Локализация функций в коре головного мозга

Исследование структуры переднего мозга, естественно, не могло быть оторвано от изучения функционального значения отдельных областей коры. Проблема локализации функций в коре больших полушарий давно являлась одним из сложнейших разделов в научном естествознании. Во второй половине XIX в. было открыто клеточное строение организма, получила полное подтверждение эволюционная теория в известных трудах Ч. Дарвина, Д. И. Менделеевым была открыта периодическая таблица химических элементов, а наука о мозге не сделала сколько-нибудь существенных сдвигов вперед. Характеризуя именно этот период, И. П. Павлов говорил: " Неудержимый со времен Галилея ход естествознания заметно приостанавливается перед высшим отделом мозга, или, вообще говоря, перед органом сложнейших отношений животных к внешнему миру". Спорным являлся вопрос об особенностях работы мозга.

Как работает мозг? Имеются ли в его строении отдельные пункты, центры, избирательно управляющие отдельными функциями, или весь мозг в целом принимает участие в регуляции различных функций, и особенно психических?

Еще в 1825 г. французский ученый Ж. Галль предположил, что вся мозговая кора покрыта многочисленными центрами, которые управляют различными психическими способностями. Хорошее развитие отдельных способностей (например, математических) обусловливается, по Галлю, усиленным развитием корковой массы в определенном центре. Это приводит к выбуханию, неровностям на поверхности черепа, возникающим в результате давления определенных участков коры на внутренние стенки костей черепа (отсюда выражение – «математические шишки»). Учение Галля (френология) не было подтверждено соответствующими научными исследованиями и вскоре было отвергнуто. Противоположные взгляды по вопросу о локализации функций высказывали М. Флуранс, Ф. Мажанди и др., которые считали, что кора функционирует как единое целое в каждом акте и специальных локальных центров нет. Подобные взгляды, утверждавшие эквипотенциальное (равнозначное) значение всех отделов коры, также не были правильными.

Последующие исследования установили особое значение моторного центра речи, опровергли мнение противников локализации. Выводы П. Брока строились на сопоставлении клинических наблюдений над больными афазией с последующими патологоанатомическими данными посмертного вскрытия мозга. Это открытие послужило началом развития учения о локализации функций. Дальнейшие классические эксперименты, проведенные по методу раздражения и экстирпации О. Фричем и Е. Гитцигом, а позже Г. Мунком, внесли много ценного в учение о локализации функций в коре больших полушарий. Эти исследователи, раздражая электрическим током, а также удаляя или разрушая определенные участки коры, наблюдали, какие изменения происходят в дальнейшем поведении животного. В результате таких экспериментов ими было установлено наличие двигательных центров в коре лобной доли. Последующие опыты Г. Мунка, Д. Ферриери, позже В. М. Бехтерева установили наличие в коре не только двигательных, но и слуховых, зрительных, обонятельных, вкусовых центров общей чувствительности. В этот период П. Флексиг отмечает значение лобных и нижнетеменных долей в психических процессах. К. Вернике указал на связь задней части верхней височной извилины с рецептивной функцией речи (сенсорный центр речи). Г. Липман выявил роль теменной доли в функциях праксиса.

Таким образом, постепенно было установлено, что кора мозга не является эквипотенциальной (равнозначной) в отношении локализации отдельных функций. Исследования того времени показывали, что в лобной доле находится двигательный центр, управляющий движениями скелетной мускулатуры и движениями речевых органов, а также локализованы центры психических процессов (" верховные" центры). Теменная доля тесно связывалась с регуляцией различных процессов общей чувствительности. В височной доле определяли центр слуха и центр понимания речи (сенсорный центр), в затылочной – центр зрения, в крючковидной извилине, на внутренней поверхности мозгового полушария, – центр обоняния; спорной являлась локализация вкусового центра, местонахождение которого относили к оперкулярной области лобной доли.

Несмотря на правильную тенденцию, наметившуюся в исследованиях по изучению функционального значения отдельных областей мозга в общей целостной деятельности коры, все лее существовал ряд противоречий, создавались различные направления, причем одна группа ученых больше держалась локалистического направления, придавая различным участкам коры строго определенную функциональную значимость. В этом смысле они описывали и различные центры психических процессов (центры внимания, памяти-, воли, характера и т. д. ), приурочивая их к определенным участкам мозга. В подобном аспекте рассмотрения, как это указывает А. Г. Иванов-Смоленский, действовал принцип анатомо-психологических корреляций, т. е. тому или иному анатомическому участку коры приписывалось выполнение определенных психических функций, при этом совершенно исключалось физиологическое звено.

Особенно узким локализационизмом отличались работы немецкого ученого К. Клейста.

Другая группа исследователей стояла на несколько иных позициях, придавая большее значение целостным реакциям коры, нежели локальным признакам. Позже это нашло отражение в работах К. Лешли, который считал, что локальный признак имеет второстепенное значение, а расстройство функции связано с количественным моментом (размеры пораженной массы мозга). К. Гольдштейн подчеркивал важность тех перестроек, которые возникают во всей остальной коре при поражении отдельного участка, что резко изменяет характер корковых функций.

Таким образом, рассмотрение в историческом аспекте развития учения о локализации функций показывает, что в основном существовали два направления, явно противоречащие друг другу.

В чем причины неудовлетворительного решения вопроса о локализации функций в коре больших полушарий на прошлых этапах развития науки? Где источник тех постоянных противоречий, которые возникали у представителей разных направлений? Не говоря уже о том, что этот вопрос вообще представлял большую сложность, существовали определенные причины, которые задерживали успешное разрешение этой проблемы. Прежде всего, в работах старых авторов отсутствовал определенный методологический принцип, на основе которого можно было бы строго научно трактовать наблюдаемые факты. Отсутствие диалектического подхода приводило к неразрешимым противоречиям при постановке указанной проблемы. Рассмотрение этой проблемы на основе диалектического метода, в котором подчеркиваются взаимосвязь и взаимообусловленность различных процессов, протекающих в организме, в корне устраняет эти кажущиеся противоречия. Локализованная работа отдельных участков мозга вовсе не должна противостоять целостным реакциям коры, это лишь противоположные стороны единого процесса мозговой деятельности. Второй причиной, затруднявшей разрешение этой проблемы, являлось слабое развитие в тот период научных исследований в области физиологии мозга.

Исключительное значение приобретают работы русских Ученых И. М. Сеченова, открывшего рефлекторный принцип в работе головного мозга, и И. П. Павлова, установившего определенные закономерности протекания нервных процессов в коре больших полушарий в норме и патологии. Эти великие открытия выдвинули русских ученых в области естествознания в передовые ряды деятелей мировой науки.

Созданное И. П. Павловым учение о физиологической деятельности мозга углубило работу невропатологов и психиатров в клинике. В частности, благодаря трудам И. П. Павлова проблема локализации функций в коре больших полушарий получила новое освещение. Был сделан крупный шаг вперед на пути развития этой проблемы.

В настоящее время работами А. Р. Лурия и его школы доказано, что каждая область коры головного мозга выполняет определенную функцию и имеет особенности анатомического строения и физиологического характера.

Современное представление о локализации функций в коре головного мозга связано с работами А. Р. Лурия, Г. И. Полякова и их школы.

Сопоставляя анатомические, физиологические и клинические наблюдения о значении долей мозга и выделенных в них полей, наука доказала их различия и раскрыла их особенности. Так, в каждой доле имеются первичные, вторичные и третичные поля. Особенностью первичных полей является структурная и функциональная организация соматотопической проекции, при которой отдельные точки периферии (кожной поверхности, скелетной мускулатуры, сетчатки глаза, слуховых клеток) проецируются в строго ограниченные соответствующие участки первичных полей коры головного мозга. Первичные поля непосредственно связаны с периферией, в них либо начинается путь (пирамидный путь от лобной области коры), либо заканчивается (зрительный путь в затылочной доле, слуховой путь в височной доле, путь общей и глубокой чувствительности – в теменной доле мозга).

В передней и задней центральной извилине на наружной поверхности мозга находится большой участок для представительства лицевой и артикуляционной мускулатуры, несколько выше (средняя треть извилины) располагаются участки мозговой коры, представляющие интересы руки и особенно пальцев рук. На самой вершине извилины на переходе на внутреннюю поверхность мозга располагаются представительства нижних конечностей. Такое расположение двигательных и чувствительных отделов в передней и задней центральной извилине указывает на значимость для человека артикуляционной моторики и ручной умелости. Нижние конечности, менее значимые для человека, сдвинуты на внутреннюю поверхность коры.

Вторичные поля, надстраиваясь над первичными, выполняют сложную интегративную функцию в организации двигательных актов, таких, как повороты головы и глаз, головы и всего тела, хватательные движения руки, переключения в общей и артикуляционной мускулатуре.

Наибольшее значение в речевой функции имеют третичные поля доминантного полушария мозга. Получая мощные импульсы от всех отделов коры головного мозга и нижележащих отделов, третичные поля коры играют важную роль в регуляции состояний активности, приводя их в соответствие с формулируемыми замыслами и намерениями. Наряду с регуляцией состояния активности, префронтальные области мозга принимают участие в формировании поведения человека. Темп роста префронтальных площадей мозга усиливается к 3-4 годам и к 8 годам, что соответствует критическим периодам развития нервной системы.

Нижние отделы лобной коры связаны с формированием лексических и грамматических структур. Регуляция сознательной деятельности человека совершается при участии речи, психические процессы формируются и протекают на основе речевой деятельности, которая на ранних ступенях развития носит развернутый характер, а затем все более сокращается, переходя во внутреннюю речь, поэтому программирующее, регулирующее и контролирующее влияние лобных долей тесно связано с речевой функцией. Лобные доли человека принимают самое непосредственное участие в экстренном повышении активности, сопровождающем всякую сознательную деятельность.

В заключение необходимо отметить тесную связь трех функциональных блоков, обусловливающих формирование сложной саморегулирующейся системы, называемой рефлекторным кольцом. Каждое ее звено включает афферентные и эфферентные компоненты и определяет характер психической деятельности (А. Р. Лурия, А. Н. Леонтьев).