВПФ играют подкорка, мозжечок, таламус, гипоталамус, ствол мозга и другие структуры. Это необходимо учитывать и в диагностике, и в лечебно-коррекционно-восстановительной работе.
Несмотря на расширение взглядов по поводу мозговой организации высшей психической деятельности человека, а именно признании того, что ВПФ – продукт не только мозговой коры, но и его низлежащих отделов, целый ряд вопросов, связанных с функциональной специализацией мозга, нуждается в уточнении.
Признавая, что кора является высшим отделом мозга, нельзя не учитывать значение для психики человека подкорковой области, которая чрезвычайно сложна анатомически и составлена разными структурами мозга. Имеется в виду, что подкорковые системы играют важную роль не только в выработке координаций в общей двигательной сфере, но и в когнитивном развитии ребенка. По данным ряда исследований, обобщенных Салли Годдард Блайт, отрицательное влияние на становление когнитивной сферы могут оказывать еще более примитивные мозговые процессы, например состояние и сроки исчезновения примитивных младенческих рефлексов.
Следует принимать во внимание, что подкорковая область мозга многофункциональна, поскольку участвует в обеспечении:
1) координации сложных двигательных актов;
2) процессов ауторегуляции в организме (обмен веществ, иммунная, гормональная системы, биоритмические процессы и т. п.);
3) подсознательных и бессознательных процессов психической деятельности, описанных Зигмундом Фрейдом (S. Freud).
В современной литературе достаточно широко обсуждается природа бессознательных процессов. Помимо сексуальной подоплеки, которую Зигмунд Фрейд считал основополагающей для неосознаваемых или мало осознаваемых видов поведения, выдвигаются представления о наличии у человека «врожденного чувства справедливости». Так, Майкл Томаселло (Michael Tomasello) описывает малышей, которые удивительно правильно реагируют на положительные и отрицательные в моральном отношении поступки. В частности, дети от полутора до двух лет выражают громкие протесты по поводу поступков «нарушителей морали» и пытаются помогать пострадавшим: утешают их, делятся своими игрушками и пр. Исследование профессора психологии Йельского университета Пола Блума (Paul Blum) показало, что четырехлетние дети угадывают злонамеренные состояния других людей. Взрослые люди тоже чувствуют подобные побуждения, пытаются подвести под них какие-то теории, однако, как считает известный профессор Калифорнийского Университета М. Газзанига, «просто мы такими рождаемся».
Эти способности, составляющие значительную часть функций мозговых структур подкоркового уровня (бессознательного), чрезвычайно важны для теории и практики нейропедагогики – дисциплины, которая активно развивается в последние годы (А. В. Цветков).
Основные анатомические структуры подкорки образованы белым и серым веществом в виде узлов и ганглиев, называемых базальными ядрами (рис. 40), которые в свою очередь лежат вне основных, пирамидных двигательных путей и поэтому называются экстрапирамидными (от лат. extra – над, вне).
Рис. 40. Базальные ядра
Наиболее важной для развития и последующего функционирования двигательной сферы, в том числе и речевой, является стрио-паллидарная система, состоящая из стриатума и паллидума.
Стриатум (striatum) – полосатое тело, образованное хвостатым ядром и скорлупой. Бледные шары, красные ядра, черная субстанция объединяются в бледное тело (pallidum).
Говоря обобщенно, стриатум отвечает преимущественно за «микромоторику» в общей двигательной сфере, а паллидум – за «макромоторику». Так, принцип действия паллидума соответствует характеру движения рыб – «все или ничего». Рыба движется от головы до хвоста, всем телом. Принцип действия стриатума соответствует характеру движений птиц. Их движения дифференцированы, дробно и точно рассчитаны.
Паллидум старше по филогенетическому возрасту, чем стриатум, поэтому он контролирует его работу (тормозит). Совместно стриатум и паллидум обеспечивают сложные двигательные координации.
Важно, что стрио-паллидарный комплекс имеет тесные связи с корой мозга, мозжечком, со спинным мозгом и иными двигательными структурами мозга.
Другие базальные ядра – таламус и гипоталамус – составляют таламо-гипоталамический комплекс. В число его разнообразных функций входит адаптация основных процессов внутренней среды организма к условиям внешнего мира. Иначе говоря, этот комплекс поддерживает гомеостаз – равновесие внутренней и внешних сред организма. К гипоталамусу плотно примыкает главная гормональная железа – гипофиз. Он также участвует непосредственно в регуляции деятельности вегетативной нервной системы (кровообращения, дыхания, обменных процессов и т. д.).
Кроме того, энергетический блок мозга, выделенный и описанный А. Р. Лурия, входит в состав подкорки, поэтому она участвует в активации коры мозга, поддерживая в ней необходимый тонус.
Функциональная активность «глубины» мозга поддерживается простейшими (итеративными – равномерно повторяющимися) ритмическими импульсами. К ним относятся дыхание, сердцебиение, перистальтика кишечника и кровеносных сосудов, акты сосания, ползания, ходьбы, бега. Причем, для того чтобы таламо-гипоталамический комплекс был активным, необходим определенный объем этих итеративных «посылов». Отсюда очевидно, насколько большую роль для здоровья ребенка играют простейшие ритмические действия, начиная с самых ранних периодов онтогенеза. В частности, чрезвычайно важно, как проходил акт сосания (он должен быть не уменьшенным и не увеличенным в объеме), когда ребенок стал ползать, ходить и т. д. Недостаток ритмических «допингов» нередко приводит к извращенным способам их «добора». Так, всем известны дети, которые долго сосут палец, пеленку, рукава одежды, грызут ногти и пр.
Следовательно, деятельность таламо-гипоталамического комплекса имеет непосредственное отношение к формированию психики ребенка и составляет важное звено онтогенеза в целом.
Зигмунд Фрейд выдвинул идею, которая приобрела чрезвычайную популярность: подкорка способна осуществлять бессознательные процессы, в первую очередь имеющие отношение к сексуальной сфере. Философ Артур Шопенгауэр, вдохновитель большого числа фрейдовских идей, и англичанин Фрэнсис Гальтон опередили Фрейда. Так, Гальтон в своей статье в журнале Brain изобразил разум в виде дома, возведенного на «сложной системе дренажей и газо– и водопроводных труб, которые обычно скрыты от глаз и о существовании которых, пока они хорошо работают, мы и не задумываемся». Отдельное внимание исследователь уделял и роли наследственности (это не удивительно, поскольку двоюродным братом Гальтона был Чарльз Дарвин). Он первым стал употреблять выражение «наследственность или среда» и проводить исследования на близнецах, чтобы выявить различающиеся для них факторы.
Ствол мозга и мозжечок
Ствол мозга включает: ножки мозга и четверохолмие, мост мозга, мозжечок и продолговатый мозг (рис. 41). Рассмотрим те отделы ствола, от которых непосредственно зависит осуществление речевой деятельности.
Рис. 41. Ствол мозга и мозжечок
Мозжечок расположен над продолговатым мозгом.
Он составлен двумя полушариями и червем. Червь мозжечка гораздо старше его полушарий по филогенетическому возрасту. Основной функцией мозжечка является обеспечение точности целенаправленных движений, поддержание равновесия, координация взаимодействия мышц гонистов и антагонистов. Для выполнения этих задач мозжечок имеет разветвленные связи с самыми различными отделами мозга. Большую роль играет мозжечок и в координировании сложных речевых движений.
Продолговатый мозг
В продолговатом мозге находятся черепно-мозговые нервы (ЧМН), составленные ядрами и проводящими путями (рис. 42). И ядра, и проводящие пути осуществляют иннервацию мышц тела, обеспечивая необходимый тонус их мышц и объем движений. Часть ЧМН находится в бульбусе (bulbus), а именно IX пара – языко-глоточный нерв, X пара – блуждающий нерв, XI пара – добавочный нерв, XII – подъязычный нерв.
Рис. 42. Черепно-мозговые нервы
Именно они имеют прямое отношение к иннервации органов речевого аппарата. Остальные ЧМН расположены в других отделах ствола – ножках и мосте мозга: III пара (ядра глазодвигательного нерва) и IV пара (ядра блокового нерва) расположены в среднем мозге, составленном ножками мозга и четверохолмием. Ядра V пары – тройничный нерв, VI – отводящий нерв, VII – лицевой нерв, VIII – слуховой нерв располагаются в Варолиевом мосте.
За исключением 10-й пары (блуждающий нерв), все ЧМН предназначены для иннервации области «голова-шея». Сами названия нервов в этом смысле весьма показательны: обонятельный, лицевой, тройничный, подъязычный и пр. Если бы не упомянутая уже 10-я пара (блуждающий нерв), снабжающая нервной энергией область гортани, бронхов, трахеи, легких, сердца и живота, то сказки о говорящей голове вполне могли бы считаться реальностью, так как голова имеет отдельную, мощную иннервацию. Но, даже не прибегая к этой метафоре, мы можем констатировать, что специальное, по сути, автономное снабжение области головы нервной энергией – факт колоссальной важности.
Следует отметить, что ядра ЧМН анатомически принадлежат к нижней части головного мозга, а проводящие пути имеют значительную вертикальную протяженность: они простираются от коры мозга до ствола и спускаются далее в спинной мозг. Несмотря на такое различие в анатомическом представительстве этих систем («по высоте»), обе они относятся к одному и тому же по функциональной иерархии уровню, поскольку выполняют идентичную задачу – снабжают мышцы нервной энергией. Часть проводящего пути ЧМН носит название корково-ядерного, или кортико-нуклеарного пути (cortic – кора, nucleus – ядра), остальная часть обозначается как пирамидный путь (рис. 43). Он обеспечивает нервной энергией конечности тела.
Рис. 43. Кортико-нуклеарный путь – часть пирамидного
Волокна кортико-нуклеарного пути перекрещиваются на границе головного и спинного мозга (большая часть – в продолговатом мозге, меньшая – в спинном). Далее они проходят через спинной мозг (передние и боковые столбы спинного мозга). В каждом сегменте спинного мозга эти волокна образуют синаптические окончания, отвечающие за определенный участок тела (шейный отдел спинного мозга – за иннервацию рук, грудной – за туловище, а поясничный отдел – за ноги). Структура пирамидного пути и его функции еще раз подчеркивают, что головной и спиной мозг – единая иннервационная система, имеющая вертикальную структуру.
Глава 4. Блоки мозга (по А. Р. Лурия)
На основании суммарных достижений наук о мозге и прежде всего неврологии А. Р. Лурия выделил три основных функциональных блока мозга: энергетический; прием, переработка и хранение сенсорной информации; программирование, регуляция и контроль (рис. 44).
Рис. 44. Блоки мозга по А. Р. Лурия
I блок
По А. Р. Лурия, энергетический блок мозга выполняет функцию, необходимую для организованной деятельности человека, а именно регуляцию его тонуса и бодрствования. Он включает структуры преимущественно «глубины» мозга: ретикулярную формацию ствола мозга, диэнцефальные отделы, лимбическую систему, медиобазальные отделы коры лобных и височных долей мозга. Данный блок мозга регулирует процессы активации, необходимые в первую очередь для осуществления ВПФ. Он имеет непосредственное отношение к процессам внимания и памяти.
В 50-х годах XIX столетия было обнаружено, что в стволовых отделах головного мозга имеется особая нервная структура, которая способна не глобально, а парциально, избирательно изменять тонус коры. Поскольку эта структура образована нервными клетками, соединяющимися между собой наподобие сетки, она была названа ретикулярной (в переводе с лат. «сетчатой») формацией (рис. 45). Одни из ее волокон выполняют функцию восходящей активации, а другие – нисходящей. Последняя состоит в том, что через нее осуществляется контроль коры и регуляция ей низлежащих структур, а именно тех, которые участвуют в выполнении корковых программ.
Рис. 45. Ретикулярная формация
Кортикоретикулярные связи головного мозга обеспечивают нейродинамику нервных процессов. Большую роль в активирующем влиянии на кору мозга играет лимбическая система (рис. 46).
Рис. 46. Лимбическая система
Часть лимбической системы относится к стволу мозга, а часть – к подкорке.
В нее включаются некоторые ядра передней области таламуса, а также расположенный ниже небольшой, но важный участок мозга – гипоталамус. Нейроны, специфически влияющие на активность вегетативной нервной системы (и тем самым на ритм сердца, дыхания и т. д.), сосредоточены в определенных областях гипоталамуса. Глубоко в боковой части среднего мозга лежит миндалина (миндалевидное ядро) – клеточное скопление величиной с орех. Эксперименты на животных показывают, что миндалина ответственна за агрессивное поведение или реакцию страха. По соседству с миндалиной находится гиппокамп.
Гиппокамп и другие структуры лимбической системы окружает поясная извилина. Около нее расположен свод – система волокон, идущих в обоих направлениях; он повторяет изгиб поясной извилины и соединяет гиппокамп с гипоталамусом. Еще одна структура – перегородка – получает входные сигналы через свод от гиппокампа и посылает выходные сигналы в гипоталамус.
Особое значение в этом комплексе имеет миндалина, являющаяся основной базисной структурой для развития эмоций.
Как указывает Лурия, энергетический блок мозга имеет три основных источника его обеспечения.
Первый источник – это происходящие в организме обменные процессы. Они тесно связаны с дыханием, пищеварением, сахарным, белковым обменом и т. д., а также с инстинктами, безусловными рефлексами и половым поведением.
Второй источник – это результат влияния на организм стимулов внешнего мира, приводящих к появлению ориентировочного рефлекса. Человек зависим от тех постоянных изменений, которые происходят в мире, поэтому он должен быть готов к ним. Это значит, что его воспринимающие системы должны автоматически приходить в случае надобности в обостренное состояние, чтобы человек мог сориентироваться в неожиданных для него событиях. Для этого существуют нисходящие и восходящие связи между корой и «глубиной» мозга. Установлено, что кора может оказывать возбуждающее или тормозящее влияние на расположенные ниже структуры мозга, а они в свою очередь снижают или повышают уровень активации коры. Более конкретно речь идет о волокнах, связывающих лобную кору с таламическими и стволовыми отделами мозга.
Третьим источником активации коры мозга служит ее собственная способность планировать, программировать свою деятельность, в чем значительную роль играет речь. Поставленная цель, особенно если она четко сформулирована, повышает степень активности в соответствующем виде деятельности. Кора мозга осуществляет сличение нового раздражителя с тем, что имеется в опыте, производит его анализ и делает вывод о степени полезности или опасности создавшейся ситуации. В соответствии с ним она оказывает регулирующее влияние на низлежащие отделы мозга. При этом механизмы регуляции действуют в соответствии с объективной сложной иерархией (соподчинением друг другу) мозговых структур.
II и III блоки
Второй и третий блоки расположены на уровне коры мозга. Они отделены друг от друга поперечной или центральной бороздой мозга, которая носит название роландовой борозды. Как указывает А. Р. Лурия (2020), основное функциональное различие второго (условно «переднего») и третьего (условно «заднего») блоков мозга состоит в том, что передний надстроен над одним анализатором, называемым не совсем точно двигательным, а задний мозг – над разными анализаторами: затылочные доли коры – над зрительным, височные – над слуховым, теменные – над кинестетическим.
Второй блок – блок приема, переработки и хранения информации – состоит из участков модально-специфической коры (рис. 47).
Рис. 47. Второй блок мозга по А. Р. Лурия
Он включает основные анализаторные системы: зрительную, слуховую и кожно-кинестетическую корковые зоны, которые расположены в задних отделах больших полушарий головного мозга. Работа этого блока обеспечивает модально-специфические процессы. Второй блок мозга квалифицируется как накопительный, осуществляющий прием, переработку и хранение информации. Поскольку в этом блоке расположены концы всех анализаторов, первичная информация об окружающем мире (на уровне ощущений) поступает именно в него. Более высоко организованные структуры мозга ее перерабатывают и хранят. Отсюда и название – накопительный блок.
Третий блок мозга включает моторные, премоторные и лобную кору мозга с ее корковыми и подкорковыми связями (рис. 48).
Рис. 48. Третий блок мозга по А. Р. Лурия
Данный блок мозга расценивается как планирующий и оперативный, создающий и реализующий программы различных видов деятельности. Диапазон функционирования его достаточно широк: от планирования и структурирования движений (праксис) до высших мыслительных актов, заключающихся в оперировании символами (языковая деятельность – как вербальная, так и невербальная). Под невербальным языком понимаются геометрические, математические и другие знаки. Особым, исключительно человеческим отделом этого блока являются лобные доли, ответственные за такие функции, как сознание, осознание, планирование (программирование), контроль и регуляция деятельности. Интересно, что исключительность лобных долей замечена не только в науке, но и в искусстве. Так, есть наблюдение, согласно которому во фреске Микеланджело в росписи Сикстинской капеллы мантия Бога имеет очертания мозга: «Ноги покоятся на стволе мозга, а голова обрамлена лобными долями» (Э. Голдберг).
Многие из этих высших функций, относящихся как ко второму, так и к третьему блокам мозга, в значительной мере потеряли связь с исходным, породившим их анализатором, называемым, как уже указывалось, модальностью. Эти функции стали поли– и надмодальностными. В отличие от известных тактильных, слуховых, зрительных и других, названия этих функций отражают не анализаторную специфику, а непосредственно функциональную, например: речь, чтение, письмо, счет, ориентировочно-, сомато-конструктивно-пространственные функции и т. д. Исходные анализаторы, принимавшие участие в формировании этих видов ВПФ, настолько слились в этих функциях друг с другом и видоизменились, что роль каждого из них стала трудно прослеживаемой.
Третий блок мозга решает задачи выбора нужного элемента из числа однородных ему. Такой выбор носит название парадигматического. Например, при конструировании чего-либо производится выбор геометрических фигур из числа входящих в ту или иную парадигму: треугольников, квадратов, трапеций и т. п. Синтагматическая деятельность состоит в соединении выбранных элементов по смежности, то есть построение из них какой-либо фигуры соответственно тем представлениям, которые хранятся о ней в памяти. Так, для конструирования домика необходимо, чтобы треугольник (крыша) находился над квадратом (корпусом дома) и т. п.
В рамках речевой функции парадигматическая и синтагматическая деятельности носят усложненный характер. Например, в зависимости от конкретной задачи речевой деятельности к парадигматическим операциям может относиться выбор слова из парадигмы относящихся к категории мебель, посуда, транспорт и т. п., или же его выбор из парадигмы существительных, глаголов прилагательных и пр. Парадигматическая деятельность при построении слова состоит в выборе необходимой фонемы или морфемы из парадигм имеющихся в языке фонем и морфем (префиксов, суффиксов, окончаний).
Синтагматические речевые операции необходимы для связной речи – фраз и текстов. Для этого выбранные речевые элементы должны быть объединены между собой по законам синтаксиса, как поверхностного, так и глубинного (Н. Хомский, Т. В. Ахутина и др.). Иначе высказывание не будет связным.
Таким образом, для осуществления нормативного речевого акта одинаково необходим и выбор речевых элементов из соответствующих парадигм, и объединение их (связь друг с другом) в синтагмы.
Глава 5. Полушария мозга
Наличие в головном мозге человека двух полушарий – факт, не требующий специального обсуждения.
Функциональное предназначение и функциональная компетентность полушарий мозга составляют содержание одного из наиболее важных разделов современной науки о мозге, а именно – теории межполушарной асимметрии мозга (МАМ).
Понадобились значительные исследования, чтобы определить, каковы именно принципы функционирования каждого из полушарий мозга и какие когнитивные функции выполняет каждое из них (рис. 49). И до сих пор тема функциональной специализации полушарий остается актуальной в рамках нейронаук.
Рис. 49. Полушария мозга
К настоящему времени мнение о том, что полушария мозга у человека имеют различную функциональную специализацию, вполне укрепилось. Отсюда и термин – асимметрия. Эта особенность является исключительно важной, отличающей человека от других биовидов. Два полушария есть уже у лягушки, но в ее поведении они играют практически одинаковую роль. Полушарная асимметрия у низших организмов значима только на уровне самых элементарных сенсорных процессов (например, у лягушки, как и у человека, левый глаз снабжается нервной энергией правым полушарием, а правый глаз – левым). У более высоко организованных животных имеются признаки полушарной асимметрии, но носят характер зачатков. Так, обнаружено, что кошки, находящиеся в спокойном состоянии, при прыжке сверху чаще приземляются так, что основной упор приходится на правые лапы (от левого полушария), а кошки, пребывающие в состоянии испуга, напротив, приземляются так, что ведущими оказываются левые лапы (от правого полушария).
Сенсационными в истории изучения функциональных ролей полушарий мозга явились исследования нобелевского лауреата Роджера Сперри и Майкла Газзаниги. Эти ученые изучали работу полушарий мозга в условиях их расщепления путем перерезки мозолистого тела.
Первую такую операцию выполнил Уильям Ван Вагенен, нейрохирург из Рочестера (штат Нью-Йорк), в 1940 году. Он заметил, что одному его пациенту, страдавшему тяжелыми припадками, стало значительно лучше, после того как его мозолистое тело поразила опухоль. Впоследствии этот метод стал широко применяться для лечения эпилепсии.
В русле этой идеи, то есть на материале «расщепленного мозга», Р. Сперри и М. Газзанига провели серию инновационных для того времени, хитроумных экспериментов. Они наблюдали, что судорожная активность пациентов снижалась в среднем на 60–70 %, некоторые полностью избавлялись от припадков, и при этом все чувствовали себя прекрасно – никаких расщепленных личностей, никакого расколотого сознания. Большинство пациентов совершенно не осознавали никаких изменений в своих психических процессах и выглядели абсолютно нормально. Это удивляло, так как операция по полному разделению полушарий включает в себя рассечение двух нервных трактов, связывающих половины мозга: переднюю комиссуру и мозолистое тело. Благодаря более детальному изучению проблемы сделан вывод, что не все связи между полушариями разрываются: они все еще соединяются с общим мозговым стволом, который поддерживает у них одинаковый уровень возбуждения. Это необходимо, чтобы полушария спали и бодрствовали в одно и то же время. Что же, если не мозолистое тело, обеспечивает связь между полушариями? Согласно мнению авторов, подкорковые нервные пути, идущие из энергетического блока мозга к полушариям, остаются в неизменном виде, и следовательно, оба полушария получают значительную часть одинаковой сенсорной информации от нервов тела, связанных с пятью органами чувств, и кинестетической, или проприоцептивной, информации о положении тела в пространстве от афферентных нервов в мышцах, суставах и сухожилиях.
Таким образом, физиологическая часть проблемы была убедительно решена, однако психологическая оставалась и до сих пор остается менее однозначной. Ясно только, что «каждое полушарие обладает собственной памятью и опытом познания, которые недоступны для воспроизведения другим полушарием», иначе говоря, каждое полушарие обладает собственными функциональными ролями. Так, эксперименты показали, что в условиях подачи информации только в правое полушарие пациенты были в состоянии опознать какой-либо предъявляемый им предмет, например ложку, но не могли назвать его словом. В условиях же изолированного предъявления предмета в левое полушарие больные и опознавали предмет, и называли его. К тому же было выявлено, что правое полушарие, кроме того, что оно не обладает нормативной речью, «не умеет» строить причинно-следственные связи и делать выводы. В эксперименте, когда стимулы предъявлялись только в правое полушарие, пациент не смог объединить между собой кастрюлю и воду, то есть не догадался, что кастрюля может быть заполнена водой. Аналогичным образом этот же пациент не в состоянии был сделать вывод, что спички связаны с горящей бумагой. Однако такие же задачи были успешно им решены, когда информация предъявлялась ему только в левое полушарие.
Разделение речевой способности по полушариям мозга не является, однако, тотально четким, поскольку существуют авторитетные мнения о двойственной природе мозга. О ней писал, в частности, еще в начале XX века классический английский невролог Х. Джексон. Он был убежден, что при использовании некоторых слов мозг и правда может быть функционально двойным, но при этом, подчеркивал Джексон, полушария не дублируют друг друга: правому полушарию приписана способность автоматического использования слов, а левому – преимущественно их произвольного использования. Кроме того, левая половина позволяет нам говорить, а правая – лишь принимать предложения, писал Джексон. Несмотря на то что некоторые утверждения невролога подверглись определенному пересмотру (уточнению), его вклад в теорию межполушарной асимметрии мозга чрезвычайно велик.
Следует добавить, что крайне сложным оказался ответ на вопрос, обладает ли каждое полушарие мозга собственным самосознанием. Вначале Р. Сперри и М. Газзанига считали, что обладает, но впоследствии стали склоняться, что, скорее всего, сознание – это нечто собирательное. Оно складывается из самых разных процессов осознания, передающих информацию друг другу по цепочке.
Межполушарная асимметрия мозга изучается отечественными представителями разных специальностей – нейрофизиологами, нейропсихологами, психиатрами и пр. (Е. Д. Хомская, В. М. Деглин и Л. Я. Балонов, Т. А. Доброхотова и Н. Н. Брагина, С. Спрингер и Г. Дейч, Д. Кимура (D. Kimura), М. Кинзборн (M. Kinsbourne) и др.).
Основные суммарные результаты этих мультидисциплинарных исследований состоят в следующем.
В раннем онтогенезе доминантным является правое полушарие мозга, которое постепенно «отдает бразды правления» левому, становящемуся у взрослого человека ведущим. Это означает, что оно отвечает за речевую и большую часть других психических функций и контролирует правое. Правое в зрелом мозге играет субдоминантную роль.
Являясь древнее левого по филогенетическому возрасту, правое полушарие функционирует по принципу непосредственного чувственного и целостного отражения действительности. Образы, складывающиеся в правом полушарии, носят индивидуальный характер. Правое полушарие соприкасается с действительностью непосредственно (чувственно). В результате оно приобретает целостные образы и символы (чувственные гештальты). Это обеспечивает личностное разнообразие людей, а также творческую деятельность. Одинаковые стихотворения, одинаковые картины и одинаковая музыка – нонсенс. Произведение искусства должно быть индивидуальным. Иначе оно никому не интересно.
Принято считать, что правому полушарию свойственны непрерывность (континуальность), нерасчлененно-гештальтный характер мышления характеризуется использованием принципа абстрагирования от чувственных стимулов. Оно является кодово-языковым в широком смысле слова. Абстрактные, отвлеченные знаки, приобретаемые левым полушарием, носят название неиконических (не картинных), в отличие от правополушарных – иконических (картинных). Иначе говоря, знаки, которыми оперирует правое полушарие, имеют смысловую связь с обозначаемым объектом, а те, которыми оперирует левое, ее не имеют или утеряли. К таковым относятся, например, буква, цифра, геометрические фигуры, различные математические, геометрические, алгебраические знаки и т. п.
Линейность, дискретность, осознанность, тенденция к созданию схем, классификаций, понятий, суждений, то есть логических универсалий – это основной способ деятельности левого полушария. Качественно он одинаков у всех людей, однако количественные возможности познания существенно разнятся. Одни люди с трудом овладевают простыми понятиями (например, в рамках школьной программы), другие на основании использования логически построенных идей и расчетов открывают новые законы природы. Такие особенности функционирования полушарий мозга дают понимание, что правое полушарие имеет большее отношении к искусству и рождению новых идей вообще. Левое полушарие более тесно связано с наукой.
Существует точка зрения, что особенности работы полушарий мозга соотносятся как «новизна» и «рутина». Так характеризует различия между правым и левым мозгом Элхонон Голдберг в своей монографии «Управляющий мозг». Автор пришел к выводу, что правое полушарие отвечает за когнитивную (познавательную) новизну, а левое – за когнитивную «рутину». «Переход от новизны к рутине, – считает он, – это универсальный цикл нашего внутреннего мира», и он состоит в том, что накопленное правым полушарием постепенно подвергается левым полушарием упорядочению, универсализации. Иначе говоря, все, с чем сталкивается человек впервые, воспринимается правым полушарием мозга, а все, чему человек обучился, становится достоянием левого и хранится там в виде неких паттернов (типовых моделей). Чем более человек воспитан и образован, по мнению Э. Голдберга, тем больше таких паттернов в его распоряжении. В этом интересном осмыслении проблемы МАМ вызывает некоторую настороженность термин «рутина». Его, очевидно, следовало бы уточнить: рутина – лишь часть продукции левого мозга, а приобретение новых алгоритмов и паттернов – все равно новизна. Мозг, и правое, и левое полушарие, не может не обновлять свою продукцию. Иначе прекратится развитие, эволюция человеческих когнитивных возможностей.
Общеизвестно, что левое полушарие имеет также непосредственное отношение к осуществлению речевой функции, являясь доминантным по речи. При этом признается и то, что правое вносит в него определенный вклад, а объем участия в речевой деятельности правого полушария зависит как от периода речевого онтогенеза, так и от индивидуальных особенностей мозговой организации психики. Чем более ранним является этап онтогенеза, тем он более приспособлен для овладения индивидуальными образами и символами (невербальными чувственными эквивалентами вербальных знаков). Эта правополушарная продукция, «стоящая за словом», индивидуально неповторима, в связи с чем речевые смыслы, формируемые на ее основе, качественно отличны от стандартных значений слов. Здесь уместно вспомнить Л. С. Выготского, различавшего смысл и значение слова: смыслы – индивидуальны, а значения универсальны.
В рамках невербальной деятельности функции правого и левого полушарий сводятся к следующему. «Левый мозг» отвечает за различные виды произвольных действий, счет, зрительные обобщения, конструктивно-пространственную деятельность и в целом за дискретно-логическое мышление. «Правый мозг» является доминантным в осуществлении таких функций, как: опознание и идентификация цветов, рисунков, музыкальных функций.
В целом правое полушарие является преимущественно воспринимающим (перцептивным), а левое – исполнительным.
Клинические факты, наблюдаемые при локальных поражениях каждого из них, служат серьезным источником научных теорий и одновременно подтверждением или отрицанием их. При этом замечены и случаи несоответствия выявляемой симптоматики пострадавшему полушарию. Наибольшее число таких несоответствий приходится на регистрацию левополушарных симптомов нарушения речевой и других ВПФ при очагах поражения в правом (Е. П. Кок, Н. Н. Трауготт и др.). Их принято объяснять главным образом индивидуальными особенностями мозговой организации психических процессов, связанных, с одной стороны, со степенью левополушарного доминирования, а с другой – с лидированием одной из частей тела (явное или скрытое левшество, амбидекстрия). В настоящее время укрепилось мнение, что индивидуальные особенности межполушарной асимметрии мозга являются врожденными, определяемыми генетическими механизмами. Однако, как отмечает Е. Д. Хомская, это отнюдь не противоречит возможности прижизненного изменения межполушарной организации мозга. Предпосылки функциональной асимметрии являются врожденными, однако в процессе становления психики человека они могут усиливаться или ослабляться (видоизменяться).
Выше отмечалось, что левое полушарие становится доминантным не сразу, а на определенном этапе онтогенеза. Процесс «перехода функций из правого полушария в левое» носит название левополушарной латерализации (лат. latera – сторона). Существуют возрастные пороги этого сложного процесса. Например, схематическое изображение предмета или буква получает левостороннюю латерализацию в среднем в 6–7-летнем возрасте. Американский ученый Марсель Кинсборн считает, что на психическое развитие ребенка отрицательно влияет как ускоренная, так и запаздывающая левосторонняя латерализация многих функций. Ускоренная латерализация приводит к обеднению правого полушария: теряется то, во что можно по-настоящему поверить только в раннем детстве, например, сказка и вообще вера в чудо. Между тем если ребенок не поверит в детстве в чудо, то уже не будет верить в него никогда. Это, в свою очередь, лишит его той подсознательной поддержки в трудные минуты жизни, которую мы называем надеждой. Верящий в чудо надеется на него, сам того не понимая, не верящий впадает в депрессию. Кроме того, мышление рано созревшего в левополушарном отношении ребенка часто бывает логически нормативным, даже «сильным», но мало нюансированным, неярким. В определенной степени ранняя левополушарная латерализация – одна из причин того, почему некоторые дети-вундеркинды не оправдывают возлагаемых на них надежд. Бедность правого полушария лишает их творческого импульса, а опираясь на одну логику, они не в силах создать что-либо по-настоящему новое. Запаздывание левополушарной латерализации обусловливает различные задержки психического развития. Неспособность к 6–7 годам усвоить буквы и цифры, отсутствие естественного интереса к ним делают проблематичным обучение в школе.
В рамках зрелого мозга, в период, когда процессы полушарных латерализаций завершены, ситуация меняется. М. Газзанига, основываясь на результатах изучения расщепленного мозга, утверждает, что изолированное левое полушарие мозга (в результате его отсечения от правого) остается столь же разумным, как и при условии, что мозг цел, то есть состоит из двух полушарий. Разъединенные полушария по отдельности воспринимают информацию и обучаются. Если бы количество мозговой ткани было так принципиально важно, то потеря половины мозга резко отражалась бы на способности левого полушария планировать, решать задачи, строить гипотезы. Однако, заключает М. Газзанига, это не так: «Больше – не значит лучше».
К проблеме МАМ прямое отношение имеет вопрос левшества и амбидекстрии.
Левшество понимается как предпочтение в различных действиях левой руки правой, а амбидекстрия – как двуручие, то есть приблизительно равная заинтересованность обеих рук (обе как правая).
Надо заметить, что руки не являются единственным показателем левшества или амбидекстрии. Как правило, речь идет о «сторонности» в целом, то есть о предпочитаемых ноге, глазе, ухе. Существуют пробы, по которым определяется степень выраженности преобладающей стороны. Среди этих проб наиболее трудно осуществимыми являются тесты на ведущее ухо, поскольку требуется определенное техническое оснащение: аппарат для дихотического прослушивания, и поэтому в широкой практике этот способ используется редко. Принцип действия аппарата сводится к тому, что одновременно с двухдорожечного магнитофона в оба уха предъявляются через наушники по 10 разных слов. Затем выясняется, с какого уха больной запомнил больше слов. Если с правого, то доминантно левое полушарие, если с левого, то правое.
Наиболее часто проводятся тесты на ведущую руку, ногу, глаз. За каждую пробу ставится определенный балл в соответствии с используемой шкалой. Баллы, полученные за выполнение теста с приоритетом каждой из сторон тела (руки, ноги, глаза), суммируются. Если итоговые суммы говорят о предпочтении правой стороны тела, то делается вывод о левополушарном профиле асимметрии, если в пользу левой стороны, то – о правополушарном. Затем сопоставляются числовые показатели сумм. Это позволяет судить о коэффициенте полушарной асимметрии. При маленькой разнице коэффициент расценивается как низкий, если же разница велика, то как высокий. Считается, что высокий – свидетельство большей нервно-психической устойчивости межполушарной системы, а низкий показатель, напротив, ее меньшей устойчивости, обусловленной тем, что одно из полушарий (как правило, правое) имеет повышенную функциональную активность. Следовательно, для того чтобы система была стабильной, полушария должны разниться по степени функциональной активности. Полушарные «заряды» не могут быть конкурентными: одно из полушарий (в популяции правое) должно подчиняться другому (левому), а не вступать с ним в конфликт, претендуя на первенство.
В литературе можно встретить вульгаризированные утверждения о том, что у правшей функционально доминирует левое полушарие, а у левшей – правое. Однако правое полушарие не может доминировать в рамках психологической нормы, включая левшей. У них также доминирует левое полушарие, только степень функциональной активности правого выше. Поэтому профиль полушарной асимметрии в целом отличается меньшим коэффициентом функционального приоритета левого полушария. Это обусловливает большую вероятность у левшей полушарных конфликтов и соответственно большую предуготованность к невротическим срывам. Таким образом, к левшам следует относиться более бережно. Однако никаких «скидок» на левшество в социальном пространстве им не делается: те же требования предъявляются в поведении, в обучении в школах, вузах, в продвижениях по карьерной лестнице. При всем этом необходимо учитывать, что среди людей с левшеством нередко встречаются ложные левши. Например, те, у которых в перинатальный период была повреждена правая рука или целиком правая сторона тела (правосторонние гемипарезы). Понятно, что такие дети выберут в качестве приоритетной левую руку, хотя вариант соотношения функциональной активности полушарий мозга у них остается типичным для левшества (повышенная активность правого полушария).
Единства взглядов по поводу того, является ли амбидекстрия свидетельством нервно-психической устойчивости или наоборот, нет. Решение этого вопроса относится к числу актуальных задач в рамках теории межполушарной асимметрии мозга. Имеются и такие точки зрения, согласно которым показатель асимметрии, вычисляемый по стороне тела, то есть по его периферии, недостаточно информативен относительно взаимоотношений полушарий мозга. Сторонники этих взглядов считают, что периферия (тело) имеет достаточно высокую степень автономии от мозга и не может быть поэтому надежным индикатором. Кроме того, учитывается, что левшество или амбидекстрия могут быть потенциальными (скрытыми, латентными). Это часто случается, когда ребенка активно переучивают с левой руки на правую. Впоследствии такой переученный человек нередко даже не догадывается, что родился левшой.
Правое (чувственно-образное) субдоминантное полушарие условно принято считать женским, левое (дискретно-логическое) доминантное – мужским. В соответствии с этим понятно, что «главным» полом следует признать мужской. Недаром в ряде языков понятия «человек» и «мужчина» обозначаются одним и тем же словом (английское man, ср. с woman – женщина). Одновременно распределение полушарных приоритетов обусловливает то, что чувственная от природы женщина, часто реагирующая на события эмоциональными всплесками, плачем и т. п., более вынослива в нервно-психическом плане, а логичный мужчина труднее переносит неврогенные и стрессогенные влияния, поскольку не имеет постоянного привыкания к ним. Это объясняет количественное 3:1 преобладание лиц мужского пола над женским в предрасположенности к тем или иным видам патологии, в том числе и речевой (заикание, дисграфии, дислексии и др.). Мужское начало менее тренировано к потрясениям нервной системы и поэтому более уязвимо.
В литературе обсуждается и различие в специфике пространственных и временных функций правого и левого полушарий (Т. А. Доброхотова, Н. Н. Брагина, В. Л. Деглин). В частности, указывается, что в правом различные процессы обработки сигналов практически неотделимы друг от друга, а в левом они осуществляются относительно автономно: в «переднем» мозге – временно́й синтез, а в «заднем» – пространственный.
Как показывают исследования Л. Я. Балонова и В. Л. Деглина, основанные на результатах изучения пациентов с односторонним судорожным припадком, левое полушарие обладает способностью устанавливать хронологическую последовательность, а правое – нет. При одностороннем судорожном припадке с выключением левого полушария больные не отделяют друг от друга пространственные и временные характеристики явлений. Они не способны отвлечься от реальной ситуации, не в состоянии ее анализировать, то есть выделять дискретные признаки, располагать события жизни во временной последовательности и вообще формализовать их. Так, описан случай, когда больной с левосторонним судорожным припадком не был в состоянии по предъявленным фотографиям своих трех жен установить в памяти хронологический порядок женитьб на них. Отделить признаки субъекта от признаков объекта способно также только левое полушарие. Его механизм контролирует и серийную организацию действия. Пространственная схема действия разворачивается здесь в смысловую последовательность звеньев, которые А. Р. Лурия, А. А. Леонтьевым, Т. В. Ахутиной обозначаются как программа. Способность программирования речи является высшим уровнем вербальной деятельности в целом. Особенности речевого программирования изучены Т. В. Ахутиной на материале больных с динамической афазией.
Сказанное выше позволяет оценить провидческие взгляды И. П. Павлова, который разделил людей на художественные и мыслительные типы, не имея еще мощной экспериментальной базы, сложившейся благодаря последующим исследованиям.
В рамках теории МАМ имеется и такой чрезвычайно важный факт: полушарная асимметрия может быть не глобальной, а парциальной (Е. Д. Хомская). Так, она способна проявляться в оральной сфере и отсутствовать в мануальной (ручной), глазной или других. Более всего разработан раздел кистевой и пальцевой асимметрий. Такие же виды асимметрии, как мнестическая, интеллектуальная и др., изучены гораздо слабее. Изучение межполушарной асимметрии мозга имеет важное практическое значение, и прежде всего для решения проблемы психологических особенностей при левшестве и амбидекстрии.
Часто тенденция к предпочтению детьми левой или правой руки и других частей тела выступает довольно ярко. Если отмечается леворукость, то неизбежно встает вопрос, надо ли принимать меры по переучиванию с левой руки на правую. Ответ на него таков: если можно переучить ребенка безболезненно, без негативизма и невротических проблем с его стороны, то лучше это сделать, и как можно раньше, потому что праворукому удобнее жить в мире праворуких (дверные ручки, прорези в некоторых автоматах и пр. сделаны под правую руку). К тому же леворукий ребенок может не избежать «косых взглядов» определенной части людей, убежденных «по старинке», что левша – не такой и даже «плохой». Таких людей все меньше, но они существуют. Однако если ребенок выказывает при переучивании признаки невротизации, то переучивание следует немедленно прекратить. Природа, как правило, не прощает насилия. Поэтому резкая, грубая форма каких-либо воспитательных актов чрезвычайно опасна. В сущности, для когнитивных способностей не имеет принципиального значения, какой именно рукой действует человек как ведущей – левой или правой.
Почему рождаются дети-левши? Основную роль играет наследственный фактор, хотя далеко не всегда его удается выявить, так как рожденные левшами не знают этого о себе. Переучивание могло пройти вне их сознания.
Следующий важный вопрос: является ребенок-левша больным или нет. Общепризнанное убеждение – нет, это не болезнь, а особенность мозговой организации психических процессов. К тому же среди левшей больше одаренных, эмоционально тонких людей, способных к музыке, танцам, рисованию. И все же невозможно отрицать повышенную ранимость детей-левшей. У них более резко выражена лабильность нервной системы, и поэтому они требуют особой чуткости, поиска правильных путей воспитания. Здесь необходимо не только пристальное внимание педагогов (воспитателей детских садов и учителей школ), но и родителей, а также детских врачей.
Глава 6. Проводящие пути мозга
В настоящее время чрезвычайно актуальным стал раздел нейронаук, именуемый коннективностью (от англ. connectivity – связь). Утвержден проект «Коннектом человека» по аналогии с проектом «Геном человека», который уже выполнен и внедрен в медицинскую практику.
Нейроны и глиальные клетки, объединяясь в цепи, выполняют роль проводящих путей между разными зонами мозга, то есть связывают их. Сами нейроны входят в состав серого вещества, а белое вещество образует проводящие пути.
Взаимодействие между нейронами (связи) стало центральной темой исследований нейронаук в целом. Благодаря этому выяснено, что кардинальные отличия в функционировании головного мозга человека от того, как работает мозг всех остальных биовидов, следует искать во взаимосвязях нейронов. Профессор антропологии Колумбийского университета Ральф Холлоуэй убежден, что эволюционные изменения когнитивных способностей у людей явились не следствием преобразования самих нейронов, а результатом реорганизации связей между ними.
Мозг человека устроен так, что в нем пространство между телами клеток увеличено. Оно заполнено тем, что принято называть нейроглией. По определению замечательного отечественного ученого Т. П. Бехтеревой, это не просто глия, а «умная глия». Это подчеркивает значимую роль нейроглии в осуществлении не только нейфизиологических процессов, но и когнитивных. Нейроглия обеспечивает связи между аксонами и дендритами в самых разных частях мозга. По данным последних исследований, количество глиальных клеток в мозге в разы превосходит число нейронов. Чем объем нейроглии больше, тем лучше взаимосвязи между клетками, так как большее число нейронов соединяется с большим числом других нейронов. Известный американский нейрофизиолог Дуглас Филдс пишет о том, что долгое время глии отводилась весьма скромная роль. Она расценивалась как совокупность вспомогательных элементов нервной ткани: транспорт питательных веществ из кровеносных сосудов в нейроны, поддержание нормального баланса ионов в мозге, обезвреживание болезнетворных микробов и т. д.
К настоящему времени выяснено, что клетки глии играют решающую роль в связи нейронов между собой и, что особенно важно, в процессах обучения и памяти. Кроме того, они могут участвовать в восстановлении поврежденных нервов.
Нейроны общаются друг с другом через малые контактные точки (синапсы) – места соединения двух видов отростков нервных клеток: длинных, то есть аксонов, и коротких, то есть дендритов. Благодаря нервным цепям, образуемым этими соединениями, мы можем думать, вспоминать о чем-либо, испытывать радость.
Такая роль проводящих сетей мозга (нейроглии) подтверждается знаменитыми данными, полученными при вскрытии мозга великого Альберта Эйнштейна. Его произвел в 1955 году американский патологоанатом Томас Харви совместно с гистологом Мэриан Даймонд из Калифорнийского университета в Беркли. Исследователями был обнаружен большой слой нейроглии в мозге ученого.
Следует заметить и то, что не каждый нейрон соединяется со всеми остальными. Иначе говоря, нейронные сети не тотально опутывают мозг человека. Если бы это было так, то функциональная специализация разных мозговых зон оказалась бы затрудненной или невозможной. Именно снижение связности между определенными отделами мозговой коры заставляет их специализироваться: создаются небольшие локальные сети, состоящие из соединенных между собой групп нейронов. Такие сети выполняют специфические задания по обработке данных и часто работают автоматически.
Эти представления современных нейронаук согласуются с мнением Н. П. Бехтеревой о том, что нервные сети могут быть жесткими и гибкими. Жесткие звенья всегда «ведут себя» одинаково, независимо от условий, в которых протекает деятельность мозга, а гибкие приспосабливаются к разным условиям, даже к различного рода помехам (шум водопада, гудки паровозов и пр.).
Современная инновационная сложная методика, а именно диффузионно-тензорная визуализация, позволяет уточнить роль самых разных видов нервных волокон. На основании выявляемых данных можно составить карту их расположения в мозге. С помощью этой технологии выяснилось, например, что дугообразный пучок – нервный пучок белого вещества, который у человека связан с речью, – устроен совершенно не так, как у шимпанзе или макак.
Одни проводники носят локальный характер, то есть связывают близлежащие (соседние) участки мозга, а другие являются более отдаленными, связывающими разные по модальности зоны мозга. Проводящие пути функционируют при условии их покрытия миелином (белой жировой тканью). Миелин обеспечивает прохождение импульса, а точнее, электрического сигнала по нейрону. По данным Д. А. Фарбер и многих зарубежных авторов, миелинизация начинается с рождения и продолжается в течение многих лет жизни, хотя в основном завершается к пубертатному возрасту (13–15 годам). Задержки и другие нарушения процессов миелинизации у детей приводят к грубым отклонениям в когнитивном развитии.
Рис. 50. Схема ассоциативных (1), комиссуральных (2) и проекционных (3) проводящих путей
Проводящие пути делятся (рис. 50) на имеющие:
– вертикальное направление (проекционные проводники);
– горизонтальное направление (ассоциативные пути);
– межполушарное направление (комиссуральные проводники, обеспечивающие связь между полушариями мозга).
Вертикальные проводящие пути в свою очередь делятся на:
– афферентные (чувствительные), несущие информацию вверх – от периферии к центру (мозгу);
– эфферентные исполнительные (несущие информацию вниз – от центра к периферии).
Афферентные проводящие пути носят название центростремительных, а эфферентные – центробежных.
В системе вертикальных путей наиболее важны их корково-подкорковые отрезки, поскольку сведения из периферии поступают не прямо в кору, а через «глубину» мозга.
Вертикальные проводящие пути восходящего направления (афферентные) обеспечивают возможность анализа информации, поступающей с периферии, например, что человек видит, слышит, обоняет, чувствует кожей и суставно-мышечными отделами тела. Кроме того, восходящие пути несут коре активирующие сигналы, обеспечиваемые энергетическим блоком мозга. С этой восходящей активацией коры прямо связаны функции внимания, памяти, воли, а опосредованно – мышления и речи.
Вертикальные проводящие пути нисходящего направления предназначены для «доставки» программ, посылаемых корой мозга исполнительным органам. Например, они призваны передать руке или артикуляционной области те схемы серий движений, которые необходимы для двигательного акта. Кроме того, эти пути имеют корригирующие функции. В случае сбоев в программе они осуществляют поиск варианта, оптимально приближенного к нормативному действию.
Горизонтальные проводящие пути, названные ассоциативными, имеют дугообразную форму (рис. 51). Благодаря им вырабатываются межзональные ассоциации (слухо-зрительные, зрительно-тактильные и т. д.).
Рис. 51. Горизонтальные (ассоциативные) проводящие пути мозга
Помимо длинных (аксонных) ассоциативных проводящих путей, в мозге имеются и короткие – дендральные, которые соединяют между собой поля внутри той или иной зоны, например, первичные слуховые поля (физический слух) и вторичные (слуховое восприятие). Если эти проводники неполноценны, то неглухой ребенок может не овладеть способностью отличать одни звуки мира от других. Поэтому его можно принять за глухого, хотя согласно аудиографическим данным это не так. Внутри полушарий горизонтальные пучки длинных проводящих волокон имеют определенную иерархию. Вначале созревают связи между первичными (ядерными) полями коры – корковыми концами анализаторов. Они обеспечивают развитие межанализаторных связей (зрительно-слуховые, тактильно-зрительные и прочие связи на нейросенсорном уровне). Наиболее активный возраст созревания этих ощущений – от 2–3 месяцев жизни до 3–4 лет. На рис. 52 показано, что уже к 2,5 годам основной объем проводниковых связей становится зрелым и разница в этом плане между двухлетним ребенком и взрослым человеком незначительна (Карл Прибрам).
Рис. 52. Темпы созревания проводниковых связей
После четырех лет у ребенка вступают в активное взаимодействие связи между отдельными участками воспринимающей и исполняющей коры. Появляется способность к более сложным актам – представлениям (к узнаванию предметов и к действиям с ними). Наиболее активным является здесь дошкольный возраст. В последнюю очередь созревают проводящие пути между самыми высокими по иерархии зонами перекрытия одних участков коры другими, когда формируется функция воображения (способность мыслить вне конкретных стимулов действительности). Созревание проводящих путей на уровне третичной коры начинается в раннем онтогенезе, «набирает силу» в пубертатном периоде (13–15 лет). Таким образом, по мере созревания более высоких по иерархии проводящих путей мозг становится способным ко все более сложным способам обработки информации. Несмотря на то что основная часть проводников созревает достаточно рано, в течение всей жизни происходит дозревание новых нервных волокон, обеспечивающих приобретение ассоциаций, необходимых для овладения новыми видами деятельности. В основном это проводящие пути на уровне высшей по функциональной иерархии коры.
Комиссуральные проводники, связывающие полушария мозга, представляют собой тугое сплетение нервных волокон, образующих мозолистое тело (рис. 53). Их созревание особенно актуально с рождения до 5–6 лет. В этот период определяются универсальные и индивидуальные особенности полушарных взаимоотношений.
Рис. 53. Межполушарные (комиссуральные) проводящие пути мозга
Известно, что детский мозг обладает высокой степенью пластичности (взаимозаменяемостью одних участков мозга другими). В связи с этим, как уже говорилось, у ребенка к выпадению тех или иных приобретенных функций приводит поражение не самого мозга, а именно проводящих путей между его разными отделами. В отличие от ребенка, взрослый человек менее зависим от проводников. Отдельные области мозга приобретают у него определенную специализацию, уже не зависящую от того, поступит ли к ним информация из других областей мозговой коры. Лишь новые виды деятельности требуют включения связей, рассчитанных на активность соответствующих проводников.
Межполушарные (комиссуральные) проводящие пути
Глава 7. Расщепленный мозг и полушария
Интересные и ценные данные относительно работы полушарий мозга получены на расщепленном мозге, то есть при перерезке мозолистого тела и соответственно отделении полушарий друг от друга. Наиболее известными трудами, содержащими важные для нейропсихологии факты, являются работы американского исследователя Майкла Газзаниги.
Большое внимание М. Газзанига уделял особенностям функционирования зон, связанных с речью. Например, он отмечает, что часть зоны Вернике (planum temporale), ответственная за понимание речи, у человека больше, чем у других биовидов. Приближаются к ним лишь соответствующие площади у шимпанзе и макаки-резуса. Увеличена у человека и площадь области Брока, которая отвечает за воспроизведение речи.
Выявлено, что у человека передняя часть комиссуры (мозолистого тела) передает обонятельную и слуховую информацию, а в мозге шимпанзе и макаки-резуса она связана с передачей визуальной информации. Обнаружено и другое яркое отличие устройства зрительного (затылочного) пути у обезьян и людей. При повреждении зрительной коры обезьяны все еще продолжают видеть объекты в пространстве, различать цвета, яркость, ориентацию и образы. Однако люди с теми же поражениями слепнут и не могут выполнять эти задачи (рис. 54).
Рис. 54. Пример визуальной картины проводниковых связей в мозге человека
Глава 8. Уровни мозговой организации двигательных и высших психических функций по Н. А. Бернштейну
В рамках нейропсихологии чрезвычайно значимо учение Н. А. Бернштейна (рис. 55) об уровнях мозговой организации движений. Несмотря на то что задачей ученого было описание мозговых механизмов построения именно движений, ее решение является настолько широким, что дает представление об иерархии уровней организации мозгом психической деятельности человека в целом.
Рис. 55. Николай Александрович Бернштейн (1896–1966) – психофизиолог, нейрофизиолог, создатель учения о нейрофизиологии активности
По Н. А. Бернштейну, мозговые структуры, участвующие в организации произвольных движений человека, анатомически представлены пятью основными уровнями, обозначенными по восходящей латинскими буквами А, B, C, D и E. Кроме того, каждому уровню организации движений дано название, отражающее его анатомический и функциональный радикал.
Уровень А анатомически: субкортикальный руброспинальный; функционально: палеокинетических регуляций.
Уровень В анатомически: субкортикальный таламо-паллидарный; функционально: двигательных синергий и штампов.
Уровень С анатомически: кортикальный пирамидно-стриальный; функционально: пространственных координаций.
Уровень D анатомически: кортикальный теменно-премоторный; функционально: гностико-праксический.
Уровень E анатомически: кортикальный; функционально: символический (языковой).
Описание Н. А. Бернштейном функциональных ролей мозговых уровней организации произвольных движений, рассмотренное применительно к речевой функции, позволяет констатировать следующее.
Уровень А, принимающий непосредственное участие в обеспечении иннервации мышц тела, снабжает нервной энергией и мышцы речевого аппарата. Н. А. Бернштейн назвал его уровнем палеокинетических регуляций (лат. pale – «древний»).
Уровень В, обеспечивающий способность совершать координированные синергические движения, выполняет эту же функцию в отношении речевых актов, включая произнесение звука речи. Благодаря нервным структурам этого уровня вырабатываются двигательные штампы, стереотипы, включая речедвигательные.
Уровень С, предназначенный для выработки умения совмещать внутреннее пространство тела и внешнее пространство вне него, в рамках речевой деятельности осуществляет соотнесение, совмещение речевых движений с пространством (сила голоса, степень интенсивности артикуляционных движений и т. п.).
Следующие два уровня мозга D и Е (высшие) имеют еще большее отношение к речевой функции. Их функциональные роли распределяются следующим образом: уровень D ответствен за операции распознавания конкретных стимулов и воспроизведения поз, например кистей руки, пальцев, артикуляции (по их обобщенным топографическим схемам). Символический (языковой) уровень Е ответствен за способность приобретать знания об абстрактных символах (буквах, цифрах, геометрических, алгебраических знаках и пр.). Таким образом, компетенция на уровне D в значительной мере конкретна (предметна) по своей психологической сути, а компетенция символического (языкового) уровня Е абстрактна и, следовательно, выше по степени сложности.
На уровне С расположены первичные поля, уровень D представлен вторичными полями, а Е – третичными. Каждый последующий уровень (тип полей) мозга сложнее предыдущего по анатомическому строению, выше по функциональной иерархии и моложе по филогенетическому возрасту.
Контрольные вопросы
1. Каковы составные части и геометрия ЦНС человека?
2. Что такое неокортекс и каковы функции этого отдела мозга?
3. Что такое модальностная специфичность отделов коры мозга?
4. Какие виды полей, различных по функциональной иерархии, имеются в коре мозга?
5. Какие блоки мозга выделены А. Р. Лурия? В чем состоит специфика каждого блока?
6. Что такое полушарная асимметрия мозга?
7. Какова специфика функционирования правого полушария, а какова – левого?
8. Что такое индивидуальный профиль полушарной асимметрии?
9. Какие уровни мозговой организации движений выделены Н. А. Бернштейном и какова функциональная специфика каждого из них?
10. Каковы функции подкорковых структур мозга?
11. Какие принято выделять виды проводящих путей мозга и какова их роль?