Книга: Как работает мозг

Разделенный мозг

Разделенный мозг

У пациентки V. Р. были все основания нервничать. Она только что стала свидетельницей жестокого убийства, и это не могло не сказаться на ее настроении. Правда, это убийство произошло не в жизни, а в фильме, и совершил его не Майкл Гаццанига, ученый, в эксперименте которого она участвовала. Но пациентке это не было известно. Хотя во время показа фильма она находилась в полном сознании и смотрела его внимательно, сейчас ей, похоже, казалось, что она видела только вспышку света. Поэтому теперь она приписывала эмоции, вызванные увиденным, окружающем) и окружающим, в том числе человеку, руководившему экспериментом.

Странное полузнание пациентки V. Р. о только что пережитом связано со странным и редким повреждением: ее мозг был, по сути, разделен надвое хирургическим путем. Эта серьезная операция была проведена для избавления пациентки от очень тяжелой формы эпилепсии. Перерезание связей между нейронами двух полушарий остановило передачу с одного полушария на другое вспышек беспорядочной электрической активности, вызывавших эпилептические припадки и до операции охватывавших весь мозг пациентки. В результате активность, вызывающая припадки, оказалась ограничена одной половиной мозга, и это облегчило участь больной. Однако пациентке (как и многим другим людям, перенесшим подобные операции) пришлось заплатить за это, став жертвой одного из самых причудливых в неврологической практике побочных эффектов.

Полушария постоянно обмениваются зрительной информацией, так что в распоряжении каждого из них имеется полная картина видимой части окружающего мира.

У пациентов с разделенным головным мозгом зрительная информация не может выходить за пределы одного полушария. В итоге, если не двигать глазами, каждое полушарие получает лишь информацию о противоположной стороне поля зрения. Внизу. Головной мозг разделяют, перерезая часть мозолистого тела.

V. Р. принадлежала ко второй группе людей с разделенным мозгом, добровольно согласившихся участвовать в психологических экспериментах. Первую группу изучал психобиолог Роджер Сперри, в 1981 году получивший за свои исследования Нобелевскую премию. К моменту начала этих исследований Сперри уже немало сделал для того, чтобы продемонстрировать: человеческий мозг представляет собой систему модулей, а не однородный “черный ящик”. В основе многих его работ лежал анализ эффектов, вызываемых перерезанием связей между различными участками головного мозга животных. В частности, к тому времени уже была установлена особая информативность методики, связанной с разделением мозга на половины. Работая вместе с Рональдом Майерсом, Сперри показал, что если разделить надвое головной мозг кошки, можно научить одно полушарие выполнять то или иное задание (например, нажимать на рычажок, чтобы получить пищу), оставив другое полушарие в неведении.

Изображение чашки попадает только в левое полушарие, и, поскольку мозг разделен, не достигает правого.

Изображение ложки попадает только в правое полушарие, и поскольку в этом полушарии нет речевого центра, пациент не может сообщить, что видит ее. Однако его левая рука “знает”, что проецировалось на экран, потому что эта рука связана с правым полушарием.

Возник вопрос, делимо ли подобным образом и человеческое сознание. Лучшим способом выяснить это были исследования пациентов, полушария головного мозга которых уже были отделены друг от друга хирургическим путем. Этот проект был особенно многообещающим в связи с тем, что такие пациенты могли бы, описывая для экспериментаторов свои ощущения, напрямую рассказывать о странном состоянии полузнания, подобном наблюдаемому у кошек. С этой целью Сперри разработал серию экспериментов, позволивших выявить особенности работы каждого полушария в изоляции от второго и разобраться в функциональных отличиях левого полушария от правого.

Передняя комиссура располагается под мозолистым телом. Она соединяет бессознательные лимбические структуры обоих полушарий и передает между ними информацию, связанную с эмоциями. Однако она не соединяет сознательные области мозга и поэтому не может обеспечить обмен словами и мыслями.

В одном эксперименте участвовала N. G., домохозяйка из Калифорнии. В ходе эксперимента она сидела перед экраном с черной точкой в центре. Испытуемую просили пристально смотреть в точку, чтобы все расположенное по сторонам от нее воспринималось лишь одним полушарием. Затем справа от точки появлялось изображение чашки. Изображение проецировалось на экран всего около двадцатой доли секунды. Этого достаточно, чтобы мозг зарегистрировал появление изображения, но недостаточно, чтобы успеть направить на него взгляд, сфокусировавшись и послав соответствующую информацию в оба полушария. В итоге изображение регистрировалось только левым полушарием, а правое ничего не знало, потому что структура, в норме соединяющая левое полушарие с правым (мозолистое тело), была у нее перерезана. Когда испытуемую спросили, что она видела, она ответила то же, что ответил бы любой здоровый человек: “Чашку”.

Загадка леворукости

Более 90 % населения Земли — правши. Так было на протяжении всей человеческой истории: исследования орудий труда, используемых начиная с каменного века, показывают, что подавляющее большинство людей с давних пор выполняет сложные манипуляции, требующие участия одной руки, преимущественно своей правой рукой. Праворукость тесно связана с главенством левого полушария. Но как обстоят дела у тех 5-8 % людей, кто пользуется преимущественно левой рукой? Представляет ли собой их мозг что-то вроде зеркального отображения нормального мозга? Не совсем так. Хотя у 95 % правшей речевые зоны располагаются исключительно в левом полушарии, среди левшей изменчивость устройства мозга гораздо выше. Среди левшей речевые зоны располагаются только в левом полушарии примерно у 70 %. У большинства из остальных 30 % речевые зоны, по-видимому, имеются в обоих полушариях¹². Можно ли считать леворукость патологией? В истории человеческой культуры примерно такое отношение к леворукости как раз и преобладало, и почти в любом языке есть хотя бы какое-нибудь уничижительное слово, однокоренное прилагательному, означающему “левый”. Французское gauche используется в английском в значении “неловкий”, а итальянское mancino означает и “левый”, и “нечестный”. Одно из самых суровых обвинений в адрес левой стороны содержится в Библии: в Евангелии от Матфея о Страшном суде сказано, что Бог отделит овец от козлов, поставив первых справа, а вторых слева, и первым даст вечное блаженство, а вторых отправит в неугасимое пламя¹³.

Учитывая авторитет, подкрепляющий этот предрассудок, неудивительно, что родители леворуких детей нередко прикладывали все усилия, чтобы заставить их научиться пользоваться преимущественно правой рукой. Тот факт, что многим детям это удавалось и они стали казаться правшами, несмотря на устройство головного мозга, определяющее их предрасположенность к леворукости, с давних пор затрудняет исследования в этой области.

К моменту рождения ребенка его праворукость или леворукость уже вполне определена. Более того, первые признаки того либо другого можно наблюдать еще на шестнадцатой неделе внутриутробного развития¹⁴, когда большинство зародышей начинают демонстрировать явное предпочтение к сосанию большого пальца правой, а не левой руки.

Согласно современным научным представлениям о леворукости, у одних людей она просто генетически предопределена и не имеет большого значения, хотя у других она развивается в результате какого-либо нарушения, происходящего в ходе внутриутробного развития или вскоре после рождения и затрудняющего нормальное формирование преобладания левого полушария и правой руки. Роль такого нарушения могут играть слабые повреждения мозга, влияющие на рост левого полушария в критический период развития, или аномалия программированной гибели нейронов, или неспособность некоторых из них находить определенные для них места в мозге. Среди близнецов доля левшей составляет 20 % — гораздо больше, чем соответствующий показатель для всех людей, вместе взятых, и отдельные исследователи высказывали предположение, что некоторые (возможно, даже все) левши, не имеющие братьев или сестер-близнецов, представляют собой выживших из пар двойняшек¹⁵. Нарушения выбора преобладающего полушария могут вызываться при этом незначительными повреждениями, переносимыми в ходе конкуренции с братом или сестрой-близнецом за ограниченные ресурсы материнского организма, либо какой-либо травмой или дефицитом этих ресурсов, повлекшими гибель нерожденного брата (сестры). Кроме того, праворукость или леворукость могут отчасти определяться генами. В частности, установлено, что особая разновидность гена LRRTM1 (сокращение от leucine-rich repeat transmembrane neuronal 1 — богатый лейцином трансмембранный нейрональный [белок] 1) положительно коррелирует с леворукостью, а также с повышенной вероятностью развития некоторых неврологических расстройств, в том числе шизофрении¹⁶.

Согласно одной интересной теории, леворукость неизбежно имеет последствия, выходящие далеко за рамки такой простой вещи, как выбор руки, используемой при письме. Стэнли Корен, профессор психологии из Университета Британской Колумбии, утверждает: ему удалось продемонстрировать, что левши умирают в среднем на девять лет раньше правшей¹⁷. Если это действительно так, его открытие согласуется с данными, указывающими на связь леворукости с целым рядом физических аномалий, большинство которых восходит к нарушениям развития или иммунным расстройствам. К таким аномалиям относятся астма, проблемы с пищеварительным трактом или щитовидной железой, миопия, близорукость, дислексия, мигрень, заикание и аллергии.

С другой стороны, леворукость положительно связана с разнообразными творческими способностями, а одно исследование показало, что среди мужчин, учившихся в колледже, левши в среднем на 15 % богаче правшей, а среди окончивших колледж левши богаче правшей на целых 26 %¹⁸.

Правшей среди людей почти в девять раз больше, чем левшей.

Затем в левой части экрана промелькнуло изображение ложки, регистрированное лишь правым полушарием. На этот раз, когда испытуемую спросили, что она видела, она ответила: “Ничего”. После этого экспериментатор попросил испытуемую протянуть левую pvKy и выбрать из числа не видимых ей предметов такой же, как тот, что ей только что показали. Она ощупала эти предметы, ненадолго задержавшись на чашке, ноже, ручке и расческе, после чего уверенно остановилась на ложке. Пока ложка, скрытая за экраном, была в руке испытуемой, экспериментатор спросил, что та держит. “Карандаш”, — ответила она. Хотя на первый взгляд этирезультаты кажутся необъяснимыми, они дали Сперри и его коллегам исключительно ясную картину того, что происходило при этом в мозге испытуемой. Пациентка была правшой, а к тому времени ученые уже хорошо знали, чю речевая способность обеспечивается у большинства правшей одной из зон левого полушария. И поэтому, когда изображение чашки регистрировалось левым полушарием, испытуемая видела его и могла без труда назвать предмет, но когда оно регистрировалось правым полушарием, испытуемая не могла сказать экспериментатору, что она видит, поскольку ее правое полушарие было лишено способности говорить. Ответ “Я ничего не вижу” исходил из левого полушария — единственного способного давать ответы. При этом, поскольку левое полушарие было изолировано от правого, оно говорило совершенную правду: оно действительно ничего не знало о показанном изображении ложки, потому что поступившая информация об этом не достигла левого полушария из-за перерезанного мозолистого тела¹⁹.

Однако это не означает, что информация об изображении ложки вообще не была получена. Когда N. G. попросили, пользуясь левой рукой, выбрать предмет, соответствующий увиденному, именно знания правого полушария (связанного, напомню, как раз с левой рукой) позволили ей справиться с заданием и остановить свой выбор на ложке. Но когда экспериментатор попросил N. G. сказать, что именно она выбрала, возникла проблема: правое полушарие не могло ничего сказать. Вместо этого вмешалось левое полушарие и поступило в соответствии с логикой. Поскольку оно не знало об изображении ложки, оно не могло знать, что левая рука выбрала ложку, а не что-либо иное. Оно не могло видеть ложку, потому что сжимавшая ее рука была за экраном, и не могло ощупать сжимаемый предмет, потому что сенсорные сигналы от левой руки поступали, как и положено, в правое полушарие, где (из-за перерезанного мозолистого тела) они и оставались. Левое полушарие знало, что в левой руке что-то было, но вынуждено было гадать. Умозаключения хорошо даются левому полушарию, и вот, угадывая скрытый за экраном предмет, оно рассудило, что таким предметом вполне может быть карандаш. Поэтому пациентка и сказала: “Карандаш”.

Эксперименты с изображениями ложки и чашки показали, что знания об окружающем мире не передаются у пациентов с разделенным мозгом из одного полушария в другое. А как насчет сигналов, связанных с эмоциями? Для передачи информации из коры (мыслящих областей) одного полушария в другое служит лишь один проводящий модуль — мозолистое тело. Но под мозолистым телом пролегает более древний путь между полушариями — передняя комиссура. Она соединяет глубокие подкорковые участки мозга, в совокупности образующие лимбическую систему. Здесь, в недрах головного мозга, формируются эмоции в своем изначальном виде: сигнальные звонки, реагирующие на угрозу, регистраторы неискренних улыбок и механизмы активации полового влечения при виде привлекательного человека.

Все это происходит бессознательно, но лимбическая система прочно соединена миллионами двусторонних нейронных связей с сознательными зонами коры больших полушарий. Все сведения, входящие в сознательные области мозга, поступают из коры в лимбическую систему, где (если эти сведения имеют эмоциональное значение) на них возникает базовая ответная реакция. Такая реакция передается обратно в большие полушария, где она обрабатывается, преобразуясь в сложные, контекстно-зависимые ощущения, которые мы называем страхом, гневом, смущением или любовью.

У пациентов с разделенным мозгом эти сложные проявления эмоций из одного полушария не могут проходить в другое, но по передней комиссуре могут передаваться базовые эмоциональные реакции, возникающие на подкорковом уровне. Устройство этой системы немного напоминает устройство двух башен, на первом этаже соединенных друг с другом проходом, что позволяет попадать на другие этажи лишь на лифте, имеющемся в каждой башне.

Когда в правое полушарие пациента с разделенным мозгом поступают изображения безмятежных картин, это вызывает у него эмоциональную реакцию, даже если он не осознает, что он видит.

Это продемонстрировали Майкл Гаццанига из Калифорнийского университета и Джозеф Леду из Нью-Йоркского университета. Они поставили ряд опытов со второй группой пациентов с разделенным головным мозгом. В этом им помогло устройство, которое разработал еще один исследователь разделенного мозга — Эран Зайдель, создавший специальные контактные линзы, преломляющие попадающий в глаза свет так, что образ любого находящегося в поле зрения предмета проецируется либо на одну, либо на другую сторону сетчатки. С такими линзами испытуемые больше не могли наблюдать все, что попадает в поле зрения, просто вращая глазами, поэтому исследователи получили возможность сообщать каждому полушарию в отдельности гораздо больше подробных сведений.

В одном из своих экспериментов Гаццанига и Леду показывали правому полушарию пациентки с разделенным мозгом ряд видеороликов, в числе которых были кадры о том, как один человек толкал другого в огонь. При этом V. Р. не осознавала, что именно она видела, точно так же как N. G. в проведенном ранее эксперименте Роджера Сперри не осознавала, что видела ложку. Испытуемая рассказывала экспериментатору: “Кажется, я видела белую вспышку и, может быть, какие-то деревья, с красными листьями, как будто осенью... Не знаю, почему, но мне страшно... Что-то я нервничаю. Мне здесь не нравится... А может, это вы сделали так, чтобы я разнервничалась?” Затем она понизила голос и доверительно сообщила экспериментатору: “Я знаю, мне нравится д-р Гаццанига, но сейчас он меня почему-то пугает”. Бессознательные эмоциональные реакции подобного рода наблюдались и в тех опытах, где правому полушарию демонстрировали, напротив, приятные образы. Гаццанига и Леду установили, что просмотр правым полушарием роликов, показывающих прибой на океанском берегу, зеленый лес и тому подобное, вызывал у испытуемых спокойствие и безмятежность.

Ясно, что правое полушарие, при всей его бессловесности, способно вызывать в сознании определенные ощущения. Но что при этом в нем происходит? Можно ли сказать, что правое полушарие обладает собственным видением вещей, собственным мнением, даже собственной личностью? Что оно сказало бы, умей оно говорить?

Судя по всему, у исследованных Сперри пациентов с разделенным мозгом правое полушарие было почти полностью лишено дара речи, но среди пациентов Гаццаниги и Леду нашлось двое таких, у которых речевые способности определялись не только левым, но и правым полушарием. Опыты, проведенные с этими пациентами, помогли разобраться в широком спектре различий полушарий, и у одного из тех двоих был впервые зарегистрирован речевой сигнал, исходящий исключительно из правого полушария. Данный сигнал состоял всего из двух слов, но (как нам предстоит убедиться) слова эти со всей определенностью доказывали, что “раздвоение личности” может быть не просто фигурой речи.