Механизмы мозга

В поисках тех областей коры, которые могли бы участвовать в высших интеллектуальных процессах, мы не склонны уделять слишком много внимания тем кортикальным зонам, которые, как уже выяснено, служат конечными пунктами для периферических нервов и, следовательно, участвуют главным образом в приеме сенсорной информации или в передаче двигательных команд периферическим областям тела. Из нескольких сотен квадратных дюймов поверхности коры больших полушарий лишь около четверти используется в этих сенсо-моторных процессах (рис. 19). Сюда относятся зрительная зона коры, занимающая самую заднюю область головного мозга, сенсорная и двигательная зоны, спускающиеся вниз по его боковым поверхностям, и небольшой участок у верхнего края височной доли, служащий конечным пунктом для слуховых импульсов. Из остающихся трех четвертей поверхности коры почти половина приходится на лобные доли — луковицеобразные выросты, лежащие впереди слуховой сенсорной области и сенсо-моторных проекций тела. В ходе эволюционного развития головного мозга от низших животных к высшим ни один отдел не увеличился в такой степени, как лобные доли. Связанному с этим расширению полости черепа человек обязан своим высоким лбом, которым он так гордится. На протяжении столетий ученые, философы и поэты приписывали лобным долям главную роль в умственном превосходстве человека над другими животными. Поэтому и мы начнем свои поиски корковой локализации высших функций с рассмотрения данных, говорящих в пользу того, что они локализованы именно в этой области мозга. Как нередко бывает в истории науки, существенный прогресс начался тогда, когда случайно обнаружились факты, совершенно несовместимые с общепринятыми представлениями. Эти факты убедительно, хотя и неумышленно, продемонстрировал железнодорожный мастер по имени Финеас Гейдж.

Необычный случай с Финеасом Гейджем

В сентябре 1848 г. Финеас Гейдж, старший мастер бригады дорожников-строителей, получил сквозное ранение головы железной палкой и благодаря этому неожиданно достиг бессмертия. Это не значит, что он самым заурядным образом отправился прямо в рай, ибо он остался в живых. Но именно подробности его выздоровления и послужили основой для той немалой славы, которая выпала на его долю.

По-видимому, Гейдж заложил пороховой заряд в отверстие, пробитое в скале, подготовляя очередной взрыв. После этого его помощник должен был, как обычно, засыпать порох сверху песком. По какой-то причине это не было сделано, а Финеас Гейдж пренебрег проверкой выполнения этой операции. Вместо этого, полагая, что порох прикрыт песком, он опустил в отверстие тяжелую железную трамбовку, не придерживая ее. Результат был катастрофическим: железная палка, ударившись о скалу, высекла искру, воспламенила порох и устремилась к небесам. На своем пути эта палка, длиной больше метра и толщиной 3 сантиметра, насквозь пронзила головной мозг Гейджа, войдя через его левую щеку и выйдя около темени.

В течение часа Гейдж находился в оглушенном состоянии, после чего он смог с помощью сопровождавших его людей пойти к хирургу и по дороге спокойно и невозмутимо рассуждал о дырке в своей голове.

В конце концов он оправился от инфекции, развившейся в ране, и прожил еще 12 лет. Гейдж кончил свою жизнь в Сан-Франциско, где он умер при обстоятельствах, потребовавших вскрытия тела. Несомненно, что только благодаря этому случайному обстоятельству ученые-медики смогли проверить эту историю путем прямого исследования поврежденного мозга. Выяснилось, что не только левая лобная доля подверглась тяжелому повреждению, но травма распространялась и на правую лобную долю. Как череп, так и железная палка ныне экспонируются в Гарвардском университете.

Как ни поразителен был счастливый исход столь внушительной травмы, не менее поразительными оказались ее последствия. Поражало в них именно отсутствие резких изменений психики. Гейдж по-прежнему оставался дееспособной личностью: у него не обнаруживалось никакой потери памяти и он был в состоянии заниматься своим делом. Снижение умственных способностей у Гейджа казалось несоразмерно малым для человека с таким обширным повреждением той самой части мозга, которую издавна считали субстратом высших интеллектуальных процессов.

Некоторые изменения у Гейджа произошли, по они носили совсем не тот характер, какого следовало бы ожидать исходя из существовавших теорий. По-видимому, затронуты были главным образом особенности его личности, а не умственные способности. До несчастного случая он был тактичным и уравновешенным человеком, хорошим работником; теперь он стал невыдержанным и непочтительным, часто позволял себе грубую брань и мало считался с другими людьми. Он сделался упрямым, но переменчивым и нерешительным. Из-за этих новых черт характера ему уже нельзя было доверить руководство бригадой. Да он и не проявлял склонности к какому бы то ни было труду — вместо этого он предпочел странствовать, зарабатывая на жизнь тем, что показывал себя и свою трамбовку.

Другие данные о последствиях повреждения лобных долей

Случай с Финеасом Гейджем, ярко продемонстрировавший относительно малую чувствительность нашего мозга к обширному повреждению той его части, которой раньше придавали первостепенное значение, возбудил у патологов конца XIX века интерес к новым клиническим данным о последствиях крупных травм мозга. К разрозненным сведениям, которые удалось собрать, добавился огромный материал по повреждениям головного мозга, полученный во время первой мировой войны. Источником дополнительных сведений послужило изучение симптомов, наблюдающихся при опухолях мозга. Хотя среди тысяч исследованных случаев не было и двух совершенно одинаковых по характеру мозговой травмы или по наблюдавшимся изменениям психики, разнообразные наблюдения достаточно согласовались между собой, чтобы можно было сделать ряд определенных выводов. Прежде всего эти данные ясно показывают, что лобные доли не ответственны за управление какой-либо жизненно важной функцией организма. Повреждение этой области не влияет на дыхание, работу сердца, кровяное давление, терморегуляцию, функции внутренних органов или на какой-либо из нескольких тысяч автоматических рефлексов, столь существенных для здоровья. Нет никаких данных о прямом участии лобных долей в регуляции соматических процессов, за исключением, может быть, управления сфинктерами.

Что касается интеллектуальной деятельности, собранные данные истолковать труднее. Несомненно, повреждение лобных долей обычно не приводит к резким изменениям умственных способностей. Воспоминания о прошлом и сложные навыки не утрачиваются. В разнообразных тестах для оценки умственных и профессиональных способностей больные с повреждением лобных долей часто дают более низкие показатели, чем до травмы, но в отдельных случаях — более высокие. Только в тестах, определяющих способность одновременно оперировать многими понятиями и составлять суждения об абстрактных ситуациях, обнаруживается высокая корреляция между степенью повреждения и снижением показателя[4].

Большинство неврологов считают, что наиболее заметными следствиями повреждения лобных долей являются изменения личности. В свете данных, накопившихся за 100 лет, случай с Финеасом Гейджем выглядит довольно типичным. Человек, который был честолюбивым, хорошо приспособленным, целеустремленным и тактичным, после травмы лобных долей обнаруживает отсутствие внутренних стимулов, безразличие к чувствам других людей, снижение инициативы и организаторских способностей, бестактность и нередко общее тупоумие. Часто наблюдается эйфория. Иногда больной становится чересчур подвижным и говорливым при полном отсутствии творческого мышления, которое могло бы придать такого рода повышенной активности какую-то ценность. Нередки проявления ребячливости, наивности и эмоциональной несдержанности в форме взрывов смеха, вспышек раздражения или ярости.

Результаты удаления лобных долей у шимпанзе

Неожиданные явления, обнаруживаемые при повреждениях лобных долей у человека, не могли не послужить стимулом для проведения экспериментов на животных с целью проверки прежних гипотез и выдвижения новых. В середине 30-х годов были начаты многочисленные исследования с избирательным удалением отдельных частей лобных долей у высших животных и регистрацией последующих изменений в их поведении. В экспериментах на шимпанзе скоро стало очевидным, что удаление одной из лобных долей не оказывает заметного действия. Но при удалении обеих лобных долей у шимпанзе наблюдалось снижение способности к выполнению сложных заданий, например к решению задач, требующих трех различных последовательных действий. В этом важном отношении результаты согласовались с наблюдениями над больными с лобной травмой: у последних была нарушена способность одновременно удерживать в уме несколько различных понятий.

В этих исследованиях был получен важный побочный результат. Одна молодая самка шимпанзе стала очень сильно расстраиваться, когда совершала ошибку. У нее начинались приступы безудержной ярости, во время которых она дико металась в клетке. В конце концов эти приступы сделались настолько частыми, что продолжение опытов стало невозможным. Тогда ее оперировали и удалили у нее обе лобные доли. Оправившись от операции, она снова сделалась дружелюбной, прилежной и внимательной. Она быстро направлялась в экспериментальную клетку и сразу пыталась выполнить то, что от нее ожидали. Теперь совершенно невозможно было вызвать у нее даже намек на прежние невротические реакции, хотя она делала гораздо больше ошибок, чем до удаления лобной области. Ее успехи в опытах с проблемными ящиками никогда не приближались к уровню, достигнутому до операции. И тем не менее ее поведение оставалось образцом спокойствия и беспечности. Она совершала множество ошибок, но это ничуть не смущало ее.

Использование полученных результатов в лечении психозов: фронтальная лоботомия

Исследования на шимпанзе были проведены К. Якобсеном в 1933—1936 гг. и впервые доложены на Международной неврологической конференции в Лондоне в 1935 г. На этом то собрании Эгасу Моницу из Лиссабона и пришла в голову мысль применить подобную операцию в клинике. К концу января 1936 г. в Лиссабонской психиатрической больнице было произведено 20 таких операций.

Описывая эти 20 случаев, Мониц сообщил об излечении у семи больных, улучшении у восьми и отсутствии изменений у пяти больных. Вполне вероятно, что он оценил свои результаты слишком оптимистично, но его достижения были достаточно внушительными, чтобы побудить многих других исследовать терапевтические возможности операций на лобных долях психических больных.

В своих первых операциях Мониц не удалял лобные доли полностью, а только вырезал несколько участков, главным образом из белого вещества этих долей на обеих сторонах. Его целью было пересечь волокна, связывающие лобную кору с более глубокими структурами мозга. Со временем различные исследователи ввели в технику операции ряд видоизменений и усовершенствований, но основной принцип оставался прежним — пересекались пучки аксонов, направляющихся из лобных долей к центральным областям мозга (главным образом таламусу), что вело к разрыву связей между лобной корой и остальным мозгом. Данные, полученные как на людях, так и на животных, указывают на то, что такое разъединение, называемое фронтальной лоботомией или фронтальной лейкотомией, столь же эффективно, как и удаление лобных долей, но сопряжено с меньшим риском серьезных осложнений в связи с повреждением кровеносных сосудов и последующим кровотечением.

Результаты этих операций, как и большинства других воздействий на головной мозг, не были вполне единообразными. Тем не менее наблюдалась некоторая общая тенденция: после операций, проводимых, как правило, при крайне тяжелых психозах, больные обычно были менее одержимы навязчивыми идеями, менее ипохондричны, менее самокритичны, менее сдержанны, но более послушны. Интроверсия (уход в себя), озабоченность и нервное напряжение обычно уменьшались и чаще всего этот эффект был стойким. Вместе с тем операция приводила еще и к общей тупости, безынициативности, дезориентации и апатии, а также к медлительности, склонности бесконечно откладывать выполнение своих намерений, психомоторной заторможенности, лени и отсутствию интереса к жизни. Тем не менее ввиду плачевного исходного состояния больных, у которых производили фронтальную лоботомию, операция, по-видимому, чаще приносила им пользу, чем вред.

Клиническая проверка того факта (первоначально установленного на шимпанзе), что удаление лобных долей или перерезка их связей с остальным мозгом ослабляет чувства напряженности и досады при неудачах, довольно скоро привела к мысли, что фронтальная лоботомия могла бы также быть полезной при неизлечимых болях. И действительно, оказалось, что во множестве случаев в результате функциональной изоляции лобных долей боль в значительной степени ослаблялась.

Утверждали, однако, что обширные наблюдения над людьми, пострадавшими от различных травм лобных долей, не позволяют установить прямой связи между этим отделом мозга и соматическими процессами, протекающими в организме. Исчезновение боли после функциональной изоляции лобных долей, по-видимому, противоречит этим наблюдениям. Объяснение этому кажущемуся противоречию было найдено несколько лет тому назад при интересных обстоятельствах. Один врач, беседуя с больной после операции, задал ей обычный в таких случаях вопрос, чувствует ли она облегчение боли. Он был уверен, что получит утвердительный ответ, так как больная явно выглядела после операции более спокойной и довольной. Поэтому врач был немало удивлен, услышав от больной, что боль не только не исчезла, но даже нс уменьшилась! При дальнейших расспросах выяснился важный факт что операция привела не к ослаблению самой боли, а к такому изменению в психическом состоянии больной, в результате которого боль перестала беспокоить ее, хотя сама по себе не прекратилась. Расспросы других больных показали, что этот результат типичен. Фронтальная лоботомия не устраняет неизлечимую боль, а только изменяет отношение к ней больного таким образом, что он перестает обращать на нее особое внимание — так же как он может не обращать внимание на что-нибудь другое. По-видимому, это нечто совершенно иное, нежели истинное, по всей видимости, устранение боли, которое, как мы уже знаем, достигается иногда электрическим раздражением через электроды, вживленные в ствол мозга (гл. 7).

Функция лобных долей

Какие заключения можем мы теперь сделать относительно роли лобных долей в повседневной деятельности мозга? Разумеется, нас вряд ли удивит открытие, что лобные доли не принимают прямого участия в регулировании соматических процессов; в конце концов такие функции могут выполнять многие отделы центральной нервной системы. Но мы все же не были готовы к тому, что трудно найти хоть какую-нибудь специфическую функцию — соматическую, эмоциональную или интеллектуальную, — которую можно было бы с достаточным основанием приписать такой обширной части мозговой коры, как ее лобные доли. Если удалена прецентральная область коры, теряется способность к точным движениям. Если разрушена затылочная область, человек перестает видеть. Но если отсутствуют лобные доли, ни одна специфическая функция не исчезает. Возможны, правда, частичные нарушения в обширной области психики, но, хотя многие функции нарушаются, ни одна из них не утрачивается полностью.

Нарушения, чаще всего возникающие в результате повреждения или функциональной изоляции лобных долей, несомненно, представляют собой изменения в области мотивации. Задерживающие факторы, связанные у нормального человека с желанием не обидеть других, исчезают. Эмоциональный стимул, заставляющий нас организовать свои мысли и действия для достижения какой-либо цели, ослабевает. Короче говоря, фактические данные позволяют предполагать, что повреждение лобных долей обычно нарушает способность связывать эмоции с интеллектом таким образом, чтобы создавались нормальные побуждающие и сдерживающие мотивы.

Слабое место такого представления об основной функции лобных долей состоит в том, что ввиду большой массы их нейронного материала от них естественно было бы ожидать способности к выполнению значительно более важной задачи: ведь в иных случаях природа чрезвычайно эффективно использует небольшие количества мозговой ткани для реализации сложных управляющих функций. Правда, есть данные о том, что лобные доли участвуют в сложных умственных процессах, например, когда необходимо «держать в уме» несколько мыслей одновременно или когда требуется абстрактная логика. Если бы можно было с несомненностью показать, что такого рода мыслительные процессы никогда не могут успешно осуществляться у человека, у которого лобные доли отсутствуют или функционально изолированы, то большинство из нас, вероятно, признало бы столь обширные размеры этой части коры вполне оправданными. Ибо, хотя мы еще не очень хорошо представляем себе, что происходит при сложном мышлении, количество обрабатываемой при этом информации кажется нам весьма внушительным, и мы, вероятно, согласились бы, что значительный объем лобных долей соразмерен с величиной выполняемой ими задачи. К сожалению, фактические данные не вполне ясны. Трудность состоит отчасти в том, что не так легко разработать достаточно адекватные тесты для оценки и умственных способностей. И у нормальных люден способности к решению сложных умственных задач настолько различны, что мы не можем просто использовать неоперированных субъектов в качестве контроля для сравнения с «фронтальными» больными. Другой очевидный подход — сравнение способностей одного и того же человека до и после операции на лобных долях — мог бы дать значимые результаты лишь в том случае, если бы можно было оперировать нормальных, здоровых людей, но этого, конечно, никогда не делают. Предоперационные тесты, когда их вообще можно провести, приходится проводить на душевнобольных, иногда с безнадежно расстроенной психикой. В результате этих практических трудностей нелегко прийти к определенным выводам о том, как именно влияет фронтальная лоботомия на способность решать сложные умственные задачи. Все, что мы можем сейчас сказать с достаточной уверенностью, — это то, что повреждение или функциональная изоляция лобных долей часто, по-видимому, снижает эту способность.

Специалисту по вычислительным машинам должна прийти в голову интересная аналогия. В некоторых очень сложных вычислительных машинах несколько подсистем бывают гибко связаны между собой при помощи некоего подобия «телефонного коммутатора», так что они могут автоматически комбинироваться различными способами в наилучшем соответствии с требованиями задач разного типа. В некоторые периоды времени различные подсистемы могут не иметь связи друг с другом, и тогда каждая из них решает отдельную задачу. В других случаях машина может автоматически реорганизоваться таким образом, что две или три подсистемы будут работать совместно, чтобы обеспечить больший объем вычислений, необходимый при решении той или иной задачи. Устройство этого типа может включать резервную подсистему, которая обычно не используется, а приводится в действие лишь тогда, когда перед машиной поставлена задача необычной сложности — например задача, при решении которой приходится иметь дело со многими понятиями одновременно, или задача, требующая высокой степени абстрагирования. Возможная аналогия очевидна. Не содержат ли лобные доли какую-то «резервную» подсистему, которую вычислительные цепи головного мозга могут вовлекать в работу, когда приходится иметь дело с задачей высокой логической сложности?

Такая аналогия, конечно, не прибавляет ничего существенного к указаниям, полученным при исследовании мозга, но специалисту по вычислительным машинам, быть может, будет несколько легче освоиться с представлением о лобных долях, если он будет в состоянии вообразить себе возможную схему их использования, сходную с тем, что ему знакомо. Такое представление о резервной подсистеме позволяет сделать интересное предсказание. В то время как многие взрослые в общем мало занимаются трудной умственной работой и поэтому вряд ли перегружают свои лобные доли, этого, вероятно, нельзя сказать о детях. В нашей жизни самая трудная умственная деятельность обычно бывает связана с обучением чему-нибудь новому, а больше всего мы учимся в детстве. Усваиваемые детьми представления, если их проанализировать, часто оказываются весьма сложными и требующими высокого уровня абстрагирования, хотя в последующей жизни благодаря длительному знакомству с ними они могут казаться простыми. Таким образом, если наша мысль о лобных долях верна, мы могли бы ожидать, что у ребенка повреждение этой части мозга приведет к более глубоким и заметным последствиям, чем у взрослого. В распоряжении исследователей сравнительно мало случаев повреждения головного мозга у детей, но эти ограниченные данные в известной степени подтверждают нашу гипотезу. Дети, имевшие несчастье перенести серьезную травму лобных долей, часто, по видимому, теряют способность к дальнейшему обучению и остаются умственно отсталыми на всю жизнь.

То, что мы узнали о функциях лобных долей, можно резюмировать следующим образом. Лобные доли не играют никакой роли в регуляции соматических процессов в организме. Их постоянная функция — это скорее всего какого-то рода посредничество между нашими эмоциональными стремлениями и интеллектуальной деятельностью; возможно, что этим обусловлено установление мотивационных связей, побуждающих нас к организации мыслей и действий для достижения наших целей, а также удерживающих нас от поступков, которые противоречили бы нашим интересам высшего порядка. Может быть, лобные доли выполняют и «эпизодическую» роль — когда остальной мозг привлекает их к участию в особо трудных видах умственной деятельности. Поэтому повреждение лобных областей должно вести к наиболее серьезным последствиям у тех, кто больше всего бывает занят сложной и абстрактной мыслительной работой, — у детей, которым приходится постоянно усваивать новые представления, и у сравнительно небольшого числа взрослых, которые сохраняют способность к обучению, конструктивно мыслят и занимаются творческой деятельностью.

Если существует какая-либо способность, свойственная только человеку, то это дар речи. Пчелы имеют язык знаков, с помощью которого они могут сообщать другим особям о характере найденного корма, приблизительном направлении и расстоянии до него; птицы пользуются разнообразными знаками и звуками для предупреждения об опасности и в ситуациях, связанных с размножением; умных собак можно научить надлежащим образом реагировать на несколько десятков словесных команд. Но все это простые, прямые связи. Реакции хорошо выдрессированных собак на такие приказания, как «перевернись!» или «умри!» ясно указывают на понимание, и все-таки это нечто качественно совершенно отличное от свойственного среднему человеку умелого использования языка — системы символов и значений, не имеющей эквивалента в животном мире, системы, с помощью которой мы можем вызывать и связывать между собой группы ассоциаций, называемых «идеями», что, по-видимому, недоступно никакому другому живому существу. При помощи языка человек может передавать свою мысль родственному уму так, как это не способно делать ни одно животное.

Ввиду этого очевидного превосходства человека явления, связанные с речью, неизбежно должны были привлекать большое внимание. Вскоре после необыкновенного происшествия с Финеасом Гейджем начали появляться сообщения о наблюдениях над влиянием мозговых травм на речь. Особое место в этих ранних исследованиях принадлежит работам Поля Брока. Известный французский хирург, в 1861 г. — секретарь Антропологического общества — Брока воспользовался рядом представившихся ему случаев произвести посмертное исследование головного мозга у больных, у которых незадолго до смерти возникли серьезные расстройства речи. Эти исследования дали первые указания на то, что расстройстве речи может быть вызвано повреждением определенных участков мозга.

«Запретная зона»

После работ Брока многие ученые занимались выяснением роли различных участков мозга в явлениях, связанных с речью. В последние годы ведущая роль в этой области исследований принадлежала Неврологическому в Монреале, руководимому У. Пенфилдом. Эта важная работа началась 30 лет назад, когда Пенфилд и его сотрудники занялись лечением очаговой эпилепсии путем радикального хирургического удаления патологически измененных участков мозга. В те времена в результате ранних открытий Брока и других ученых господствовало мнение, что область мозга, контролирующая речь, располагается вдоль боковой поверхности доминирующего полушария — на левой стороне мозга у правшей и на правой у левшей. Ввиду широкого использования механизмов речи в высшей умственной деятельности в то время обычно отказывались от радикальных операций на доминирующем полушарии, если только опухоль или иные поражения мозга не находились далеко впереди или позади центральной области — соответственно в лобной или затылочной доле.

Однако, считая столь значительную часть мозга «запретной зоной», хирурги вынуждены были отказывать в помощи многим больным с травмами или опухолями, которые вызывали хронические эпилептические симптомы и нередко при распространении процесса вели к прогрессирующей дегенерации и к смерти. Тем временем под наблюдение врачей поступало все больше больных с очаговой эпилепсией, обусловленной повреждениями и небольшими опухолями в той самой области, которая, судя по прежним данным, жизненно важна для управления речью, а между тем у многих из этих больных не было речевых расстройств. Это натолкнуло Пенфилда и его сотрудников на мысль, что, может быть, не всю ту область, которую прежние исследователи объявили «запретной», действительно следует считать таковой и что более точное определение речевых зон позволило бы расширить область возможных оперативных вмешательств с целью удаления измененной ткани и облегчения эпилептических симптомов.

Построение карты речевых зон

Средством, которое избрал Пенфилд для более точного изучения топографии речевых областей коры, был современный метод электрического раздражения. Пенфилд рассуждал примерно следующим образом. Введение электрода и пропускание залпа электрических импульсов через участок коры, ответственный за прием сенсорной информации или за передачу двигательных команд, обычно вызывает внешние реакции, позволяющие установить нормальную функцию данного участка. Если пункт, выбранный для электрического раздражения, находится в зрительной коре, го пропускаемый ток «выключает» у испытуемого некоторый участок поля зрения и заполняет его вспышками света. Точно так же стимуляция слуховой коры блокирует нормальные приемные каналы от ушей и вызывает в мозгу ощущение беспорядочного шума отдельных резких звуков; раздражение участка постцентральной сенсорной коры может вызвать чувство онемения в большом пальце правой руки, который и то же время теряет свою нормальную способность к осязательному различению. Поэтому Пенфилд полагал, что нечто подобное должно произойти и в том случае, если он будет раздражать область коры, участвующую в управлении речью. Ввиду сложности речевых процессов он не ожидал, что сможет заставить испытуемого произносить определенные слова или фразы, но думал, что естественно было бы ожидать иного, негативного, результата, обычно вызываемого таким раздражением, — нарушения определенной стороны речевого процесса, контролируемого раздражаемым участком коры. Пенфилд надеялся, что при проведении операции на мозге под местной анестезией, когда больной находится в полном сознании и способен «сотрудничать» с исследователем, можно будет точно определять границы специфических участков коры, электрическое раздражение которых препятствует нормальной речи.

Подобное описание, в котором на первый план выдвигается разработка нового метода для более глубокого проникновения в сущность мозговых механизмов, легко может создать неверное представление о подходе таких исследователей, как Пенфилд и его сотрудники, к своим больным. Эти люди — врачи, а не экспериментаторы. В каждом случае они применяют свое искусство и свои знания таким образом, чтобы вероятность улучшения в состоянии больного в результате операции была максимальной. Когда они вводят электроды в обнаженную кору мозга, раздражают ее электрическим током и регистрируют внешние реакции, то это всегда делается с целью выяснить локализацию специфического поражения У данного больного, с тем чтобы последующие действия хирурга были наиболее эффективными. По этой причине при исследовании одного больного мало что можно сделать нового — такого, что уже не было прежде успешно проверено на других.

Но, поскольку отдельные больные в какой-то мере отличаются друг от друга как по своей конституции, так и по характеру поражения, нередко тот или иной новый случай применения уже испытанного метода электрофизиологического исследования дает возможность кое-что узнать о неизвестной ранее стороне мозговой функции. Когда хирург является в то же время и ученым и когда он из года в год производит операции, стремясь облегчить страдания многих сотен больных, он может получить целый ряд новых сведений. Именно таким путем группа ученых Неврологического института в Монреале медленно и осторожно разрабатывала подход, приведший к созданию нового мощного метода. Ибо метод Пенфилда оказался эффективным. Действительно были найдены участки коры, раздражение которых в тот момент, когда больной говорил, тотчас же вызывало резкое расстройство речи. Установление точной топографии областей коры, электрическое раздражение которых ведет к таким нарушениям, и определение характера этих нарушений дало важные косвенные указания относительно того, как головной мозг управляет речью.

Характер нарушений речи, вызываемых электрическим раздражением

Пенфилд и его сотрудники с самого начала знали, что есть один вид нарушений речи, который они, несомненно, могли бы вызывать, но который представлял бы для них мало интереса, это нарушения, связанные с подавлением функции той части мозга, которая управляет мускулатурой речевых органов. Было известно, что такого результата легко достичь раздражением через электрод, введенный в прецентральную моторную зону, в область, контролирующую мышцы губ, языка и гортани Раздражение этой области действительно нарушает речь больного или делает ее совершенно невозможной. Но это был чисто мышечный эффект; он часто сопровождался непроизвольными сокращениями мышц, и после окончания раздражения больной подтверждал, что единственной осознаваемой помехой для речи была невозможность управлять мышцами. Этого рода нарушение наблюдалось только при стимуляции хорошо установленных моторных областей коры. Кроме того, только при раздражении таких областей иногда возникали положительные эффекты. При определенных положениях электрода пропускание тока вызывало у испытуемого «вокализацию», т. е. он долго тянул какой-либо гласный звук. Помимо таких понятных исключений, эффект электрического раздражения всегда был негативным; он состоял в нарушении речевых процессов, в полном соответствии с предварительной рабочей гипотезой Пенфилда.

Но Пенфилда интересовало прежде всего воздействие электростимуляции на процессы мышления, лежащие в основе речи. Неспособность больного нормально говорить, несмотря на сохранение достаточного контроля над мышцами, специалисты называют афазией. Вызванная электрическим раздражением афазия была ярко продемонстрирована во многих испытаниях, проведенных Пенфилдом. Один больной, которого во время раздражения речевой области попросили назвать предмет, изображенный на картинке, сказал. «О, я знаю, что это такое! Это то, на что надевают ботинок». После удаления электрода он добавил: «Нога». Немного позже он не смог дать название изображенному на картинке дереву, хотя знал, что это было, и правильно назвал его, как только раздражающий ток был выключен. Другой больной во время электрического раздражения не смог вспомнить слово «гребень», хотя, когда его спросили о назначении предмета, ответил: «Я причесываю им волосы». Его еще раз попросили назвать предмет, но он не смог этою сделать, пока электрод не был отключен.

Из того, что больные рассказывают о своих ощущениях во время таких испытаний, ясно, что при этом нарушается работа лишь некоторой части механизма речи. Больной узнает предмет, который он пытается назвать, его речь почти во всех отношениях нормальна, но по какой-то причине он уже не имеет «доступа» к употребительным словам, обычно легко всплывавшим у него в памяти. Убедившись, что он не может вспомнить нужное слово, он часто старается вспоминать синонимы. Однажды больной во время электростимуляции безуспешно пытался ответить на один вопрос; позже он сказал: «Я никак не мог найти это слово — «бабочка» — и тогда старался вспомнить слово «мотылек». Очевидно, больной испытывает во время таких экспериментов большое замешательство и досаду.

Закрытие доступа к хранящимся в памяти больного названиям предметов является типичным результатом электростимуляции определенных областей коры, но это отнюдь не единственная форма афазии, которую можно вызвать. Часто наблюдаются нерешительность, невнятное и искаженное произношение. Эти явления могут быть вызваны раздражением двигательной коры, но могут также быть результатом нарушения мыслительных процессов, связанных с речью, при раздражении других областей мозга. Иногда электростимуляция вызывает повторение слов и слогов. Если ток включают, когда больной считает вслух, то он часто путает числа. При этом больной может перескочить с числа 6 на 20, а потом назад, на 9. Интересно, что эта путаница носит, видимо, ограниченный характер, так как слова, не означающие числа, не появляются; больной сохраняет надлежащую психологическую «установку», но он просто не в состоянии называть правильные числа. Бывают ошибки другого рода — больной может подставлять слова, близкие по звуковому составу, скажем, «гриб» вместо «гребень», или по смыслу, например, «щипцы» вместо «ножницы», «мотылек» вместо «бабочка». Иногда он производит совсем непонятную замену: «каток» вместо «ножницы», «гребень» вместо «молоток» и т. п.

Хотя все эти результаты были получены при искусственном электрическом раздражении обнаженной коры мозга, внешние проявления были совершенно подобны тем, которые наблюдались у тех же или у других больных при распространении раздражающих токов на речевую зону в ходе спонтанных эпилептических приступов. Оказалось, что повреждения в речевых областях коры приводят к сходным дефектам речи, хотя при естественных повреждениях наблюдается в общем большее разнообразие симптомов, чем при искусственной стимуляции. Как мы скоро увидим, одна из важных для речи областей простирается от височной доли коры назад почти до ассоциативной области зрительной коры в затылочной доле. Как выяснилось, повреждение этой области поблизости от зрительной коры вызывает гораздо более серьезные расстройства письма, нежели речи. Наблюдались и иные случаи, когда больной мог правильно выражать свои мысли, но не понимал того, что ему говорили. Но как ни интересны эти случаи, они, по-видимому, сравнительно редки.

Пока мы не сможем лучше понять сущность афазии, попытки истолкования этих особых ее форм вряд ли будут плодотворными. В большинстве случаев афазии, как естественной, так и искусственно вызванной, симптомы носят более общий характер; видимо, они указывают на расстройство механизма, который в нормальных условиях используется при переходе от понятия к слову.

Локализация речевых областей коры

Па рис. 22 показаны три области коры, которые, как заключил Пенфилд на основании своих исследований, участвуют в мыслительных процессах, связанных с речью. Значительных различий между формами нарушений, вызываемых стимуляцией этих трех областей, не отмечалось; при раздражении каждой из них были случаи нарушений всех трех описанных выше типов.

Результаты Пенфилда показывают, что все речевые зоны обычно расположены в левом полушарии. Пенфилд не подтвердил прежнее представление о том, что речью управляет доминирующее (обычно левое, но у левшей — правое) полушарие мозга. Случаи регуляции речи правым полушарием наблюдались, но редко и, по-видимому, всегда были обусловлены особыми обстоятельствами (о которых будет сказано ниже) Оказалось, что в нормальном мозгу речью управляет левое полушарие.

Такое постоянство в расположении кортикальных областей, управляющих речью, довольно неожиданно. Речь представляет собой функцию, явно приобретаемую путем обучения, без какой-либо наследственной детерминации. То, что процесс обучения речи — специальная процедура, которая должна совершаться заново у каждого индивидуума, — автоматически приводит к определенной «стандартной» локализации этой функции в коре мозга, вероятно, тесно связано с рядом важных деталей строения и работы мозга. Следует надеяться, что когда-нибудь наши знания позволят нам сделать надлежащие выводы из этого знаменательного факта. В настоящее время можно высказать лишь несколько предположений. Как это ни странно, некоторые из самых интересных догадок подсказаны упомянутыми выше исключениями — случаями, в которых распределение корковых зон управления речью не вполне соответствует показанному на рис. 22.

Пластичность речевых областей коры

Когда Пенфилд и его сотрудники встречались с локализацией речевых центров в правом полушарии, индивидуум и в самом деле обычно был левшой, как отмечалось и прежними исследователями. Однако они нашли, что у большинства людей с правым доминирующим полушарием, бывших, следовательно, левшами, речь все же контролируется левым полушарием. Правое полушарие, по-видимому, используется для управления речью только у тех людей, которые во время родов или в очень раннем детстве получили серьезное повреждение левой стороны мозга. При таких обстоятельствах мозг оказывается, видимо, достаточно пластичным, чтобы передать управление речью неповрежденному полушарию. У взрослого человека эта пластичность не сохраняется; нет по существу никаких указаний на то, что дефекты речи, вызванные поздним повреждением левого полушария, можно преодолеть соответственной тренировкой другого полушария мозга.

Еще один вид отклонения от обычного распределения речевых зон в коре изредка встречался у больных, которые приходили к Пенфилду без дефектов речи, но с поврежденной тканью, находящейся в одной из трех речевых областей коры. При исследовании выяснялось, что эти больные имели характерную историю: больной, часто за несколько лет до этого, перенес травму головы; эта травма в то время вызвала тяжелое расстройство речи; спустя несколько недель или месяцев способность к нормальной речи полностью или почти полностью восстановилась. Вероятно, и здесь больному помогла пластичность мозга. Связанные с речью функции, в норме осуществлявшиеся тканью, поврежденной при травме головы, по-видимому, постепенно взяла на себя какая-то часть остальной, здоровой ткани коры. Однако это не всегда происходило без ущерба для больного, так как часто поврежденная ткань вызывала эпилептические симптомы. С целью облегчить эти симптомы Пенфилд во многих случаях производил хирургическое удаление поврежденных участков, а они находились в тех самых областях, которые в нормальном мозгу участвовали бы в управлении речью. Эти операции не приводили к афазии.

В подобных случаях никак нельзя было установить, какие участки коры принимали на себя речевые функции, выполнявшиеся ранее поврежденной тканью, — соседние участки или же одна из двух неповрежденных речевых зон. Имелись, однако, веские данные в пользу того, что эти функции никогда не передавались другому полушарию. Если полушарие, доминирующее в отношении речи (обычно левое), было определено правильно, электрическое раздражение или оперативное удаление ткани другого полушария никогда не вызывало афазию. Очевидно, при существующей организации «вычислительных» систем головного мозга одновременное использование обоих полушарий для управления речью нецелесообразно. Вместе с тем в литературе описан по крайней мере один случай полного удаления левого полушария (по поводу опухоли у 13-летнего мальчика), после которого речь в известной степени восстановилась. Видимо, не исключено, что даже в таком сравнительно позднем возрасте правое полушарие еще может «научиться» управлять речью.

По-видимому, в отношении высших интеллектуальных процессов вся мозговая ткань, в которой они протекают, обладает подобной пластичностью, тогда как функции приема входных сенсорных данных или управления двигательными и рефлекторными процессами твердо закреплены за определенными участками мозга. Удаление части зрительной коры ведет к выпадению соответственной части зрительного поля, и после этого никакая сознательная или бессознательная тренировка» уже не может вернуть утраченное зрение. А функции управления речью после тяжелых травм головы в раннем детстве переходят от одного полушария к другому. Контраст поистине поразительный!

«Избыточность» в речевых областях коры

Речевые зоны коры обладают еще одним важным свойством — избыточностью. Как мы видели, в процессах мышления, связанных с речью, в нормальных условиях участвуем не одна, а три отдельные области. Ввиду сходства симптомов, вызываемых электрическим раздражением этих областей, очевидно, что они составляют часть единого механизма. Помимо возможности того, что после повреждения одной из них ее функцию возьмет на себя близлежащая нормальная ткань, кажется вероятным, что обширное повреждение одной из речевых зон может привести к передаче ее функции одной из двух оставшихся областей. Как отмечает Пенфилд, данные, касающиеся верхней речевой зоны, свидетельствуют в пользу этой гипотезы, так как полное удаление этой зоны часто вызывало лишь временное расстройство речи, исчезавшее за несколько недель. Менее убедительные заключения можно сделать относительно функциональной заменимости нижней передней речевой области (зоны Брока), но, по-видимому, и без нее больной может обойтись, хотя и не так легко, как без верхней. Что же касается обширной задней речевой зоны, то Пенфилд заключил, что при всяком значительном разрушении ее ткани можно ожидать настолько серьезных последствий, что по крайней мере у взрослого больного шансы на восстановление нормальной речи даже в отдаленном будущем сомнительны.

Вероятно, свойствами пластичности и избыточности обладают и лобные доли. Это помогло бы нам объяснить неожиданное отсутствие серьезных симптомов во многих случаях повреждения лобной области. На возможное дублирование функций в левой и правой лобных долях указывают упоминавшиеся выше опыты на шимпанзе, в которых было установлено, что заметные изменения в поведении можно наблюдать лишь после одновременного удаления обеих лобных долей или перерезки их связей с остальным мозгом. Очевидно, что наличие избыточности и пластичности в лобных долях не может сколько-нибудь существенно поколебать наши прежние выводы о вероятной природе их функций, так как эти выводы всецело основывались на результатах их двустороннего удаления (или изоляции).

Говоря о лобных долях, следует отметить, что одна из речевых зон Пенфилда находится именно в этой области коры (рис. 22). Отсутствие сообщений о необратимых расстройствах речи после фронтальной лоботомии служит одним из указаний на то, что функцию этой речевой зоны действительно могут взять на себя две оставшиеся области, как предположительно говорилось выше.

Роль ствола мозга в интеграции речевых процессов

Использование избыточности мозговых механизмов для уменьшения чувствительности таких благоприобретенных функций, как речь, к случайным повреждениям — факт чрезвычайно интересный. Естественно, что значительное внимание привлекал вопрос о том, как связаны между собой три обособленные речевые области коры. Если суммировать операции, проведенные у множества различных больных, то окажется, что в окружающей эти области коре уже нет ни одного участка, который не подвергался бы удалению. Но ни в одном случае такое удаление не вело к существенному расстройству речи. Поэтому кажется очевидным, что связи между этими тремя речевыми зонами коры не проходят у поверхности самой коры — иначе некоторые из них наверняка были бы нарушены при операциях. Эти связи, рассуждает Пенфилд, должны проходить через ствол мозга, с которым соединены все области коры. При анатомическом исследовании действительно обнаруживаются плотные волокнистые тракты, идущие от каждой из корковых речевых зон к заднему отделу таламуса (верхний конец ствола). Мы не вступим в противоречие с нашим общим представлением о коре как о детализирующем и уточняющем механизме, если предположим, что роль таламуса не сводится к роли «коммутатора», связывающего различные чаги коры, управляющие речью; вполне возможно, что он непосредственно участвует в самих речевых функциях Судя но некоторым данным, гак оно и есть. В ряде случаев, описанных в литературе, у больных развивались крайне тяжелые расстройства речи, по всей видимости вследствие повреждений или опухолей, затрагивающих только таламус. Мы уже отмечали, что электрическое раздражение любой из речевых зон коры вызывает одни и те же нарушения речи; это также согласуется с предположением, что основная роль коры в этих экспериментах состояла просто в проведении биоэлектрических импульсов к центральной таламической области, где они могли создавать помехи главным процессам управления речью.

Роль речевых областей коры

Приведенными выше рассуждениями мы не хотели бы навести читателя на мысль, что кора не имеет особого значения для процессов речи. Интеллектуальная деятельность, связанная с речью, должна быть фантастически сложной. Если такой уточняющий и детализирующий механизм, каким мы считаем кору головного мозга, где-нибудь особенно необходим, так это именно здесь. Нам следует постоянно помнить о том, что до сих пор мы имели дело с чрезвычайно грубыми эффектами — в сравнении с теми сложными и тонкими явлениями, которые должны где-то происходить. Ни результаты электрического раздражения, ни наблюдаемые последствия естественных поражений или хирургического удаления ткани не могут дать нам сведений о том, где хранится память о том или ином слове или в какой конфигурации нейронов записана программа для реализации языковых синтаксических отношений. Афазия — нарушение процессов мышления, связанных с речью, — по-видимому, представляет собой какого-то рода «поломку» мозговых устройств, с помощью которых извлекается хранящаяся информация, т. е. слова сопоставляются с представлениями. Больной сохраняет свой нормальный интеллект, он узнает и понимает все происходящее, но что-то мешает ему находить слова для выражения своих мыслей. Обычно эта помеха носит весьма неспецифический характер. Правда, в большинстве экспериментов с электрическим раздражением для удобства имеют дело с устной речью. Однако проверка обычно показывает, что в тех случаях, когда больной не может произнести надлежащего слова, он не может и написать его. И хотя дефект речи в этих экспериментах, как правило, выражается в неспособности испытуемого найти определенное слово для определенного предмета, электрическое раздражение или повреждение мозговой ткани, из-за которого возникает эта трудность, обычно мешает ему находить слова для многих различных предметов. Электростимуляция еще ни разу не обнаружила настолько высокой «разрешающей способности», чтобы она могла избирательно блокировать только одно слово или одну небольшую группу слов, хранящихся в памяти больного. Повреждения мозга и хирургические операции также никогда не вызывают такого рода избирательных пробелов в словаре. Это в равной мере относится даже к различным языкам. Если больной по-настоящему владеет двумя языками, его речевой дефект проявляется в обоих языках. Поверхностно усвоенный второй язык, подобно другим сложным интеллектуальным навыкам, связанным с понятиями, при легкой афазии может пострадать в большей степени, чем родной язык, на котором больной все еще говорит свободно; однако тщательное исследование не выявляет никаких признаков раздельной локализации речевой функции для разных языков. Это важный момент: по-видимому, существует общая способность символического представления мыслей, которая и нарушается при рассматриваемых аномалиях. На это указывает также и то, что больной с тяжелой афазией не только неспособен объясняться с помощью речи, но для него равным образом затруднено и выражение мыслей движениями головы и рук. Он может пользоваться мышцами шеи и рук тля других целей, но не в состоянии кивнуть головой вместо того, чтобы сказать «да», и покачать ею взамен утерянного им слова «нет». Утрачены не только слова, но и жесты: они тоже являются символами понятий.