Асимметрия мозга - Brain asymmetry

В нейроанатомии человека асимметрия мозга может относиться как минимум к двум совершенно разным результатам:

• Нейроанатомические различия между левым и правым полушариями мозга
• Латерализованные функциональные различия: латерализация функции мозга

Стереотипное представление о латерализации мозга, которое было продемонстрировано в нейробиологических исследованиях как ложное.

Сами по себе нейроанатомические различия существуют в разных масштабах, от плотности нейронов до размера таких областей, как планум височной области , до - в самом крупном масштабе - скручивания или «ветра» в человеческом мозгу , отражающей форму черепа, которая отражает задний (задний) выступ левой затылочной кости и выступ вперед (передний) правой лобной кости . Помимо существенных различий в размерах, между полушариями были обнаружены как нейрохимические, так и структурные различия. Асимметрия проявляется в расположении кортикальных столбцов, а также в дендритной структуре и сложности. Более крупные размеры клеток также обнаруживаются в слое III области Брока.

Человеческий мозг имеет общую левую заднюю и правую переднюю асимметрию (или крутящий момент мозга). Особенно большая асимметрия наблюдается в лобных, височных и затылочных долях, которая увеличивается в переднезаднем направлении, начиная с центральной области. Левую асимметрию можно увидеть в извилине Гешля, теменной крышке , сильвиевой щели, левой поясной извилине, височно-теменной области и височной плоскости. Правую асимметрию можно увидеть в правой центральной борозде (что потенциально предполагает повышенную связь между моторной и соматосенсорной корой в левой части мозга), боковом желудочке, энторинальной коре, миндалевидном теле и височно-теменно-затылочной области. Также часто встречается асимметрия мозга, зависящая от пола . Например, мужской мозг человека имеет более асимметричную латерализацию, чем мозг женщины. Однако исследования экспрессии генов, проведенные Гавриличем и коллегами, а также Плетикосом и коллегами, не смогли обнаружить асимметрию между полушариями на уровне популяции.

У людей с аутизмом гораздо более симметричный мозг, чем у людей без него.

История

В середине 19 века ученые впервые начали делать открытия, касающиеся латерализации мозга или различий в анатомии и соответствующих функциях двух полушарий мозга. Франц Галль , немецкий анатом, был первым, кто описал то, что сейчас известно как доктрина церебральной локализации. Галл полагал, что вместо того, чтобы мозг работал как единое целое, разные психические функции могли быть приписаны разным частям мозга. Он также был первым, кто предположил, что языковая обработка происходит в лобных долях. Однако в то время теории Галла вызывали споры среди многих ученых. Других убедили эксперименты, например, проведенные Мари-Жан-Пьером Флурансом , в которых он продемонстрировал, что повреждения головного мозга птиц вызывают непоправимый ущерб жизненно важным функциям. Однако методы Флоранса не были точными; Грубая методология, использованная в его экспериментах, на самом деле нанесла ущерб нескольким областям крошечного мозга птичьих моделей.

Поль Брока был одним из первых, кто предложил убедительные доказательства локализации функции, когда он определил область мозга, связанную с речью.

В 1861 году хирург Поль Брока представил доказательства, подтверждающие теорию Галла. Брока обнаружил, что двое из его пациентов, страдающих от потери речи, имели похожие поражения в одной и той же области левой лобной доли. Хотя это было убедительным доказательством локализации функции, связь с «односторонностью» была обнаружена не сразу. Продолжая изучать похожих пациентов, Брока установил, что все случаи связаны с повреждением левого полушария, и в 1864 году отметил важность этих открытий - что это должна быть специализированная область. Он также - ошибочно - предложил теории о связи речевых областей с «рукой».

Соответственно, некоторые из самых известных ранних исследований асимметрии мозга касались обработки речи. Асимметрия в сильвиевой щели (также известной как латеральная борозда), которая отделяет лобную и теменную доли от височной доли, была одним из первых обнаруженных несоответствий. Его анатомические отклонения связаны с размером и расположением двух областей мозга человека , которые являются важными для обработки языка, Брока и зоны Вернике , как в левом полушарии.

Примерно в то же время, когда Брока и Вернике сделали свои открытия, невролог Хьюлингс Джексон предложил идею «ведущего полушария» - или одной части мозга, которая играла более значительную роль в общей функции, - что в конечном итоге проложило путь к пониманию полушарное «преобладание» различных процессов. Несколько лет спустя, в середине 20-го века, критическое понимание латерализации полушария для визуально-пространственной обработки, внимания и восприятия, слуховой, лингвистической и эмоциональной обработки пришло от пациентов, перенесших процедуры расщепления мозга для лечения таких расстройств, как эпилепсия . У пациентов с расщепленным мозгом мозолистое тело перерезают, разрывая основную структуру для связи между двумя полушариями. Первым современным пациентом с расщепленным мозгом был ветеран войны, известный как Пациент У. Дж. , Чей случай способствовал дальнейшему пониманию асимметрии.

Асимметрия мозга не уникальна для людей. Помимо исследований на людях с различными заболеваниями головного мозга, многое из того, что сегодня известно об асимметрии и латерализации функций, было изучено на моделях как беспозвоночных, так и позвоночных животных, включая рыбок данио, голубей, крыс и многих других. Например, более поздние исследования, показывающие половой диморфизм в асимметрии мозга в коре головного мозга и гипоталамусе крыс, показывают, что половые различия, возникающие в результате передачи гормональных сигналов, могут оказывать важное влияние на структуру и функции мозга. Работа с рыбками данио была особенно информативной, потому что этот вид представляет собой лучшую модель для прямой связи асимметричной экспрессии генов с асимметричной морфологией, а также для поведенческого анализа.

В людях

Латерализованные функциональные различия и значимые области на каждой стороне мозга и их функции

Левое и правое полушария управляют противоположными сторонами тела. Каждое полушарие содержит участки всех 4 долей: лобной доли, теменной доли, височной доли и затылочной доли. Два полушария разделены вдоль опосредованной продольной щели и связаны мозолистым телом, которое позволяет передавать и координировать стимулы и информацию. Мозолистое тело - это крупнейший коллективный путь ткани белого вещества в организме, состоящий из более чем 200 миллионов нервных волокон. Левое и правое полушария связаны с разными функциями и специализируются на интерпретации одних и тех же данных по-разному, что называется латерализацией мозга. Левое полушарие связано с языком и вычислениями, в то время как правое полушарие более тесно связано с визуально-пространственным распознаванием и распознаванием лиц. Эта латерализация функции мозга приводит к тому, что некоторые специализированные области присутствуют только в определенном полушарии или доминируют в одном полушарии по сравнению с другим. Некоторые из важных регионов, входящих в каждое полушарие, перечислены ниже.

Левое полушарие

Площадь Брока

Область Брока расположена в префронтальной коре левого полушария над поясной извилиной в третьей лобной извилине. Область Брока была обнаружена Полом Брока в 1865 году. Эта область отвечает за воспроизведение речи. Повреждение этой области может привести к афазии Брока, из-за которой пациент теряет способность составлять связные соответствующие предложения.

Площадь Вернике

Область Вернике была обнаружена в 1976 году Карлом Вернике и оказалась местом понимания языка. Область Вернике также находится в левом полушарии в височной доле. Повреждение этой области мозга приводит к тому, что человек теряет способность понимать язык. Тем не менее, они по-прежнему могут воспроизводить звуки, слова и предложения, хотя они не используются в соответствующем контексте.

Правое полушарие

Веретенообразная область лица

Веретенообразная область лица (FFA) - это область, которая была изучена как очень активная, когда лица находятся в поле зрения. Было обнаружено, что FFA присутствует в обоих полушариях, однако исследования показали, что FFA преимущественно латерализован в правом полушарии, где проводится более глубокая когнитивная обработка лиц. Левое полушарие FFA связано с быстрой обработкой лиц и их черт.

Другие регионы и сопутствующие заболевания

Некоторые важные области, которые могут быть асимметричными в головном мозге, могут привести к повреждению любого из полушарий из-за таких факторов, как генетика. Примером может быть ручная работа. Рука может быть результатом асимметрии моторной коры одного полушария. У правшей, поскольку мозг управляет противоположной стороной тела, у них может быть более индуцированная моторная кора в левом полушарии.

Было обнаружено, что несколько заболеваний усугубляют асимметрию мозга, которая уже присутствует в головном мозге. Исследователи начинают изучать влияние и взаимосвязь асимметрии мозга с такими заболеваниями, как шизофрения и дислексия.

Шизофрения

Шизофрения - это сложное длительное психическое расстройство, которое вызывает галлюцинации, бред и недостаток концентрации, мышления и мотивации у человека. Исследования показали, что у людей с шизофренией отсутствует асимметрия мозга, что снижает функциональную эффективность пораженных областей, таких как лобная доля. Состояния включают левостороннюю функциональную латерализацию полушария, потерю латеральности для понимания речи, снижение гирификации, перекрут мозга и т. Д.

Дислексия

Как уже было изучено ранее, язык обычно доминирует в левом полушарии. Расстройства языка развития, такие как дислексия, были исследованы с использованием методов визуализации мозга, чтобы понять нейронные или структурные изменения, связанные с расстройством. Прошлые исследования показали, что асимметрии полушарий, которые обычно обнаруживаются у здоровых взрослых, например размер височной доли, отсутствует у взрослых пациентов с дислексией. Вместе с тем, прошлые исследования показали, что у пациентов с дислексией отсутствует латерализация речи в мозгу по сравнению со здоровыми пациентами. Вместо этого у пациентов с дислексией было обнаружено двустороннее доминирование речевых полушарий.

Текущее исследование

Воспроизвести медиа

Латерализация функций и асимметрия человеческого мозга продолжает развивать популярную отрасль нейробиологических и психологических исследований. Технологические достижения в области картирования мозга позволили исследователям более четко видеть больше частей мозга, что пролило свет на ранее не обнаруженные различия в латерализации, возникающие на разных этапах жизни. По мере того как появляется больше информации, исследователи находят понимание того, как и почему ранний человеческий мозг мог эволюционировать таким образом, чтобы адаптироваться к социальным, экологическим и патологическим изменениям. Эта информация дает подсказки относительно пластичности или того, как разные части мозга иногда могут быть задействованы для выполнения разных функций.

Постоянное изучение асимметрии мозга также способствует пониманию и лечению сложных заболеваний. Нейровизуализация пациентов с болезнью Альцгеймера , например, показывает значительное ухудшение в левом полушарии наряду с преобладанием правого полушария, что может быть связано с привлечением ресурсов в эту сторону мозга перед лицом повреждения левого полушария. Эти полушарные изменения были связаны с выполнением задач с памятью.

Как и в прошлом, исследования языковой обработки и последствий леворукости и праворукости также доминируют в текущих исследованиях асимметрии мозга.

Смотрите также

• Сплит-мозг
• Латеральность
• Латерализация функции мозга
• Синдром чужой руки
• Майкл Газзанига
• Роджер Уолкотт Сперри

использованная литература

дальнейшее чтение