Ум хорошо...

Неожиданный парадокс

Процесс эволюции животных нашей планеты скрыт от нас сотнями миллионов лет. О многих его деталях мы, видимо, никогда не узнаем. Особенно о самых ранних этапах, следов от которых практически не сохранилось. Однако обитающие до настоящего времени на Земле примитивные существа, прямые потомки первых живых организмов, позволяют в самых общих чертах представить, как протекала эволюция нервной системы, ее основные этапы.

С момента возникновения центральной нервной системы и у беспозвоночных, и у позвоночных животных все ее части состоят из симметрично расположенных парных образований.

У высших беспозвоночных она представляет собою две параллельно идущие цепочки нервных ганглиев. Обычно первые две пары, надглоточный и подглоточный ганглии, бывают самыми крупными, и часто каждая пара сливается в единое образование, да и остальные обычно соприкасаются, образуя единый нервный узелок. Последовательная цепочка из парных нервных ганглиев соединена нервными коннективами, которые на отдельных участках могут сохранять самостоятельность, и тогда нервная система становится похожа на лестницу, а в других сближены, образуя общий нервный тяж, однако на поперечном срезе четко видно, что это парное образование.

Центральная нервная система позвоночных более компактна, чем у беспозвоночных, но поперечный срез, сделанный на любом уровне, подтвердит строгую симметрию ее внутреннего устройства. А у высших позвоночных два образования, мозжечок и конечный (передний) мозг, который в дальнейшем нас преимущественно и будет интересовать, состоят из четко разграниченных парных полушарий. Как и остальные отделы центральной нервной системы, они и по внешнему виду, и по внутреннему устройству, в том числе и по характеру связей с остальными отделами мозга, сохраняют двустороннюю симметрию.

Полушария конечного мозга, носящие название больших полушарий, являются средоточием высших психических функций, главным командным центром нервной системы. Недаром они имеют связи со всеми частями головного и спинного мозга.

Сюда поступает информация из всех районов тела, от всех органов чувств. Осмыслив ее, полушария отдают приказ о предстоящей работе с точным указанием, какими органами и мышцами он должен выполняться, и направляют его в спинной мозг. Здесь в строгом соответствии с волей больших полушарий разрабатывается план выполнения приказа, составляется детальнейший помиллисекундный график работ всех его участков и даются команды мышцам, обеспечивающие строгую координацию их усилий.

Связи, по которым передается информация и всевозможные команды, как и все в нервной системе, симметричны. Однако в их характере у человека много неожиданного, парадоксального. Первый парадокс: двигательные отделы больших полушарий руководят работой мышц противоположной части тела. Правое полушарие, например, почему-то руководит работой левых конечностей и всех мышц левой половины тела, а левое, наоборот, распоряжается правыми мышцами и правыми конечностями. Такая организация руководства двигательными реакциями возможна лишь потому, что нервные волокна, передающие двигательные команды, попадая в спинной мозг, переходят на его противоположную сторону.

Интересно, что у предков позвоночных животных строение нервной системы было иным. Каждая половина спинного мозга получала распоряжения от обеих половин головного мозга. И до сих пор такое устройство нервной системы сохранилось у большинства животных, причем чем ниже на эволюционной лестнице они находятся, тем более равноценно участие обеих половин головного мозга в организации движений любой группы мышц.

Сходным образом ведут себя нервные волокна, несущие в мозг информацию с периферии тела от органов чувств: глаз, ушей, вестибулярного аппарата, от рецепторов кожи и мышц, только на противоположную сторону мозга переходят не все. Например, у человека и обезьян каждый зрительный нерв посылает одинаковое число нервных волокон в оба мозговых полушария. У остальных млекопитающих информация распределяется менее равномерно. Большая ее часть идет в противоположную половину головного мозга, а у низших позвоночных, скажем у рыб, правый глаз посылает информацию только левой половине мозга, а левый — соответственно — правой. Вот вам второй парадокс: каждое полушарие человеческого мозга командует только одной половиной тела, а информацию в равной мере получает от его обеих половин. Это приводит к усилению принципа единоначалия нервных центров человеческого мозга и обеспечивает им получение всеобъемлющей информации.

Внутренние органы человека, как уже отмечалось, не обладают строгой симметрией. Сердце, желудок, кишечник, печень и селезенка имеются в единственном числе. Казалось бы, центры для управления ими должны были развиться лишь в одной из половин мозга. Ничего подобного не произошло. В руководстве их работой участвуют обе половины мозга.

Кажется чрезвычайно странным, что лишь очень недавно люди поняли, что мозг — орган первостепенной важности. Древние народы относились к нему без особого почтения. Египтяне, бальзамируя умерших, не заботились о целости мозга. Его по частям извлекали через левую ноздрю и выбрасывали, тогда как другие органы сохраняли в специальных сосудах, помещаемых вместе с мумией в саркофаг. Видимо, египтяне не считали, что мозг может им понадобиться в загробном мире.

Внешнее строение мозга, как оно ни удивительно, ничего не говорило о его функциях. Ученые древности даже не догадывались о его назначении. Смешно сказать, но величайший греческий ученый Аристотель считал мозг всего лишь большой железой, предназначенной для охлаждения крови.

Между тем простые наблюдения за ранеными в голову могли бы открыть кое-какие тайны мозга. Действительно, уже великий Гиппократ знал, что при обширных поражениях больших полушарий возникает паралич рук и ног на противоположной стороне тела. Это до некоторой степени отвечало на вопрос о назначении мозга, но не поколебало его мнения о том, что мозг — железа и, как все другие железы человеческого тела, помогает удалять из организма излишнюю влагу.

Лишь другой греческий врач, Герофил, сумел освободиться от бытовавших веками предрассудков и взглянул на мозг глазами медика, не раз наблюдавшего тяжелые последствия черепных ранений. Он понял, что головной мозг — центр всей нервной системы, он руководит произвольными движениями, участвует в восприятии внешнего мира и служит человеку органом мышления.

К сожалению, достижения древних ученых, если они не совпадали со взглядами Аристотеля, чаще всего игнорировались. Прошло два тысячелетия, прежде чем догадки Герофила и его последователя Галена утвердились в умах европейских ученых.

Все сведения о мозге, которые с тех пор постепенно накапливали ученые, недвусмысленно подтверждали скрупулезное дублирование функций правой и левой его половин. Первый удар по прочно устоявшимся представлениям о симметрии функций мозга нанес М. Дакс. Он жил и работал в старинном университетском центре Франции, в городе Монпелье, прославленном многими поколениями анатомов. Университет издавна являлся центром анатомической мысли. Он одним из первых в Европе и первым во Франции еще в 1376 году получил право вскрывать человеческие трупы, дарованное ему Людовиком Анжуйским. Герцогское благодеяние не пропало даром. Оно позволило воспитать в университетских стенах целую плеяду талантливых ученых.

Дакс не посрамил своих предшественников. В 1836 году он выступил с большим докладом о многолетних исследованиях. Работа была выполнена весьма обстоятельно на огромном по тем временам материале, анализе 40 больных. Суть его сообщения сводилась к тому, что потеря речи обычно сопровождается параличами правых конечностей, а следовательно, является результатом поражения левого полушария. Удар Дакса не попал в цель. Его доклад не получил у специалистов широкой известности, так как при жизни автора напечатан не был. Его подготовил для печати сын Дакса и опубликовал лишь 30 лет спустя. Неудивительно, что другому французскому ученому — хирургу и анатому П. Брока — 25 лет спустя пришлось это открытие повторить.

Свою трудовую деятельность Брока начал прозектором. Уже став известным хирургом, ученый продолжал активно интересоваться строением человеческого тела, главным образом мозга. Он даже организовал французское общество антропологов и многие годы исполнял обязанности его секретаря. Пожалуй, клинику свою любил он чуть меньше, чем лабораторию, которой отдавал все свободное время.

Свое открытие Брока сделал случайно. В его клинике лечилось двое больных. Оба поступили к нему из Бисетрской больницы. Первому из них, Леборну, в это время был 51 год. К моменту поступления к Брока у него уже более 10 лет наблюдался паралич правой руки и ноги и 21 год он был лишен речи. Из всех слов родного, французского языка больной сохранил способность с грехом пополам произносить два: «tan» (пора) да «Sacre nom D…» (черт возьми). Он утратил способность писать и совершенно не умел объясняться жестами. Товарищи по Бисетрской больнице питали к нему отвращение и даже называли вором. При смене постельного белья, которое проводилась раз в неделю, у него на правой ноге обнаружили обширное подкожное воспаление, что и послужило поводом для перевода в хирургическую клинику.

Второму больному, по фамилии Лелонг, было 84 года. Он оказался в хирургической клинике из-за перелома бедра. За девять лет до поступления к Брока после припадка с потерей сознания у него исчезла речь. Сохранилась способность произносить лишь пять слов: «oui» (да), «non» (нет), «tois» — искаженное «trois» (три), «toujour» (всегда) и «Lelo» (Лелонг).

Не имея возможности произносить ничего другого, больной широко пользовался остатками речи, однако чаще всего употреблял слова неправильно. Когда его спрашивали, умеет ли он писать, Лелонг говорил «да». Однако, если давали перо и бумагу и просили что-нибудь написать, вынужден был отвечать «нет!». И действительно, не только писать, вообще пользоваться пером он не мог. На часах больной мог показать лишь десять часов, но при этом произносил слово «три». Других числительных в его словаре не было.

Способность объясняться жестами у Лелонга сохранилась в большей степени, чем у предыдущего больного. Он мог объяснить, что имеет двух сыновей и двух дочерей, показывал на пальцах, что в больнице находится девять лет, что ему 84 года, и даже изображал, как работал в саду, давая понять, что в прошлом он садовник.

Причины потери речи были тогда еще совершенно непонятны и лечить их даже не пытались. Оба больных умерли вскоре после поступления здесь же, в клинике, и на вскрытии выяснилось, что у пациентов были поражены одинаковые районы левого полушария. Брока оказался прозорливым ученым. На основе всего двух случаев он сумел понять, что человеческой речью руководит левое полушарие.

Открытие Брока потрясло ученый мир. Парадоксальность обнаруженного явления, всевозрастающий интерес к функции мозга вызвали поток специальных исследований и клинических наблюдений. Они полностью подтвердили выводы Брока. Те отделы мозга, которые были поражены у его пациентов, впоследствии были квалифицированы как моторные центры речи и названы его именем.

Существенный вклад в изучение обнаруженного парадокса внесли исследования К. Вернике, немецкого психиатра, нейропсихолога и нейроанатома, который обнаружил в задней трети первой височной извилины левого полушария вторую речевую область. При ее поражении больные теряли способность понимать речь и говорить, повторять слова, называть предметы, писать под диктовку. Таким образом, здесь же, в левом полушарии, был найден воспринимающий речевой центр, или сенсорный, как принято называть анализаторные зоны мозга. Этому отделу мозга присвоено имя Вернике. Постепенно выяснилось, что деятельность левого полушария обслуживает и другие функции, так или иначе связанные с речью: чтение, письмо, счет, словесную память, мышление.

Открытия редко делаются непреднамеренно. Даже если встреча с новым, еще неведомым явлением произошла совершенно случайно, осмыслить его чаще всего удается лишь на основе идей и представлений, уже существующих в науке. Когда уровень наших знаний еще не дорос до того, чтобы по достоинству оценить открытие, оно остается незамеченным.

Трудно представить, что до Дакса и Брока врачи не замечали, как часто потеря речи и паралич правых конечностей сопутствуют друг другу. Безусловно, замечали, но в существовавшей тогда системе взглядов эти наблюдения не находили себе места, а потому на них не обращали внимания. Лишь в начале XIX столетия мозг привлек всеобщее внимание. Одним из поводов для повышенного интереса была превосходно выполненная работа Ф. Галля и Г. Шпурцгейма по анатомии человеческого мозга.

Несомненной заслугой Галля было утверждение, что характер психических расстройств зависит от места повреждения мозга. Однако в своих публикациях он далеко вышел за пределы собственного экспериментального материала, утверждая, что развитие определенных способностей, склонностей, черт характера приводит к такому разрастанию соответствующих участков мозга — мозговых центров, что кости черепа над этим местом вынуждены выгибаться шишкой. По ним якобы можно судить о характере человека и его способностях. Галль указал местоположение 37 шишек, в том числе шишек трусости, агрессивности, патриотизма.

Работа Галля вызвала бурную дискуссию, и не только из-за ее чисто умозрительного характера. На нее прежде всего ополчилась церковь. Учение Галля опровергало непознаваемость человеческой души и ее божественное происхождение. Если продолжить цепь его логических рассуждений, выходило, что можно определить, где у божественной души «ноги», а где «голова» и где (подумать страшно!) центры злословия или пристрастия к алкоголю. Получалось, что человеческие пороки — не плод наущения дьявола, а составные части все той же данной богом души. Насколько серьезно церковь отнеслась к учению Галля, видно хотя бы из того, что, отбывая ссылку на Святой Елене, Наполеон, перечисляя свои заслуги перед человечеством, не забыл упомянуть, что именно он добился от австрийского императора изгнания ученого из Вены и прекращения его деятельности.

Любые сведения о работе мозга грозили крушением церковных догм. Вот почему идею локализации отдельных психических функций в разных участках мозга не могла принять значительная часть исследователей. Их позицию укрепили результаты обстоятельного физиологического исследования П. Флюранса, которое и до сих пор частенько цитируют современные нейрофизиологи.

Флюранс проводил свои эксперименты на голубях. Ученый удалял у них различные участки больших полушарий и следил, как при этом изменялось поведение птиц. Он установил, что большие полушария голубей единолично руководят их поведением. Однако Флюранс не заметил у больших полушарий какого-либо разделения функций и пришел к выводу, что интеллект птиц нарушался совершенно одинаково, какой бы участок ни повреждался. Имело значение лишь количество удаленного мозгового вещества: чем больше его удалялось, тем сильнее нарушалось поведение птиц. Таким образом, по Флюрансу, большие полушария функционируют как единое целое. Все части их равноценны, примерно так же, как у футбольного мяча: по какому бы месту мяча ни ударить, он отскочит с одинаковой силой.

Эти и последующие работы приковали всеобщее внимание, разделили ученых на два непримиримых, враждующих лагеря: сторонников локализации функций в мозгу и сторонников равноправия всех частей и отделов больших полушарий. Невольно все имеющиеся сведения о мозге рассматривались теперь с точки зрения этих двух противоборствующих течений. Каждый исследователь искал данные, способные поддержать одну теорию и опровергнуть другую.

И Даксу и Брока больше импонировала строгая локализация функций в мозгу, они были уверены в ее существовании и первыми обратили внимание на вполне достоверные факты, подтверждающие эту концепцию. А то, что при этом пришлось признать асимметрию мозговых функций, стало и для них совершенно неожиданным. Это была непреднамеренно сделанная часть открытия.

За более чем сто лет, прошедших после открытия Брока и Вернике центров речи, ученые постепенно утвердились в мысли, что у правшей правое полушарие немое. При операциях на правом полушарии, если возникала необходимость, хирурги смело использовали скальпель и производили такие обширные экстирпации, которые никогда не решились бы сделать на левом. Правда, еще в конце прошлого века клиницисты при обширных поражениях правого полушария отмечали своеобразные нарушения зрительного восприятия, но эти наблюдения не привлекли внимания к загадкам немого полушария.

Все основные сведения о функциях человеческого мозга ученые получили, 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.

Первым среди подобных методов назовем операцию расщепления мозга путем перерезки мозолистого тела. Это образование, имеющее 7–9 сантиметров в длину и около сантиметра в толщину, состоит почти целиком из отростков нервных клеток. Здесь проходит 200–350 миллионов волокон. С их помощью полушария соединены между собою и скреплены с остальным мозгом. Конечно, не ради механической прочности использована такая масса отростков нервных клеток. Они нужны для того, чтобы большие полушария могли свободно обмениваться имеющейся в их распоряжении информацией.

Методику рассечения мозолистого тела, тяжелой и достаточно сложной операции, разработали американские нейрохирурги для некоторых форм эпилепсии, не поддающейся медикаментозному лечению. После проведения операции большие полушария оказываются изолированными друг от друга. Обмен информацией между ними чрезвычайно затруднен. Такой больной становится уникальным объектом, на котором удобно изучать раздельно функцию каждого из полушарий.

Второй метод — одностороннюю электросудорожную терапию — широко применяют в клинике сотрудники Института эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова в Ленинграде: Н. Трауготт, Л. Балонов, В. Деглин. В своем первоначальном виде метод был использован в психиатрии около 50 лет назад.

На голове больного укрепляли электроды и от уха к уху пропускали электрический ток, вызывая судорожный припадок. В настоящее время электроды накладывают на лобные и затылочные участки правой или левой половин головы. В этом случае электрический ток действует преимущественно на одно полушарие мозга, практически не затрагивая другое. При том же терапевтическом эффекте последствия припадка менее глубоки.

Нервные клетки мозга обмениваются между собой информацией с помощью слабых электрических импульсов. Вполне понятно, что более сильный ток полностью нарушает работу мозга. Раздражение электрическим током настолько дезорганизует генерацию электрических импульсов, что обычная деятельность мозга на некоторое время прекращается. Внешне это выглядит как выпадение отдельных функций. О нарушении работы мозга говорят и значительные изменения в его электрических реакциях.

После одностороннего шока преимущественно подавляются функции полушария, на которое воздействовали электрическим током. Этим и решили воспользоваться ленинградские исследователи. В короткий отрезок времени, пока нормальная деятельность полушария еще не восстановилась, делают различные пробы, дающие возможность охарактеризовать состояние отдельных психических функций. Метод позволяет точно установить, какую работу выполняет каждое из полушарий нашего мозга.

Третий метод предложил японский исследователь Вада. Если встает вопрос о необходимости проведения операции на одном из больших полушарий мозга, хирург, прежде чем решиться на подобный шаг, должен точно знать, какое из полушарий является доминантным. Действительно ли у данного больного речевые центры находятся в левом полушарии и что ожидает его после предстоящего хирургического вмешательства? С этой целью используют наркотические средства. Если наркотиком подействовать только на одно полушарие мозга, вполне естественно ожидать, что выпадут функции преимущественно этого полушария.

Сейчас в качестве наркотика используют амитал натрия. Его вводят непосредственно в одну из сонных артерий. Применяют небольшие дозы, благодаря чему временно выключается, «засыпая», только то полушарие, которое получает кровь из соответствующей сонной артерии.

Фармакологическая проба позволяет получать точные сведения о распределении функций мозга. Однако она достаточно сложна и небезопасна. Врачи остерегаются всяких манипуляций на сонных артериях, поэтому обычно проба применяется однократно лишь на одном из полушарий мозга. К тому же «сон» мозга длится не больше минуты, что явно недостаточно для всесторонней оценки объема и характера функций выключенного полушария.

Удалось найти способы для изучения распределения функций и у нормальных, совершенно здоровых людей. Для этого звуковые и зрительные раздражители различной сложности предъявляют таким способом, чтобы информация попадала только в одно полушарие, и изучают, как она при этом воспринимается испытуемым. Другой способ — сравнение электрических реакций, развертывающихся в правом и левом полушариях при выполнении различных тестов. Это дает возможность судить, какая половина мозга руководит выполнением данного задания.

Оба эти метода, а также и другие способы изучения высших психических функций человека позволили сделать много интересных наблюдений. Однако то, о чем будет рассказано здесь, удалось узнать главным образом при изучении больных с различными формами повреждения мозга или при выключении одного из его полушарий после одностороннего электрошока. Изучение распределения функций между большими полушариями не только позволило сделать значительный шаг вперед в познании физиологических механизмов высших психических функций мозга, но послужило основой для разработки новых методов диагностики его заболеваний и последующей реабилитации больных.