Биология

Правши и левши

Почему среди художников, музыкантов - представителей так называемых творческих профессий - много левшей, а, скажем, летчики, как правило, правши? Почему после черепно-мозговых травм нарушенные функции быстрее восстанавливаются у левшей? В чем сходство и различия людей с разным индивидуальным профилем асимметрии? Каковы механизмы формирования таких особенностей? Ответы на эти вопросы интересуют не только нейрофизиологов, но и специалистов многих других областей знаний.

Французский анатом и антрополог Поль Брока в 1861 г. впервые показал: повреждение левого полушария головного мозга приводит к афазии (потере речи), а травма правого такой патологией не сопровождается. На основе этих данных возникла долго существовавшая в науке концепция: левое полушарие у правшей ведущее, в то время как функциональная роль правого второстепенна. Однако по мере накопления фактов выяснилось, что и оно выполняет ряд важнейших функций. А вот у левшей доминантным по речи считалось правое полушарие, но, как оказалось, это мнение ошибочно: в действительности речевое представительство у индивидов с таким типом асимметрии может быть левополушарным и даже билатеральным (смешанным).

Количество правшей в человеческой популяции, по различным данным, колеблется в пределах 80 - 95%, в то время как остальную часть составляют левши и амбидекстры (люди с равными возможностями обеих рук). Судя по статистике, число левшей, например, в Европе выросло за последние полвека в 3 - 4 раза, что справедливо связывают с повсеместным прекращением их переучивания, созданием адаптированных к ним технических приспособлений и инструментов. "Левшество" становится объектом все более пристального внимания исследователей в области нейрофизиологии, психологии, социологии. В общем виде эти знания необходимы и в повседневной жизни - при воспитании и обучении ребенка, выборе профессии. У левшей обнаружены проявления особой художественной и музыкальной одаренности, артистических способностей, а также высокой общей информированности, часто сочетающейся с достижениями в математике, архитектуре, других науках.

Спектры когерентности ЭЭГ в симметричных областях мозга правши в состоянии покоя.

Возрастающий интерес к изучению особенностей организации мозга леворуких или левшей (последний термин включает определение не только ведущей руки, но и других органов движений и чувств) связан и с потребностями медицинской практики. Так, при одинаковом с правшами характере поражения мозга психоневрологические нарушения сопровождаются у них несходными проявлениями синдромов. Есть данные о более высокой степени риска заболевания левшей такими недугами, как эпилепсия, шизофрения и др., выявлена повышенная их уязвимость к воздействию внешних и внутренних факторов.

Ныне накоплены многочисленные свидетельства, что у каждого из нас, независимо от профиля асимметрии, одно полушарие мозга отличается от другого рядом морфологических, функциональных и биохимических параметров, находящих отражение в особенностях психической деятельности. Общим для всех представителей Homo sapiens является и то, что асимметрия мозга с годами прогрессивно нарастает у детей, определяя тем самым их нормальное психическое развитие, достигает максимума к зрелому возрасту, когда работа мозга наиболее эффективна, и нивелируется в пожилом - при старении ее продуктивность падает. Заметим: благодаря бурному развитию современных методов исследований - позитронно-эмиссионной томографии и т.п. - мы теперь лучше понимаем механизмы этих сложнейших процессов.

Анатомические отличия двух полушарий мозга наиболее детально изучены у правшей. Оказалось, ряд структур левой гемисферы (полусферы) характеризуется большим размером по сравнению с симметричными отделами правой. И особо выраженная (семикратно!) нейроанатомическая асимметрия обнаруживается в слуховой коре. Сходные различия характерны также для задней части постцентральных извилин. Есть данные, что левый затылочный полюс длиннее и часто выходит за среднюю линию по сравнению с правым, в то время как правое полушарие шире левого в центральных и фронтальных отделах. О разнице в кровоснабжении гемисфер можно судить хотя бы по размерам левой внутренней сонной артерии и артериальном давлении в ней - они больше. По имеющимся сведениям то же можно сказать об объеме левого бокового желудочка и количестве серого вещества в пропорциональном сравнении с белым веществом в левом полушарии, хотя правое и тяжелее. При этом кортикальные (корковые) области, вовлеченные в реализацию речевых сигналов, шире представлены в левой гемисфере.

Нейроанатомические различия мозга правшей характерны не только для "речевых" зон, но распространяются и на другие структуры - зрительные, задние ассоциативные (теменные), размеры которых в правом полушарии значительнее, чем в левом. В то же время эти сравнения позволяют говорить о том, что указанная асимметрия не модально-специфическая - "речевое" полушарие против "зрительного". Скорее всего, первичные проекционные зоны обеих систем сосредоточены главным образом в левой гемисфере мозга. А вот кортикальные области интермодальных ассоциативных зон локализованы больше в правом полушарии.

Спектры когерентности ЭЭГ в симметричных областях мозга левши в состоянии покоя.

Указанные особенности создают предпосылки для неравных функциональных возможностей полушарий: в левом преобладают коротко-аксонные связи, особенно в первичных проекционных областях коры, в то время как в правом связи между областями - интеррегиональные. Следовательно, у правшей левая полусфера имеет структурные основы для обеспечения "локальной" обработки стимула, а у правой шире возможности для обработки сложной информации. Таким образом, в картине нейроанатомической асимметрии мозга правшей выделяются две базисные черты: сенсорные и моторные области представительнее в левом полушарии, в то время как для правого характерны ассоциативные зоны; в левом наблюдается преобладание интракортикальных, в правом - интеркортикальных связей.

Описанные различия - основа для дифференцированной роли полушарий в использовании когнитивных (познавательных) стратегий. Левому принадлежит ведущая роль при решении лингвистических, вербальных задач, им обеспечивается осознаваемая психомоторная деятельность, речь и основанные на ней мышление и память. Правое же доминирует в решении пространственно-конструктивных задач, отвечает за психосенсорную сферу: восприятие мира и себя в нем, эмоциональные переживания, запоминание событий в виде чувственных образов с точным отражением пространства и времени, в которых происходили события и сформировался их образ в сознании человека.

О нейроанатомической организации мозга левшей сведения более скупы, но и по ним можно судить о меньшей его асимметрии по сравнению с правшами. У 71 % левшей сильвиева борозда* располагается симметрично в обоих полушариях. Хотя есть сведения о больших размерах слуховой коры в правой полусфере по сравнению с левой. Внутренняя сонная артерия и кровяное давление у них во многих случаях больше в правом полушарии (вспомните: у правшей ситуация иная). Однако нейроанатомическая асимметрия мозга левшей - не "зеркальное" отражение описываемой у правшей, и варианты у них гораздо многочисленнее.

При анализе способностей каждого из полушарий выполнять функции другого установлено: у правшей поражение левого на ранних этапах онтогенеза не приводит к возникновению афазии, и речь развивается благодаря сохранности правой гемисферы. Вместе с тем нарушение невербальных форм поведения, возникающее при поражении правого полушария, не восполняется за счет функционирования интактной левой гемисферы. Для левшей же характерно отсутствие отчетливой корреляции между стороной мозгового поражения и наступлением локализованных расстройств, что свидетельствует о более диффузной, чем у правшей, представленности вербальных и конструктивных функций.

В настоящее время накапливаются свидетельства того, что межполушарные различия, наблюдаемые при выполнении познавательных задач как у правшей, так и у левшей, связаны не только с различием кортикальных систем правого и левого полушарий, но и подкорковых структур. На основании результатов клинических исследований высказано предположение: у правшей в ходе эволюции в левом полушарии реализация психических процессов перешла в кору, а подкорковые образования стали играть роль пейсмекеров**. В правом этого не произошло, и те же процессы идут при значительной активности глубинных образований, в частности диэнцефальных***, имеющих с ним более тесные функциональные связи. Данные же, касающиеся левшей, свидетельствуют о меньшей по сравнению с правшами сформированности у них функциональных различий подкорковых структур.

Относительно механизмов межполушарного взаимодействия существуют разные теории, но они, как правило, касаются правшей. По мнению американского нейрофизиолога Виктора Дененберга, высказанному в начале 90-х годов XX в., оно возможно при одновременной реализации трех процессов - активации, торможения и корреляции (под последней автор подразумевает, что оба полушария представляют собой компоненты контролирующей системы, работающей по принципу отрицательной обратной связи).

Сформулированная в 80-х годах XX в. доктором биологических наук Виталием Бианки (Ленинградский государственный университет) модель межполушарного взаимодействия также базируется на трех основных принципах деятельности мозга - асимметрии, доминанте и комплементарности. Модель предусматривает участие и горизонтальных, и вертикальных потоков возбуждения и торможения, формирующих асимметрию больших полушарий, - они, вероятно, несхожи у правшей и левшей. Многочисленные наблюдения свидетельствуют: у правшей по мере созревания мозга системы и процессы, необходимые для осуществления таких функций, как речь, зрительно-пространственные и моторные функции формируются и сохраняются в одном полушарии при одновременном их подавлении в другом. У левшей происходит атипичное развитие механизмов межполушарного взаимодействия с достаточно независимым и стабильным в течение онтогенеза формированием двигательных, речевых энграмм**** в правой и левой гемисферах.

"Общение" полушарий осуществляется при посредстве многочисленных комиссур (спаек), в частности мозолистого тела*****, рассечение которого нарушает обмен сенсомоторной, тактильной и иных форм информации. Кстати, мозолистое тело у левшей имеет большие размеры, чем у правшей, и это, несомненно, решающим образом влияет на межполушарную организацию психических процессов у первых, а также на характер проявления у них патологических симптомов.

За последние десятилетия накоплено немало фактов еще об одной стороне асимметрии мозга - нейрохимической. Так, у правшей в различных структурах правого и левого полушарий асимметрично распределены различные биохимические вещества, в том числе медиаторы. В частности, содержание дофамина****** значительнее в базальных ядрах******* левого полушария по сравнению с правым. Асимметрия уровня этого гормона в различных структурах мозга нарастает по мере его созревания. При анализе данных о ферментативной активности коркового вещества правшей в прецентральной и лобных областях коры головного мозга обнаружены большие значения содержания ацетилхолина******** в левом полушарии по сравнению с правым. Нейрохимические же исследования распределения метаболитов серотонина*********, напротив, показали: чаще они преобладают в правом полушарии, особенно в медиофронтальных отделах мозга. Перечисленные факты в перспективе нужно учитывать в клинической практике при использовании различных фармакологических препаратов, оказывающих воздействие на медиаторные системы мозга для эффективного восстановления функций правого или левого полушария.

Добавим: у левшей одни и те же фармакологические агенты, в частности анестетики, могут вызывать несходный по сравнению с правшами лечебный эффект, что, вероятно, обусловлено отличной от последних нейрохимической асимметрией мозга и требует внимания практикующих врачей.

Анализ распределения нейрогормонов и нейропептидов и их рецепторов выявил связанные с этим фактором различия в полушариях мозга у правшей и левшей, а также более частую встречаемость заболеваний иммунологической природы у вторых (в 2,5 раза) по сравнению с первыми. Это позволило выдвинуть иммунную теорию происхождения "левшества" (наряду с генетической, культурологической и патологической).

Электрофизиологические исследования существенно дополняют описанную выше картину, поскольку одним из подходов к изучению межполушарной асимметрии является анализ основных ритмов электроэнцефалограммы (ЭЭГ), регистрируемой в коре, - она подобно вершине айсберга отражает глубинные, базисные нейроанатомические и биохимические процессы в мозге. При сопоставлении амплитудно-частотных характеристик основного ритма ЭЭГ здорового человека - альфа-ритма********** - было выявлено: у правшей в состоянии спокойного бодрствования в затылочных областях он имеет меньшую амплитуду в левом, доминантном полушарии. При разных видах психической активности уменьшается его амплитуда и увеличивается частота, и эти параметры зависят от характера выполнения задания. Специфическая асимметрия альфа-ритма зависит от предпочитаемой стратегии, характера выполняемого задания - вербального или пространственно-конструктивного, эмоционального фактора, степени тревожности испытуемого и т.д.

Динамика средних уровней когерентности ЭЭГ и двигательных ответов на звуковой стимул у правши и левши при засыпании и пробуждении.

Рост числа регистрируемых потенциалов и анализируемых диапазонов ритмов ЭЭГ (медленных - дельта и тета и частых - бета и гамма) должен способствовать получению более полной информации о включении соответствующих структур мозга в конкретные познавательные процессы. Наши многолетние работы показали, что для анализа особенностей функционирования полушарий наибольший интерес представляет когерентный*********** анализ ритмических составляющих ЭЭГ, отражающий эффективность связей между различными областями мозга и широко используемый как у нас в стране, так и за рубежом.

Наш анализ доказал: отчетливее всего полушарные различия между правшами и левшами выявляются при оценке интракортикального взаимодействия в областях коры, связанных с локализацией речевых зон. В лобно-центральных областях когерентность имела более высокие значения в правом полушарии как у правшей, так и левшей. Это можно объяснить большей интенсивностью мозгового кровотока и процессов метаболизма в лобно-центральных отделах коры правой гемисферы и правом гиппокампе, что отражает не столько интракортикальное, сколько корково подкорковое взаимодействие. Нарушение вышеописанных межполушарных соотношений может сопровождаться эмоциональным дисбалансом - как результат дисфункции срединных структур и правого полушария, связанного с формированием отрицательных, филогенетически более древних базисных эмоций человека.

Характер изменения выделенных диапазонов ритмов ЭЭГ в симметричных лобных и центральных отделах мозга у правшей и левшей.

Отчетливые различия организации ЭЭГ между правшами и левшами были выявлены при функциональных нагрузках, в частности при выполнении движений, особенно ведущей рукой. При этом у правшей наблюдалось локальное повышение когерентности ЭЭГ в симметричных центральных областях коры для альфа- и бета-диапазонов ритмов (зона корковой проекции двигательного анализатора) в сочетании с ее снижением в остальных отделах, в том числе - в симметричных областях правого полушария. Для левшей же характерно однонаправленное изменение когерентности для большинства областей коры и диапазонов ритмов. Показанные особенности, вероятно, отражают формирование локальных систем, участвующих в регуляции движений у правшей, и диффузных систем - у левшей.

Особый интерес представляют зафиксированные у правшей разнонаправленные изменения когерентности альфа- и тета-диапазонов, а у левшей - однонаправленные (синфазные). Указанные факты в сопоставлении с данными о генезе различных диапазонов ритмов ЭЭГ говорят о разном участии корковых и подкорковых структур мозга и специфическом характере их взаимодействия в регуляции и выполнении произвольных движений.

Обнаруженные между правшами и левшами различия пространственно-временной организации ЭЭГ в условиях активной деятельности подтверждены и в экспериментальной ситуации противоположного характера - при засыпании. Как у правшей, так и левшей выявлено уменьшение межполушарной асимметрии мозга, характерной для бодрствования, за счет более выраженного снижения средних уровней когерентности в доминантном полушарии. В ходе опыта испытуемым предлагали одновременно нажимать на кнопки, находящиеся в обеих руках, в ответ на случайно предъявляемые звуковые сигналы. Оказалось, по мере засыпания и снижения когерентности ЭЭГ в доминантном полушарии у правшей сначала прекращались двигательные ответы правой рукой при сохранении ответов левой, замиравших лишь при полном засыпании; при пробуждении наблюдалась обратная картина. У левшей та же закономерность имела противоположный характер или проявлялась менее отчетливо.

Однако важнее тот факт, что в рассмотренной ситуации у правшей было выявлено разнонаправленное изменение когерентности колебаний альфа-бета- и тета-дельта-диапазонов ритмов при смене функциональных состояний (бодрствование-сон); у левшей же во всех областях коры наблюдалось однонаправленное, синфазное изменение когерентности всех выделенных диапазонов тех же ритмов.

Словом, можно предположить: разное поведение ритмов ЭЭГ у правшей и левшей отражает различную специализацию регуляторных систем мозга в формировании межполушарной асимметрии. Так, у правшей поддержание левополушарной асимметрии в состоянии покоя, обусловленное преимущественно альфа-диапазоном, может быть обеспечено за счет интракортикального взаимодействия. В отличие от левополушарной правополушарная асимметрия, наблюдающаяся при засыпании, когда когерентность тета-дельта-диапазонов нарастала, свидетельствует о существовании функционально значимых связей правого полушария с диэнцефальными и, вероятно, лимбическими************ структурами (включающими гиппокамп). Поддержание левополушарной асимметрии у них происходит также при участии бета-диапазона, что говорит о функциональных связях левого полушария со стволовыми структурами.

Схема взаимодействия коры больших полушарий и подкорковых регуляторных систем мозга у правшей и левшей.

У левшей, с одной стороны, как и у правшей, выявляются признаки функциональной связанности правого полушария с диэнцефальными и, вероятно, лимбическими структурами, с другой - проявляется меньшая специфичность полушарий и сформированность этих связей в отношении стволовых структур. Выявленное нами у правшей разнонаправленное поведение быстрых и медленных ритмов ЭЭГ отражает наличие элементов конкуренции как между полушариями, так и между корковыми и подкорковыми структурами, действующих по принципу отрицательной обратной связи. У левшей синфазный характер поведения ритмов ЭЭГ, возможно, свидетельствует о формировании преимущественного взаимодействия между полушариями, а также корковыми и подкорковыми структурами по принципу положительной обратной связи.

Предложенная концепция особенностей организации мозга правшей и левшей способствует лучшему пониманию различных клинических проявлений, выявляемых при церебральной патологии. В частности, нами собраны сведения о том, что у левшей, участвовавших в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, через 5 - 7 лет развивались более тяжелые психоневрологические нарушения по сравнению с правшами, вплоть до эпилептических приступов. Это согласуется с клиническими данными о том, что степень риска развития эпилепсии у левшей выше, чем у правшей, и свидетельствует о повышенной чувствительности первых к радиационному воздействию.

Вместе с тем нами совместно с сотрудниками Института нейрохирургии им. академика Н. Н. Бурденко РАМН было проведено сопоставление особенностей восстановления у правшей и левшей нарушенных функций при одинаковом характере, тяжести и стороне травматического поражения мозга. Выявлено: у левшей по сравнению с правшами этот процесс проходил быстрее и полнее, что объясняется не только меньшей функциональной специализацией корковых центров, но и принципами организации их мозга.

В завершение хочется подчеркнуть: описанные выше особенности мозга левшей, скорее всего, составляют физиологическую основу неоднократно подмеченных в литературе и характерных для них неординарных черт, принятия нестандартных решений, в том числе в творческой деятельности (по типу озарения). Вероятно, они - основа того, что среди левшей гениальные люди встречаются чаще, чем в популяции правшей. Об этих фактах нам хотелось бы напомнить в противовес часто встречающейся точке зрения о патологическом характере формирования асимметрии мозга левшей. Мы полагаем, что принцип организации мозга, отличный от правшей, имеющих преимущества при определенных видах деятельности, скажем, операторской, успешен и для других, в том числе творческих видов деятельности.

* Сильвиева борозда - латеральная (боковая) борозда полушарий большого мозга.

** Пейсмекеры - нейроны, самопроизвольно генерирующие импульсы.

*** Диэнцефальный - относящийся к промежуточному мозгу.

**** Энграмма - гипотетическая структура, хранящая следы памяти.

***** Мозолистое тело - тяж нервных волокон, соединяющий левое и правое полушарие головного мозга.

****** Дофамин - медиатор нервной системы, нейрогормон: биохимический предшественник норадреналина и адреналина.

******* Базальные ядра - анатомически обособленная группа парных подкорковых структур; облегчают запускаемые корой движения и подавляют лишние сопутствующие.

******** Ацетилхолин - медиатор (переносчик) нервного возбуждения. При поступлении в кровь понижает ее давление, замедляет сердцебиение и т.д..

********* Серотонин - медиатор проведения нервных импульсов через синапс. Нейроны головного мозга, использующие его, участвуют в регуляции многих форм поведения, процессов сна, терморегуляции.

********** При изучении потенциалов мозга часто проводят их спектральный анализ, причем разные компоненты спектра имеют разные названия: дельта (0,5 - 4 Гц), тета 1 (4 - 6), тета 2 (6 - 8), альфа (8 - 13), бета 1 (13 - 20), бета 2 (20 - 40 Гц), гамма-волны (включают частоту бета 2 ритма и выше).

*********** Когерентность - согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов.

************ Лимбическая система - совокупность ряда структур головного мозга. Участвует в регуляции функций внутренних органов, обоняния, инстинктивного поведения, эмоций, памяти, сна, бодрствования и др..

ЖАВОРОНКОВА Л.