Латеральность: почему наш мозг асимметричен?

Как устроен мозг левшей и правшей, почему полушария делят функции между собой и когда формируется латеральность

Два полушария мозга с разной скоростью и точностью выполняют разные задачи — это и есть латеральность. В основе паттернов нашего поведения лежит структурная латеральность: участки мозга в разных полушариях различаются по размеру, содержат больше дендритов или в принципе имеют разную структуру. Латеральность также проявляется в активации зон мозга. Если при помощи функционального МРТ измерить кровяное давление в мозге при выполнении определенного задания, в одном полушарии давление будет выше, чем в другом.

Виды латеральности

Есть различные формы латеральности, самая распространенная — лево- или праворукость. Также латеральность — предпочтение левой или правой ноги (например, какой ногой пнуть мяч), глаза (каким глазом посмотреть в микроскоп), уха (каким ухом прислониться к двери). Латеральность даже влияет на то, какой стороной мы поворачиваемся, чтобы обнять или поцеловать кого-нибудь, или как баюкаем ребенка. Эмоции, опознавание лиц и восприятие пространства также латеральны.

Нет научных свидетельств того, что одно полушарие может быть в целом более развито, чем второе. Обычно полушария мозга одинаковы по размеру. Латеральность — это разделение функций: одни задачи выполняет левое полушарие, другие — правое, и это строго специфично для определенных зон мозга. Например, если вы правша, это значит только то, что ваша левая двигательная кора развита лучше, чем правая. Не обязательно левая зрительная кора и все левое полушарие развиты лучше. Обычно для правшей остальные формы латеральности тоже будут правосторонними, но это не обязательно верно. Примерно 90% людей — правши, и это высоко коррелирует с предпочтением ноги: у 80% праворуких правая нога — ведущая. Остальные формы латеральности пересекаются в 60–80% случаев.

Формирование латеральности

Латеральность формируется на ранних этапах развития организма. Ультразвуковые исследования человеческих эмбрионов показывают, что большинство еще до рождения демонстрирует склонность больше двигать правой рукой, нежели левой. Если подождать шесть лет и проверить этих же детей, оказывается, что в 95% случаев ведущая рука совпадает с той, которую они предпочитали еще до рождения.

Право- или леворукость определяется до нашего рождения. Скорее всего, на это влияет совокупность генетических факторов и ранних факторов среды, например баланс гормонов при внутриутробном развитии. Мужчины чаще бывают левшами, чем женщины. 10% людей в мире — левши, при этом среди мужчин леворуки 11%, а среди женщин — 9%. Это наводит на мысль, что половые гормоны могут играть важную роль в формировании латеральности. Недавние исследования свидетельствуют, что гормон стресса кортизол тоже может быть важен: если мать испытывает стресс во время беременности, это влияет на латеральность.

Гены, определяющие осевую симметрию нашего тела, также влияют на латеральность. Тело человека несимметрично: например, сердце располагается слева, а печень справа. Генетический сигнальный каскад Nodal определяет положение этих органов. Некоторые гены, кодирующие этот сигнальный каскад, отвечают за асимметрию мозга — за предпочитаемую руку или языковую латеральность, например ген PCSK6. Есть гены, определяющие развитие нейронов (LLRTM1), и гены, играющие роль в развитии нейротрансмиттеров, например глутамата или дофамина. Так что если рассматривать гены, лежащие в основе латеральности, все сводится к особенностям формирования симметрии тела и развития мозга.

Латеральность у животных

Раньше считалось, что левшами или правшами могут быть только люди, но теперь нам известно, что латеральность также есть у многих животных, например кошек, собак, крыс. Латеральность замечена не только у млекопитающих. Скажем, попугаи берут пищу лапами, и зачастую одна из лап у птицы будет ведущей. Есть исследователи, занимающиеся латеральностью у жаб, рыб, у которых есть предпочтения, какой стороной плавать, и даже у беспозвоночных. Пчелы осязают мир с помощью антенн, и одну антенну пчела может использовать для определения вида цветов, другую — для остальных целей. Латеральность наблюдается у представителей всего царства животных.

У людей заметно проявляется латеральность, потому что мы используем руки для выполнения сложных задач, например письма. У большинства животных нет настолько ярко выраженного предпочтения ведущей конечности, потому что они совершают более примитивные действия: держать еду — это не писать роман. Мы считаем, что у всех животных есть латеральность, но она не такая сильная, как у людей, и все зависит от того, какие задачи им нужно выполнять в сложившихся условиях обитания.

Эмоциональная латеральность

Чтобы изучить эмоциональную латеральность у людей, мы используем МРТ: человека можно положить в томограф и измерить кровяное давление в мозге. Если испытуемые не выполняют никаких заданий, уровень давления обычно симметричен в обоих полушариях, а если дать конкретную задачу, например показать трогательное видео и попросить участников реагировать особым образом, активность заметно смещается в сторону одного из полушарий. Например, если показать видео, вызывающее острые негативные эмоции, больше крови прильет к зонам, отвечающим за эмоции в правом полушарии. Таким же способом изучают и языковые способности, и восприятие лиц, и другие особенности работы мозга.

Латерализацию эмоций у животных изучать трудно, потому что они не могут выполнять сложные задания, да и предназначенных для животных томографов очень мало. Но есть исследования, посвященные поведенческим маркерам эмоциональной латеральности у животных. Итальянский ученый Джорджио Валлортигара написал знаменитую работу о том, как собаки виляют хвостами. Собака может вилять хвостом, проявляя множество различных эмоций: когда она видит хозяина, хвост виляет сильнее в правую сторону, значит, больше задействовано левое полушарие. Увидев агрессивного соперника, собака проявляет негативные эмоции и виляет хвостом больше влево — активируется правое полушарие. Так работают поведенческие маркеры латеральности у животных.

Симметрия и асимметрия мозга

За сложные действия отвечают зоны высших отделов мозга, и они обычно асимметричны. Простые функции локализованы на уровнях пониже, и они более симметричны. Например, центры мозга, отвечающие за дыхание или сердцебиение, расположены четко симметрично, центры зрения тоже: затылочная кора, отвечающая за визуальные сигналы, одинаковая в правом и левом полушарии, потому что мы одинаково видим обоими глазами.

Мозг потребляет примерно 20% энергии организма: 20% ваших калорий уходят на работу мозга. Значит, 10% энергии достается левому полушарию и 10% — правому. Латеральность эффективна с эволюционной точки зрения, потому что позволяет сохранять энергию. Каждая функция мозга расходует примерно по 1–2% энергии, и за большие периоды времени это довольно много. Если вы можете есть на 1–2% калорий меньше за год, то у вас появляется эволюционное преимущество. Эволюция всегда предпочитает более эффективные системы, и, возможно, это и есть причина латерализации мозга.

Латеральность не значит, что одна половина мозга работает, пока другая бездействует. Наоборот, одно полушарие работает над своей задачей, пока другое полушарие выполняет свою, и мозг не простаивает без дела. Разумеется, то, что мы используем только 20% потенциала нашего мозга, — неправда. Задействуются все 100%, иначе эволюция бы уже давно избавилась от неиспользуемых частей, потому что мозг — орган с невероятно высоким потреблением энергии. Конечно, мы не используем одновременно все зоны мозга постоянно: было бы бессмысленно будоражить сразу все нейроны, ведь мы никогда не выполняем сразу все возможные типы задач.

Что еще неизвестно о латеральности

Мы знаем, что при многих психических заболеваниях, например шизофрении или депрессии, пациенты демонстрируют очень необычные, связанные с латеральностью паттерны поведения. Еще никто не разобрался, почему пациенты с шизофренией чаще оказываются амбидекстрами, нежели психически здоровые люди, и почему у них странная латерализация центров речи. Исследование причин этого явления может помочь нам лучше понять суть шизофрении.

Было бы интересно узнать, как факторы среды влияют на латеральность, потому что не все удается объяснить генетикой. Различные факторы среды, например стресс матери в период раннего эмбрионального развития, кажется, играют важную роль в формировании латеральности, но мы еще не знаем, какие сигнальные каскады здесь задействованы. Интересно, чем похожа латеральность у животных на латеральность человека и чем она отличается, почему у одних животных она выражена ярче, а у других слабее. На межвидовом уровне латеральность еще не объяснена.

Источник: postnauka.ru

Комментарии: