Сергеев Б. - Парадоксы мозга

Декарт несомненно имел инженерный склад ума. Обдумывая возможные механизмы управления работой живых автоматов, он пытался угадать конструкцию командного пункта и его дислокацию в мозгу. Представляя все физиологические механизмы весьма конкретно, он, по-видимому, первый обратил внимание на одно обстоятельство, которое предыдущими исследователями не осознавалось. Как бы ни был устроен штаб верховного главнокомандования, верховный главнокомандующий должден быть один. А где может находиться его ставка? В большом и сложном мозгу человека оказалось трудно найти для нее подходящее место. Большие полушария, например, для этого не годились, так же как и полушария мозжечка. Даже нематериальную душу Декарт не мог представить одновременно находящейся в двух местах, но поместить ее в одно из полушарий тоже нельзя. Как объяснить тогда предназначение второй половины симметричного органа? Как представить работу штаба, расположенного где-то сбоку, на периферии? Из такого места вряд ли удобно управлять своими подчиненными и сноситься с ними.

После тщательного взвешивания всех за и против Декарт выбрал шишковидную железу, крохотный малозаметный мозговой придаток, действительно бункер командующего, а не дворец, зато орган непарный, да к тому же расположенный так удачно, что оттуда до любых мозговых окраин примерно одинаковое расстояние.

По Декарту, шишковидная железа является орудием души, посредником между нею и телом. В отличие от животных органы чувств человека – глаза, уши, кожа, нос, язык – воспринимают информацию и при помощи животных духов направляют ее прямо в шишковидную железу. Душа, ознакомившись с поступившими известиями, если они ее взволнуют, приводит железу в движение, передающееся все тем же духам, которые, выполняя волю души, по нервам отправляются к мышцам и организуют их работу.

Тело человека и высших животных, кроме отдельных очень редких исключений, имеет двустороннюю симметрию. Отчасти она прослеживается и во внутреннем устройстве, во всяком случае строго выдерживается в отношении опорно-двигательного аппарата – скелета и двигательной мускулатуры. Возникновение симметрии организма обусловлено симметрией окружающей среды и развилось под направленным воздействием сил поля земного тяготения. Чтобы живые оргинимы могли передвигаться в пространстве и не теряли при этом устойчивости, их плоскость симметрии должна обязательно совпадать с одной из бесчисленных плоскостей симметрии поля земного тяготения, а сам организм, следовательно, иметь двустороннюю симметрию.

Анатомы привыкли к симметрии живых организмов, в том числе к симметрии мозга, значительно раньше, чем сумели разобраться в его назначении. Постепенно накапливающиеся сведения о функциях мозга смогли лишь подтвердить необходимость симметричности его строения. Действительно, если тело имеет двустороннюю симметрию, почему бы органам управления не обладать таким же симметричным строением.

У позвоночных животных четкая симметричность мозга сразу бросается в глаза. Наиболее заметные его отделы – большие полушария конечного мозга и полушария мозжечка – парные органы, но и остальная часть мозга также разделена на две половины. Управление двигательными реакциями и воспринимающие части мозга, перерабатывающие поступающую в мозг информацию, равномерно распределены между обеими половинами головного и спинного мозга. Этого можно было заранее ожидать, однако в характере взаимоотношений мозга и тела много неожиданного. Например, двигательные отделы больших полушарий руководят работой мышц противоположной стороны тела: правое полушарие командует мышцами левой части тела, а левое – правой. Это происходит потому, что нервные волокна, передающие двигательные команды из полушария клеткам спинного мозга, покидая головной мозг, совершают перекрест, переходя на противоположную сторону спинного мозга.

В свою очередь нервные волокна, несущие информацию от органов чувств, вестибулярного аппарата, от рецепторов кожи и мышц, тоже совершают перекрест. Только перекрест этот не полный. У человека перекрещивается не более 50 процентов чувствительных волокон, то есть информацию от одного глаза в равной мере получают оба полушария мозга. В неравномерном участии мозга по выполнению чувствительных и двигательных функций скрыт глубокий смысл – участие всего мозга в обработке информации гарантирует ее всесторонний и всеобъемлющий анализ, командные же функции выгоднее сосредоточить в одних руках, иначе возникнет разнобой, и не удастся обеспечить надлежащий порядок.

Большинство внутренних органов человеческого тела – сердце, желудок, кишечник, печень, селезенка – имеются в единственном числе. Казалось бы, центры для управления ими должны располагаться лишь в одной из половин мозга. Природа почему-то не пошла этим путем. Ради управления внутренними органами симметрия мозга не была нарушена. Все сведения о мозге животных, служивших главным объектом физиологических исследований, и немногочисленные данные о человеческом мозге, постепенно накапливающиеся учеными, недвусмысленно подтверждали скрупулезное дублирование мозговых функций в правой и левой его половинах.

Первый удар по прочно устоявшимся представлениям о симметрии функций мозга нанес провинциальный врач из города Монпелье – старинного университетского центра Франции. Медицинская школа университета была в числе лучших школ страны. Анатомы Монпелье одни из первых в Европе получили право вскрывать человеческие трупы, и анатомическим исследованиям отводилось здесь подобающее место. Именно сюда на суд медицинского общества принес свое исследование дотоле никому не известный немолодой сельский врач Макс Дакс. Он посвятил ему всю жизнь и набрал немалый по тем временам материал материал – сорок тщательно изученных случаев не очень распространенного заболевания. Но кто в университетстких кругах мог всерьез отнестись к впервые выступавшему здесь провинциальному врачу! Да и выводы исследования звучали слишком неожиданно и непонятно. Другое дело, если бы с подобным сообщением выступил кто-нибудь из своих. Неважно, приняли бы его идеи или отвергли, но о них обязательно заговорила бы вся страна. Дакса же никто не заметил, его доклад не имел последствий, и за пределами Монпелье о нем не узнали.

Работа Дакса была посвящена последствиям апоплексического удара. По современной медицинской терминологии это инсульт, или кровоизлияние в мозг – заболевание, с которым приходится сталкиваться каждому практикующему врачу. Кровь, излившаясь в мозговую ткань и не имеющая сил прорвать преграду ее оболочек и костного футляра черепа, невольно сдавливает мозг, нарушая снабжение мозгового вещества кислородом и другими необходимыми веществами, что приводит к массовой гибели нервных клеток. Если кровоизлиянием затронуто лишь одно из полушарий мозга, а так чаще всего и бывает, это нередко приводит к параличам в полном соответствии с распределением обязанностей между симметричными мозговыми образованиями. При повреждении правого полушария парализованной оказываются левая рука и нога, а при повреждении левого – правые конечности человека.

Кровоизлияния в мозг нередко сопровождаются и серьезными расстройствами речи. Об этом знали очень давно, и особого удивления это не вызывало. Нарушения речи объясняли параличом лицевой мускулатуры, и известный резон подобная трактовка имела. Дакса особенно заинтересовали случаи речевых расстройств. Для врача это трудные больные, ведь общаться с ними нелегко. Да и уход за парализованным человеком обеспечить сложно – больные слишком беспомощны. Дакс заметил, что у больных с расстройствами речи быавет парализована правая, особенно нужная рука. Трудно сказать, почему на это раньше никто не обратил внимания. Наверное, обращали, но считали такое положение вещей случайным. Дакс не мог успокоить себя тем, что и над ним пошутил повеса-случай: из 40 лечившихся у него пациентов с расстройством речи не было ни одного с параличом левых конечностей, с поражением правого мозгового полушария.

Открытие Дакса – один из ключевых моментов в истории изучения мозга. Результаты его исследования интересны тем, что они поставили под сомнение такое очевидное явление, как морфологическая и функциональная симметрия мозга. Этакая кривобокость, неравноценность мозговых полушарий могла кого угодно ошеломить. Если отбросить шарлатанские концепции Галля, это был первый серьезный разговор о странностях нашего мозга, первые научные факты, выявившие его функциональную асимметрию.

История порой жестоко обходится с первооткрывателями. Если бы не настойчивость сына Дакса, опубликовавшего доклад своего отца 25 лет спустя после его смерти, мы вообще не знали бы этого имени. Но хотя истина стала известна довольно скоро, честь открытия мозговой асимметрии приписывают совсем другому французскому ученому, который не располагал для такого открытия достаточно убедительными фактами и не хотел брать на себя ответственность за выводы, сделанные научной общественностью из его немногочисленных наблюдений.

Поль Брока начал свою трудовую деятельность в прозекторской, что помогло ему стать хорошим хирургом. Однако любовь к анатомии пустила глубокие корни. Завоевав научный авторитет, он основывает в Париже общество антропологов и в течение многих лет остается его секретарем.

В круг интересов молодого хирурга не входили такие высокие материи, как речь человека, он никогда не задумывался над организацией мозговых функций и, видимо, не вникал в топографию шишек Галля на карте больших полушарий. Галль утверждал, что способностью говорить заведуют лобные доли полушарий. Этим предположениям нельзя было отказать в известной логике. Галль настаивал на том, что человек от животных отличается двумя основными признаками: способность говорить и высоким лбом, подпираемым изнутри лобными долями мозга. Естественно было связать обе человеческие особенности причинно-следственной связью и приписать лобным долям функцию руководства речью.

В числе активных почитателей Галля почему-то оказался член Парижской Академии наук врач Жан Батист Буйо, сам никогда изучением мозга и нервным болезнями не занимавшийся. Его внимание в первую очередь привлекла речь. Он настолько был уверен в Галле, что пообещал выплатить премию в 500 франков, по тем временам весьма внушительную сумму, тому, кто обнаружит больного с повреждением лобных долей мозга, но сохранившего речь.

Задуматься над локализацией в мозгу речевых функций Брока заставили два обстоятельства: перевод в его клинику для срочной хирургической помощи из дома хроников больного, давно лишившегося речи, и напоминание Эрнста Обуртена, зятя Буйо, сделанное с трибуны антропологического общества, об обещанной его тестем премии. Через несколько дней больной умер, и вскрытие показало наличие очага повереждения в нижнем отделе заднелобной области левого полушария. В правом полушарии повреждения отсутствовали. Брока сделал сообщение о своем больном на следующем заседании антропологического общества и продемонстрировал препараты мозга.

Вскоре поступил второй больной с расстройством речи. Его судьба оказалась столь же печальной, как и первого, а повреждение мозга захватывало примерно ту же область левого полушария. Брока вынес этот случай на обсуждение антропологов и в отличие от первого сообщения это вызвало бурную дискуссию. Неожиданно Брока понял, что ему приписывают пропаганду идей о локализации функций в мозгу, хотя он сам еще не решался поверить в то, что обязанности мозга распределены между его отдельными частями, а об асимметрии в распределении функций еще и не помышлял.

Невольно оказавшись в центре беспрерывных дискуссий, Брока вынужден был собирать материал о больных с потерей речи. Изучив за два года еще шесть подобных случаев, он подчеркнул самое интересное и больше всего поразившее его наблюдение – у всех больных повреждение располагалось примерно в одном и том же месте левого полушария. Брока был ошеломлен, но не пытался сделать из этих наблюдений каких-нибудь выводов и, опасаясь, что ему опять припишут гораздо больше, чем он мог на себя взять, старался оповестить об этом научную общественность. Ему понадобился еще год, чтобы созреть до признания асимметрии мозговых функций. С тех пор участок мозга в задней части третьей лобной извилины левого полушария получил название центра Брока, или моторного центра речи, так как при его повреждении нарушается речевая артикуляция и больной теряет способность говорить.

Лиха беда начало! Не прошло и десяти лет с момента первых сообщений Брока, как немецкий невропатолог Карл Вернике обратил внимание на то, что при повреждениях левого полушария возникают затруднения в понимании речи. Вскоре были обнаружены больные, у которых избирательно нарушалось чтение, письмо, устный счет или выполнение по инструкции целенаправленных двигательных актов. Все эти дефекты оказались связанными с повреждением левого полушария. Постепенно за ним утвердилось право называться ведущим полушарием для речи и всех высших человеческих функций, а правое стало считаться тунеядцем, выполняющим второстепенные задания под контролем и по инициативе своего левого «двойняшки», занявшего в мозгу начальствующие позиции. Концепция о неравноценности функций мозга завоевала всеобщее признание. Чтобы быть совершенно объективным, придется признать, что люди давно располагали фактами об этом, но не делали правильных выводов. Ну кто не знает, что у нас одна рука, обычно правая, развита значительно лучше другой. Этой рукой-умелицей мы делаем любую мало-мальски квалифицированную работу, а левую используем как ее помощницу на подсобных работах.

Неравноценность наших рук возникла очень давно, по-видимому еще у нашего обезьяноподобного предка. Во всяком случае, охотники на наскальных рисунках кроманьонцев, которым по меньшей мере 30 тысяч лет, дубину или копье держат в правой руке.

Ученые издавна считали, что мы потому охотнее пользуемся правой рукой, что она у нас лучше развита. Действительно, мышцы правой руки значительно массивнее, чем левой. Но мы вовсе не потому пользуемся ею чаще, что она у нас сильнее. Здесь обратная зависимость. Эта рука потому у нас и сильнее, что мы часто ею пользуемся, беспрерывно ее тренируем. А умелицей мы зовем ее зря. Это не правая рука проявляет свою рабочую сноровку. Умелица не она, а двигательные центры левого мозгового полушария. Это они до тонкостей овладели операторской профессией и талантливо руководят работой своей подопечной. Все это стало понятно только после открытий Дакса–Брока в ходе планомерного прорыва в тайны мозга.

Забастовка по-итальянски

Трудовые конфликты в западном мире – дело достаточно обыденное. Предприниматели редко добровольно соглашаются удовлетворить даже весьма умеренные и действительно справедливые требования трудящихся. Тогда рабочим ничего иного не остается, как объявить забастовку. Однако обувщики города Виареджо, получив категорический отказ хозяев увеличить им заработную плату, решили поступить по-итальянски: вместо объявления забастовки они ответили повышением производительности труда, но теперь изготовляли ботинки только на… левую ногу. Когда на складах предприятия не осталось свободного места и новые ботинки некуда стало складывать, владельцы предприятия сдались.

Левый уклон вроде продукции итальянских обувщиков из Виареджо в духе человеческого мозга. История изучения высших психических функций мозга – это восторженный гимн левому полушарию. Действительно, наша речь, наши мысли, облеченные в слова, шагают под звуки «левого марша». Однако это все, что еще недавно ученые знали о функциях нашего мозга. Случаи расстройства речи вызывали у них лишь недоумение. Механизм речевых реакций, причины их расстройств, возникающие при повреждении определенных областей мозга, долго оставались неизвестными.

Все основные сведения о функциях человеческого мозга ученые получали, изучая больных. Клинические наблюдения за изменениями психики при различных формах поражения больших полушарий головного мозга давали возможность судить о распределении обязанностей между их отдельными участками. Однако по-настоящему разобраться в этом вопросе стало возможным только теперь, после появления новых методов диагностики, хирургического и терапевтического лечения. Наблюдения врачей, сделанные в ходе использования этих методов (проведение экспериментов на человеке, естественно, недопустимо), значительно расширили наши представления об организации высших психических функций человека.

Проникнуть в тайны человеческого мозга, в распределение обязанностей между его полушариями помог метод, позволяющий временно, на короткий срок, выключать одно из них и изучать речь и мыслительную деятельность однополушарного человека.

Около пятидесяти лет назад некоторые тяжелые болезни мозга, не поддающиеся медикаментозному лечению, стали лечить с помощью электросудорожной терапии. На голове больного укрепляли электроды и от уха к уху пропускали электрический ток, вызывая сильный судорожный припадок. Хотя знакомство с этим методом лечения оставляет тягостное впечатление, от него до сих пор не отказались, так как он оказывает неплохой терапевтический эффект. Правда, теперь при использовании этого метода пропускают электрический ток ото лба к затылку правой или левой стороны головы, раздражая одно из полушарий мозга и почти не затрагивая второе. При том же терапевтическом эффекте односторонний судорожный припадок бывает менее глубоким.

Мы уже познакомились с тем, как нервные клетки мозга переговариваются между собой с помощью слабых электрических импульсов. Более сильный ток, пропускаемый через ткань мозга, полностью нарушает его работу. Он настолько дезорганизует генерацию электрических импульсов, что обычная деятельность мозга, главным образом его полушарий, на некоторое время полностью прекращается. Внешне это выглядит как выпадение функций одного или обоих мозговых полушарий. Этим и воспользовались ленинградские исследователи из Института эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова в Ленинграде. В короткий отрезок времени после окончания лечебной процедуры, пока нормальная деятельность подвергшегося раздражению полушария больного еще не восстановилась, экзаменуется второе, оставшееся бодрым полушарие. Выполнение таким испытуемым различных тестов позволяет выяснить степень сохранности отдельных психических функций и точно установить, какую работу выполняет каждое из полушарий нашего мозга.

В момент полного выключения левого полушария испытуемые даже и не пытаются произнести какой-либо звук. Только когда его функции начинают восстанавливаться, они делают первые попытки что-то сказать по собственной инициативе или ответить на заданный вопрос, но эти попытки не дают результатов. Немного спустя способность производить звуки восстанавливается, появляются первые, еще нечленораздельные звуки, затем возникают первые односложные слова, а позже целые предложения. В этот период язык и губы еще полностью не повинуются испытуемому. Если попросить его открыть рот и кончиком языка сначала дотронуться до нижних зубов, потом до нёба, он с таким простым заданием не справится.

Инактивация левого полушария полностью нарушает восприятие речи и вообще звуков. Когда состояние оглушенности проходит, испытуемый начинает поворачивать голову в сторону сильного звука, затем откликаться на свое имя, позже восстанавливается способность понимать обращенную к нему речь, выполнять простые инструкции. В последнюю очередь восстанавливается способность называть такие простые и обыденные предметы, как ложка, карандаш, чайник, а затем и те, с которыми испытуемому приходится сталкиваться редко, вроде отвертки, циркуля, фонендоскопа.

Иногда повреждение мозга при травмах или его заболеваниях приводит к выключению работы преимущественно моторного центра речи, зоны Брока, или звуковоспринимающего центра Вернике. В возникающих при этом расстройствах речи на первый взгляд много общего. Это вызывало недоумение. Долгие годы оставалось загадкой, почему при выключении моторного центра не только страдает сама речь, но нарушается и ее понимание. Лишь в наши дни стало понятно, насколько двигательный контроль важен для восприятия речи.