Язык и мозг. Нейробиология раскрывает главную тайну человека

Воробей Инна

Подтверждения тому, что в языке первая скрипка – левое полушарие, пришли от пациентов с рассечённым мозгом. В англоязычной литературе их называют сплит-пациентами. В 50—60-е годы при тяжёлых формах эпилепсии пациентам перерезали мозолистое тело. После этого эпилептические припадки ослабевали или прекращались. Американский нейропсихолог Роджер Сперри, проведя ряд экспериментов с такими пациентами, заключил, что полушария мозга выполняют разные задачи. В 1981 году он получил Нобелевскую премию по физиологии за открытие функциональной специализации полушарий головного мозга.

Однако у пациентов после перерезания мозолистого тела было уже как бы два мозга, каждый из которых контролировал свою – противоположную – половину тела. Левое полушарие – правую, а правое – левую. Чтобы проверить, какое полушарие отвечает за речь,

пациентам показывали цифры, слова или картинки с правой стороны. Они их описывали или повторяли без проблем. Также без проблем они описывали предметы, которые держали в правой руке, но при этом их не видели. Сделать то же самое, но с предметами с левой строны, они не могли. Они для них как бы не существовали. Даже если их вкладывали в левую руку пациента, они не замечали. Вывод: в вопросах речи и языка доминирует левое полушарие.

Но правое полушарие может читать цифры, буквы и короткие слова. В одном эксперименте людям показывали слово, они утверждали, что его не видят. Но при этом правильно выбирали левой рукой картинку или предмет, которые соответствуют этому слову. Если слово было сложным или показывали предложение, то правое полушарие не справлялось с задачей. Одна испытуемая произносила слова, которые видела справа, и писала те, которые видела слева.

Два полушария могут работать по отдельности, у каждого свои языковые способности. В некоторых случаях правое полушарие может взять на себя некоторые функции левого. Однажды Поль Брока при вскрытии одной пациентки не нашёл моторного центра речи – он не развился при созревании мозга. Но несмотря на это женщина могла говорить. К тому же она была левшой.

Почему левое полушарие доминирует в речи? На этот вопрос однозначного ответа пока нет. Может быть, всё дело в анатомии. Например, Сильвиева борозда в левом полушарии длиннее, чем в правом, и немного отличается по форме. Треугольная область в сердце зоны Вернике сразу за слуховой корой – темпоральная плоскость – слева тоже больше, а в некоторых случаях даже в 5 раз. Причину этого видят в способности говорить. Но доказать это пока невозможно. У человекообразных обезьян эта зона тоже больше слева. Вполне возможно, что из-за этих различий между полушариями речь поселилась именно слева. Может быть, это связано с праворукостью. Большинство людей работают правой рукой, а значит, левое полушарие лучше выполняет и контролирует точные мелкие движения. У многих животных право- и леворукость распределены почти поровну.

Анатомия ли определила место языка в мозге, или же язык заставил эти зоны увеличиться, язык поселился слева, потому что мы работаем лучше правой рукой, или же наоброт – что причина, а что следствие, пока неясно.

Нейроны

Мозг состоит из двух основных типов клеток – нейронов и обслуживающих их глиальных клеток. Всю самую важную работу выполняют нейроны. Они обмениваются друг с другом и другими клетками электрическими импульсами. Работа кипит постоянно – они получают и обрабатывают информацию от тела, из окружающего мира, отправляют им свои команды. Даже когда мы спим, они перерабатывают то, что произошло за день, сохраняют нужную информацию, стирают лишнюю, притормаживают одни процессы и ускоряют другие. Звуки, запахи, движения, картинки – всю эту разношёрстную информацию из внешнего мира, а также боль, удовольствие, голод – информация из собственного тела, они понимают как электрические сигналы.

Мозг – маленькая электростанция в голове, постоянно генерирующая электричество. Когда человек бодрствует, мощность его мозга равняется 10–23 Ватт – этого достаточно для работы одной лампочки. Но она обходится нам очень дорого – 20 % всего кислорода, который поступает в организм, забирает мозг.

В отличие от других клеток тела у нейронов есть отростки, которыми они принимают и передают электрические и химические сигналы. Они настолько тесно переплетены и закручены между собой, что учёные в XIX веке не сразу разобрались, из чего состоит мозг – как головной, так и спинной.

В начале XIX века учёные впервые смогли исследовать ткани тела под микроскопом и обнаружили, что они состоят из отдельных клеток. Но было неясно, верно ли это для мозга. В конце XIX века учёные разделились на два противоположных лагеря. Может быть, мозг состоит из «нервной сети» – клетки настолько сливаются друг

с другом, что между ними нет чётких границ, подобно венам и артериям в кровеносной системе. В это верил итальянский невролог и учёный Камилло Гольджи, который придумал новый способ окраски тканей нитратом серебра. Он увидел запутанные переплетения отростков нейронов и посчитал это доказательством своей точки зрения. Испанский врач Сатьяго Рамон-и-Кахаль использовал этот же метод окраски тканей, но разглядел в мозге отдельные клетки, которые общаются друг с другом через места соединений. Эти соединения британский физиолог Чарльз Шеррингтон позже назовёт синапсами. Гольджи и Рамон-и-Кахаль вместе получили в 1906 году Нобелевскую премию за вклад в исследование нервной ткани, но каждый так и остался при своём мнении. И хотя последующие исследования подтверждали правоту Кахаля, только в 50-е годы XX века электронный микроскоп поставил точку в этом споре.

Рис. 5 Строение нейрона. (Автор: ЮкатанDhp1080 (original) – Этот файл является производной работой от: Neuron.svg, CC BY– SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27219745)

Тело нейрона в разрезе напоминает овал, звёздочку, многоугольник или пирамиду. Его размер может быть от 3 до 130 микрометров. Для сравнения толщина человеческого волоса – от 40 до 120 мкм. Обычно нейрон имеет два вида отростков – много коротких и один длинный. Сантьяго Рамон-и-Кахаль в юности мечтал стать художником. Он зарисовывал то, что видел под микроскопом. Возможно, как раз это и помогло ему разглядеть отдельные нейроны, а также их отростки там, где никто их не увидел. Он также заметил, что отростки смотрят в разные стороны. Короткие – наружу и в стороны, а длинные – внутрь мозга. Короткие – это дендриты. Их название происходит от греческого слова dendron – дерево. Как антенны они принимают информацию. Длинные отростки – аксоны – передают её на дальние расстояния. Они могут вырастать до одного метра.

Информация в мозге передаётся электрохимическим путём. Как это работает? Дендриты принимают электрический заряд и отправляют его в вычислительный центр – тело нейрона. Оно решает, какой именно из принятых сигналов пойдёт дальше, а какой нет.

Электрические сигналы бывают как возбуждающими – вызывающие действие, так и тормозными – останавливающие действие. Это зависит от химических веществ, которые один нейрон выбрасывает в синапс – щель между нейронами размером 20–50 нанометров, а другой его ловит своими рецепторами. Сигнал от одной клетки слишком слаб, чтобы вызвать какую-то реакцию в соседе. Одновременно должны загореться 50 или более синапсов. Тело клетки высчитывает, сколько тормозных и возбуждающих сигналов пришли одновременно и откуда. Если количество возбуждающих сигналов превышает количество тормозных, то через аксон проходит команда: Сделай это! Если наоборот: Остановись!

В коре преобладают два основных вида нервных клеток – звёздочки без шипиков и пирамидки с шипиками. Шипики – крошечные мешочки, наросшие на дендритах. Информация зашифрована в спайках – так нейроученые на своём жаргоне называют электрические импульсы. Звёздочки загораются с постоянной частотой. Пирамидки сначала дают быстрый всплеск, потом он замедляется. Ещё возможен ответ быстрыми всплесками, потом пауза, затем снова всплеск [9] .

<

9

Bear M.F., Connors B.W., Paradiso M.A. (2009). Neurowissenschaften: ein grundlegendes Lehrbuch f"ur Biologie, Medizin und Psychologie. Heidelberg: Spektrum Akad. Verl. 980 S. – S. 107–110.