Асимметрия головного мозга и ее проявление в спорте

    Введение

    Человеческий  мозг – это самая сложная из живых структур во Вселенной. Мозг битком набит миллиардами нервных клеток, каждая из которых – это «передающее устройство», соединенное многими милями живых проводов с тысячами заранее определенных «слушателей». Мы называем весь этот комплекс структур нервной системой. Ученые, целиком посвятившие себя познанию того, как «работает» мозг (независимо от того, что подразумевается под словом «работает»), считают, что они сталкиваются здесь с наиболее трудным вопросом: почему и как люди делают то, что они делают? За последние двадцать лет изучение организации и деятельности мозга продвигалось ускоренными темпами. В прошедшее десятилетие удалось найти методы, с помощью которых можно выявлять взаимоотношения между различными частями этого органа. Начали  выясняться и некоторые из главных механизмов, регулирующих активность мыслящего мозга. Поскольку в таких исследованиях участвовало множество ученых, исходивших из сходных концепций, результаты каждого из них оказывались полезными и для других, и это обеспечивало быстрый прогресс.

      Обширная область исследований получила название нейронауки, т.е. науки о нервной системе. Этот термин был введен в конце 1960-х годов американским биологом Фрэнсисом Шмиттом. Специалисты в этой области пытаются проникнуть в молекулярные, клеточные и межклеточные процессы, с которыми связано взаимодействие мозга с  внутренней или внешней по отношению к телу средой.

    В данной работе речь пойдет об асимметрии головного мозга и ее проявлении в спорте.

    Глава I Асимметрия головного мозга

    Современные представления о функционировании целостного мозга определяют его  как динамичную систему, способную  к функциональным перестройкам своей  текущей деятельности. Функциональные перестройки задают уровни приоритетов  и веса связей между мозговыми  структурами, вовлеченными в текущую  деятельность, таким образом, чтобы  наиболее результативно, с точки  зрения мотивации, и наиболее минимизировано – в плане энергетических затрат – реализовать текущую деятельность. Возможности для этого заложены в свойствах мозга сочетать жестко закрепленные и пластичные формы  структурной организации и функциональной активности. В результате при нормальном развитии организма в процессе взаимодействия с внешним миром складывается определенный тип внутримозговых и  межполушарных взаимодействий, что, в свою очередь, формирует определенный тип функциональной асимметрии мозга. Такой нормальный тип функциональной асимметрии мозга (генетически предопределенный) характеризуется у человека формированием  доминирования правой руки, правого  глаза, доминированием левого полушария  при восприятии вербальной информации, а правого полушария – в обслуживании рассудочной деятельности и т.д. Такой видовой (для человека) профиль функциональной асимметрии мозга исследован достаточно подробно.

    Физическая  симметрия мозга не означает, что  правая и левая стороны равноценны во всех отношениях.        Достаточно обратить внимание на действия ваших двух рук, чтобы увидеть  начальные признаки функциональной асимметрии. Лишь очень немногие люди одинаково владеют обеими руками; большинство же имеют ведущую  руку. Во многих случаях на основании  того, какая рука является ведущей, можно многое предсказать относительно организации высших психических  функций. Например, у правшей почти  всегда то полушарие, которое управляет  ведущей рукой, контролирует также  и речь. Различия в способности  двух рук отражают только один из аспектов в асимметрии функций двух полушарий  мозга. В последние годы были накоплены  многочисленные данные, свидетельствующие  о том, что левый и правый мозг не идентичны по своим возможностям и организации. Есть основания полагать, что сложные психические функции  распределены между левым и правым мозгом.

    1.1. Теории происхождения  асимметрии

    У человека, как и у многих животных, большинство органов парные: две  руки, две ноги, два глаза, два  уха, две почки, два полушария  мозга. Парность органов не означает их одинаковое функционирование. Мы знаем, какая рука у нас ведущая –  выполняет наиболее сложные, тонкие операции. У большинства людей  – это правая рука. Мы едим, шьем,  пишем, рисуем правой рукой. Среди людей -  правшей, использующих для точных действий правую руку,  90%, тогда как  левши составляют в среднем 10%.

    Левши всех рас и культур в прошлом  и настоящем находились в меньшинстве  среди праворукого окружения. При изучении вопроса о происхождении левшества выделились три основных направления: "генетическое", "культурное" и "патологическое".

    Начиная с 1871 г., когда В.Огль установил высокую  частоту семейного левшества  среди леворуких испытуемых, обсуждается  модель генетического детерминирования леворукости. Постулировался факт наследования левшества, а Ф.Рамалей сформулировал  правило о подчиненности леворукости  рецессивному распределению по Менделю.

    В настоящее время наибольшее распространение  получили две генетические модели. Согласно М.Аннетт асимметрия мозга  определяется присутствием одного гена, который был назван ею фактором "правого  сдвига". Если данный фактор имеется  у индивидуума, последний предрасположен быть правшой. Если фактор отсутствует, человек может быть либо левшой, либо правшой в зависимости от случайных обстоятельств. При этом большое значение придается повреждениям мозга в пренатальном и раннем постнатальном периоде, которые могут повлиять на фенотипическую реализацию фактора "правого сдвига".

    На  вероятность не генетической, а цитоплазматической закодированности асимметрии указывает  С.Морган (1978), выдвигая концепцию, согласно которой и мозговая латерализация, и мануальное предпочтение рассматриваются  в широком общебиологическом  аспекте. Предполагается, что развитие мозга находится под влиянием лево-правого градиента, а это  приводит к более раннему и  быстрому созреванию в онтогенезе левого полушария, которое при этом оказывает  тормозящее влияние на правое - в  результате возникает доминирование  левого полушария по речи и праворукость.

    С "генетическим" направлением непосредственно  сочетаются исследования, связанные  с выявлением анатомических, физиологических  и морфологических стигматов, свойственных правшам и левшам (Gershwind, 1984; Galaburda et al., 1978; Levine, Welch, 1989, Cornish, 1996). Показано, что у правшей сильвиева борозда  справа расположена выше левой, в  то время, как у 71% левшей правая и  левая борозды примерно симметричны. У правшей отмечается больший  диаметр внутренней сонной артерии  слева и выше давление в ней, чем  в правой, а у левшей - обратная картина. Аналогичная диссоциация  выявляется у правшей и левшей при изучении средней мозговой артерии. Гипотеза Н.Гершвинда и А.Галабурды  также предполагает эндокринное  влияние на формирование различий в  строении мозга мужчин и женщин. Известна теория Ф.Превика, согласно которой  церебральная латерализация у человека формируется при асимметричном  пренатальном развитии системы внутреннего  уха и лабиринта.

    Существует  и генетико-культурная гипотеза функциональной асимметрии. Английский ученый из Кембриджа  К.Лэлэнд и его коллеги считают, что левшество является в равной степени генетически и культурологически обусловленным. Альтернативными "генетическим" представляются гипотезы возникновения межполушарной асимметрии, базирующиеся на признании детерминирующей роли культурных условий в формировании рукости. "Культурно-социальные" концепции рассматривают правшество-левшество как следствие социального воспитания, опыта, условий жизни.

    Наряду  с представленными выше теориями, широко распространены представления  о патологическом происхождении  левшества. Крайней точки зрения придерживается П.Бэкан (1973), который  утверждает, что любое проявление леворукости есть следствие родовой  травмы. По мнению А.П.Чуприкова (1975), изменение  моторного доминирования является одним из объективных доказательств врожденной энцефалопатии. В подтверждение приводятся факты увеличения левшей среди близнецов, особенности пренатального развития которых предполагают риск внутриутробной гипоксии мозга. В пользу этого подхода говорят и результаты проб Вада, согласно которым повреждение левого полушария на ранних этапах онтогенеза может привести к смене ведущей руки и доминантного по речи полушария.

    Изучение  вопроса о происхождении латеральности  продолжается. Обилие фактов, подчас противоречащих друг другу, показывает, что каждая из теорий функциональной межполушарной  асимметрии мозга требует дальнейшего  обоснования. Вместе с тем очевидно, что основополагающие принципы вышеперечисленных  подходов составляют базу для будущего системного исследования, необходимость  которого вытекает из множества проблем  и вопросов, оставшихся открытыми.

    1.2. Аспекты асимметрии

    Можно описать многие аспекты асимметрии головного мозга, но не все еще  получили точного биологического объяснения. Возможно даже, что некоторые стороны  этих процессов вообще еще не выявлены.

    Переработкой  зрительной информации занята значительная часть нашего мозга, но насколько  велика эта часть, ученые затрудняются сказать даже приблизительно. Мы знаем, что у нас два глаза, но мы почти  всегда видим только один внешний  мир. Эта способность объединять информацию, идущую от обоих глаз, основана на двух важнейших свойствах зрительной системы. Во-первых, движения наших  глаз, когда мы осматриваем ими  окружающее, сложным образом строго скоординированы. Если вы, глядя на острый край какого-нибудь предмета, легонько надавите сбоку на глазное яблоко, то в этот миг увидите оба изображения, из которых складывается одно. Для  слияния изображений особенно важны  нейроны верхних бугорков четверохолмия. Эти клетки лучше реагируют на движущиеся раздражители.

    Во-вторых, проекции видимого мира на сетчатки обоих  глаз отображаются в виде двух почти идентичных проекций, которые затем объединяются межкорковыми связями каким-то еще не вполне понятным образом. Ученым, однако, известно, что, по крайней мере, на уровне коленчатого тела и поля 17 благодаря довольно сложной системе проводящих путей зрительная информация от каждого из двух глаз остается пространственно обособленной.

    Зрительные  пути правого и левого глаза могут  служить наглядной иллюстрацией параллельных цепей. Зрительная информация от рецепторных клеток сетчатки каждого глаза идет практически параллельными путями до зрительной коры. Наши два глаза с удвоенными зрительными путями не просто «уравновешивают» лицо или обеспечивают резерв на случай выхода из строя одного глаза. Они работают сообща для достижения суммарного эффекта. Разница в положении глаз обусловливает незначительные различия в идущей параллельными путями зрительной информации, а это в свою очередь позволяет нам видеть предметы в трех измерениях. Когда эта информация объединяется в зрительных интеграционных центрах коры, мы видим один трехмерный мир.

    Деятельность  других параллельных путей тоже обогащает  наше зрительное восприятие. Различные аспекты информации, получаемой от каждого глаза, передаются по трем параллельным каналам. Информация о специфике образа (распознавание «точек») поступает через латеральное коленчатое тело в первичную зрительную кору. Информация, касающаяся движения, по различным аксонам направляется от сетчатки к верхним бугоркам четверохолмия и к полю зрительной коры. Сигналы об уровне рассеянного света идут в супрахиазменные ядра. Вся эта информация, передаваемая по различным, но параллельным путям, в конце концов вновь объединяется в интегрирующих сетях коры и воссоздает полную картину того, что мы видим .

    1.3. Специализация левого и правого полушарий

    Мнения  исследователей относительно компетенции  двух полушарий при решении разных задач в основном сходны, гораздо  меньше согласия достигнуто по вопросу  о природе фундаментальных характеристик, определяющих межполушарные различия.

    В настоящее время утвердилось  мнение, что левое полушарие доминирует в формальных лингвистических операциях, включая речь, синтаксический анализ и фонетическое представление. Правое полушарие у больных с расщепленным мозгом проявляет почти полную неспособность  к активной речи, не может различать  времена глагола, множественное  и единственное число, правильно  понимать предложения со сложным  синтаксисом или требующие значительной нагрузки на кратковременную вербальную память, неспособно к фонетическому  представлению. Однако оно узнает звучащее слово и хорошо улавливает ассоциативные  значения отдельных произносимых (или  написанных) слов, что свойственно  также многим видам птиц и млекопитающих. Уникальные особенности левого полушария  у человека включают высокоразвитое программирование артикуляционного аппарата и обладание тонкими программами  различения временных последовательностей  фонетических элементов и причинно-следственных связей, выражаемых синтаксическими  средствами.

    Нарушение способности к чтению и письму (дислексии) связывают с анатомическим  аномалиями левого полушария. Однако степень  проявления и частота дислексий  могут зависеть от языка, на котором  человек учится читать. Так, среди  населения стран Запада число  дислектиков составляет 1-3% населения, в Японии их число в 10 раз меньше. В японском языке используется два  вида письма: кана, где символы соответствуют  слогам, и кандзи, где символами  служат иероглифы, отображающие не звуки, а понятия или предметы. При  поражении левого полушария мозга  вследствие инсульта, японские больные  сохраняли способность читать слова  на кандзи, но теряли возможность читать на кана. Данные факты подтверждают возможность локализации зрительно-пространственного восприятия правой половиной мозга.  Известно, что некоторые американские дети, страдающие дислексией, успешно обучились читать по-английски, представленном в виде китайских иероглифов.