Ученые объяснили, как и почему происходит разделение мозга по полушариям

Фото из открытых источников

У людей существует множество заблуждений относительно того, чем занимаются левое и правое полушария мозга, но один известный аспект этого разделения может быть даже более верным, чем люди думают: мозг не только разделяет визуальное пространственное восприятие — обрабатывая то, что находится слева, в правом полушарии, и то, что находится справа, в левом полушарии, — он использует это в когнитивных целях.

В новом обзоре нейробиологов Массачусетского технологического института объясняется, что известно этой области об этом разделении труда, о компромиссах, которые оно подразумевает, и о том, как мозг в конечном итоге преодолевает этот разрыв.

«Люди слышат все эти мифы о том, что левое полушарие мозга более аналитично, а правое — более артистично, или о том, что у людей преобладает правое полушарие мозга, а не левое; 99% из этого — чепуха», — сказал соавтор исследования профессор Эрл К. Миллер. «Вы думаете всем своим мозгом».

Но когда дело доходит до визуального пространственного восприятия, мозг развил отдельные нейронные ресурсы для правой и левой сторон взгляда даже на более поздних стадиях когнитивной обработки, сказал Миллер. Зачем? Чтобы оптимизировать свои возможности.

«На это есть веская причина», — сказал Миллер, который стал соавтором обзора в журнале Neuropsychologia совместно со Скоттом Бринкэтом. «Способность восприятия ограничена — вы можете воспринять только определенное количество информации за один раз. Если ваша способность полностью сосредоточена на правой стороне взгляда, вы можете пропустить угрозу, приближающуюся слева. Распределение ресурсов между обеими сторонами помогает избежать опасных слепых зон восприятия».

Миллер сказал, что его учили, что мозг аккуратно разделяет свое визуальное восприятие пространства между полушариями, пока информация не достигнет префронтальной коры, где она будет бесшовно смешана. Но эксперименты Миллера и Бринкэта, а также многих других исследователей, накапливали доказательства, чтобы уточнить эту точку зрения за последние 20 лет.

Эти исследования показали, что даже в префронтальной коре нейронное кодирование информации о местонахождении объекта по-прежнему смещено в сторону «контралатерального» полушария, или полушария, противоположного тому, где объект появляется в поле зрения.

«В результате два полушария, по-видимому, функционируют на удивление независимо, даже в отношении таких высокоуровневых когнитивных функций, как внимание и рабочая память», — пишут авторы.

Доказательства очевидны при измерениях мозговых волн, производимых скоординированными сетями нейронов в каждом полушарии. Мощность волны гамма-частоты увеличивается в лобных полушариях мозга, когда они рассматривают визуальные стимулы, которые появляются на контралатеральной стороне.

Между тем, исследования, проводившиеся десятилетиями (включая одно в 1971 году), показали, что люди и животные могут запоминать больше вещей, если их представление разделено между полушариями, а не представлено все на одной стороне. Нейробиологи называют это «двусторонним преимуществом», хотя оно не идеально. Люди не отслеживают несколько вещей, даже если они разделены на обе стороны, а отслеживают только одну вещь на каждой стороне.

Люди также демонстрируют индивидуальные различия в способности восприятия по всему визуальному полю. Миллер основал стартап-компанию SplitSage для измерения этих различий с целью помочь людям с визуально ориентированными сложными задачами улучшить свою производительность.

Примечательно, что исследования, которые Бринкэт и Миллер рассматривают в новой статье, показывают, что разделение смещения между полушариями применимо только к пространственной информации — где что-то находится. Другие характеристики, такие как цвет или форма, обрабатываются обоими полушариями.

Если мозг сохраняет разделение в обработке пространственного зрительного восприятия, даже на этапе распределения внимания и жонглирования объектами в рабочей памяти, почему мы не смущаемся и не удивляемся, когда птица, летящая слева от нас, попадает в правую часть нашего поля зрения? Мы также легко справляемся со случаями, когда наш перемещающийся взгляд перемещает объект из поля зрения одного глаза в поле зрения другого.

«Мы живем в бесшовном мире», — сказал Миллер.

Оказывается, мозг осуществляет «передачу» сигнала от одного полушария к другому примерно так же, как это делают две вышки сотовой связи для вашего телефона, когда вы едете на машине, согласно измерениям нейронной активности в таких исследованиях, как одно, проведенное в 2014 году , и одно, проведенное Бринкэтом и Миллером в 2021 году.

«Когда отслеживаемая цель приближается к зрительной средней линии, полушарие, которое должно получить цель, демонстрирует нарастающую активность задолго до времени пересечения, как будто оно предвосхищает цель», — пишут авторы. «Более того, активность в передающем полушарии остается высокой и после пересечения. Таким образом, в течение секунды или более нейронные сигналы, отражающие цель, распределяются по обоим полушариям. Это как если бы оба полушария держали эстафетную палочку».

Исследования показывают, что, как и в случае с «двусторонним преимуществом», при таком переносе наблюдается небольшое снижение производительности.

Авторы отмечают, что дефицит межполушарной связи или синхронности проявляется при неврологических и психиатрических заболеваниях, включая болезнь Альцгеймера, тревожность, депрессию, шизофрению, обсессивно-компульсивное расстройство и расстройства аутистического спектра. В обзоре Бринкэта и Миллера подчеркивается, что такие нарушения могут влиять на познание.

«Фундаментальное понимание межполушарной обработки в сочетании с вмешательствами, которые можно применить к пациентам-людям, дает надежду на разработку новых методов лечения на сетевом уровне», — резюмировали они.