Полушарие мозга: Какое полушарие мозга у вас главное — Записки преподавателя

Опубликовано автором

Оставшееся целым полушарие мозга обросло прочными функциональными связями

Американские ученые выяснили, что при полном или частичном удалении одного из полушарий головного мозга основные функциональные связи реорганизуются и становятся прочнее. Для этого они изучили функциональную структуру мозга шести взрослых пациентов, в детстве переживших гемисферэктомию — полное или частичное удаление одного из полушарий. Более прочные (по сравнению со здоровым мозгом) связи, по-видимому, и обеспечивают нормальную работу когнитивных и моторных функций пишут ученые в Cell Reports.

Нейроны в головном мозге связаны в одну общую сеть, причем как на молекулярном уровне, так и функционально: на связях между разными отделами мозга полностью строится его работа. Разумеется, если повреждается какой-то из отделов мозга, то связь его с другими отделами нарушается — и это в итоге приводит к потере функций. Например, инсульт, сопровождающийся кровоизлиянием в левом полушарии, приводит к потере части речевых функций — афазии.  

Мозг, однако, достаточно пластичен, и пластичности его хватает для того, чтобы нейронные связи реорганизовались, а функции, которые ранее выполняли поврежденные участки, перешли к другим отделам. Разумеется, этому предшествует длительный процесс реабилитации, который может занять несколько лет; при этом механизм того, как именно связи восстанавливаются (в особенности при достаточно обширных нарушениях) до сих пор неясен до конца.

Ученым под руководством Дорит Климан (Dorit Kliemann) из Калифорнийского технологического института удалось изучить восстановление функциональных связей в мозге шести пациентов, переживших гемисферэктомию в детском возрасте. Несмотря на отсутствие обширной части мозга как в левом, так и в правом полушарии, все пациенты отличались нормальными когнитивными и физическими способностями — во многом за счет того, что пережили операцию в раннем возрасте (от нескольких месяцев до 11 лет; на момент проведения исследования самим пациентам было от 20 до 31 года).  

Работу мозга пациентов изучили с помощью фМРТ покоя — этот метод позволяет оценить функциональные связи головного мозга вне выполнения каких-либо заданий и воздействия какой-либо стимуляции. Всего исследователи сосредоточились на семи функциональных связях, которые суммарно покрывают практически всю кору в обоих полушариях: зрительная, соматомоторная, дорсальный и вентральный зрительные пути, связанные с работой внимания, лимбическая система, связь, отвечающая за когнитивный контроль, а также сеть пассивного режима работы мозга. 

Результаты, полученные для пациентов, сравнили с шестью здоровыми участниками контрольной группы, подобранными по демографическим показателям. Ученые выяснили, что, по сравнению с контрольной группой, изученные функциональные связи в мозге пациентов были значительно прочнее (в особенности — у двух пациентов), но при этом организованы были так же: например, наблюдалась характерная слабая связь между разными сетями.

По-видимому, за время, прошедшее с операции по удалению части мозга, связи успели организоваться таким образом, чтобы занимать целые участки. Например, это было хорошо заметно по сети пассивного режима, которая обычно занимает оба полушария: у пациентов, в зависимости от очага повреждения, она была хорошо сохранения либо в одном, либо в другом полушарии.

Образование более прочных связей, таким образом, может служить механизмом восстановления работы мозга после повреждения. У изученных пациентов это проявляется лучшим возможным образом: несмотря на отсутствие обширных участков мозга, их когнитивные функции находятся на уровне нормы. При этом успех такой реорганизации, по-видимому, не зависит от возраста проведения гемисферэктомии и размера вырезанного участка: наиболее прочные функциональные связи наблюдались у пациента, который лишился половины правого полушария в возрасте трех месяцев, и пациентки, у которой в возрасте семи лет вырезали правое полушарие практически полностью.

Определенные функции головного мозга могут восстанавливаться даже в том случае, если поврежден или удален ключевой в их работе участок. Например, это работает для обонятельной системы: недавно ученые рассказали о нескольких пациентках, которые могут чувствовать запахи без обонятельных луковиц. Впрочем, как именно это происходит, пока что неясно.

Елизавета Ивтушок

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Мозолистое тело оказалось «выключателем» правого полушария мозга во время речи – Новости – Научно-образовательный портал IQ – Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Учёные из Центра языка и мозга НИУ ВШЭ подтвердили участие мозолистого тела (corpus callosum) в распределении обработки языковой информации между полушариями мозга. Для этого они разработали уникальное речевое задание и применили современные методы нейровизуализации. Статья по итогам исследования опубликована в PLoS ONE. Работа выполнена при поддержке мегагранта правительства РФ в рамках нацпроекта «Наука и университеты».

Для человеческого мозга характерна функциональная асимметрия высших психических функций. Например, у большинства людей ведущую роль в обработке языка играет левое полушарие. Однако у 10–15% человеческой популяции для той же задачи в различной степени используется и правое полушарие.

Традиционно этот факт объясняли развитием левой руки как ведущей, поскольку именно левши и амбидекстры (люди, в равной степени использующие обе руки) демонстрировали смещение языковой обработки в правое полушарие. Но недавние работы показали, что генетическая основа языковой обработки у левшей и амбидекстров различается. Кроме того, некоторые правши также демонстрируют вовлечение правого полушария в языковые функции.

Всё это заставило учёных искать альтернативное объяснение смещению языковых функций в правое полушарие, в частности через изучение анатомических особенностей мозга. Исследователи Центра языка и мозга НИУ ВШЭ предположили, что с асимметрией языковой обработки связана анатомия мозолистого тела — крупнейшей комиссуры — структуры мозга, соединяющей правое и левое полушария. 

Чтобы это выяснить, учёные попросили 50 испытуемых выполнить языковую задачу на заканчивание предложений. От участника требовалось прочитать начало предложения вслух и закончить его подходящим по смыслу словом (например, «Теперь министр подписывает важное…»).

В это время активность мозга испытуемого регистрировалась с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Дополнительно у каждого испытуемого измерили объём мозолистого тела.

Сопоставление данных фМРТ с объёмом мозолистого тела показало, что чем больше последнее, тем меньше смещение языковых функций в правое полушарие у испытуемых. 

Можно сказать, что при обработке языка мозг стремится «рационально использовать» ресурсы одного полушария — левого. Это приводит к подавлению дополнительного вовлечения правого полушария посредством мозолистого тела. Поэтому чем больше его объём у человека, тем сильнее исключается правое полушарие из обработки языковых функций, и наоборот. Полученный результат согласуется с теоретической моделью о подавлении активности одного из полушарий через волокна мозолистого тела во время выполнения различных когнитивных заданий.

Полученные выводы стали возможны благодаря авторскому дизайну исследования и использованию продвинутых методов обработки данных нейровизуализации. Обычно мозговую латерализацию языка довольно трудно надежно измерить из-за того, что типичные речевые задания, использованные в предыдущих исследованиях (называние рисунков, подбор слов на определённую букву, прослушивание речи), вызывают активацию только в некоторых частях мозговых структур, отвечающих за языковые функции. В связи с этим мы разработали уникальное речевое задание для функциональной МРТ — на заканчивание предложений, — которое надежно активирует все языковые области мозга.

Важно добавить, что для реконструкции мозолистого тела по МРТ-данным учёные применили продвинутый метод трактографии, основанный на сферической деконволюции. Он позволяет моделировать множественные направления волокон внутри минимальной единицы объёма — воксела (трёхмерного пикселя) и из-за этого лучше реконструирует пересечения разнонаправленных волокон, чем традиционная диффузионно-тензорная модель. Метод демонстрирует большую надёжность в сравнении с традиционно  используемой диффузионно-тензорной трактографией.


IQ

Автор текста: Анастасия Лобанова

22 декабря, 2022 г.

Нейронауки

ПОЛУШАРИЕ МОЗГА определение | Кембриджский словарь английского языка

Во время сна на краю группы кряква держит одно полушарие мозга бодрствующим, а соответствующий глаз открытым и направленным от других птиц к потенциальной угрозе.

Из Phys.Org