Методы исследования функциональной асимметрии мозга

Исследование вариантов межполушарной асимметрии у здоровых людей помогает нейропсихологам (и в целом клиническим психологам) более глубоко узнать закономерности мозговой организации психических функций у здоровых лиц, точнее представить диапазон разброса различных показателей, характеризующих психические процессы.

Не следует забывать и о клиническом аспекте проблемы межполушарной асимметрии: для успешной диагностики и реабилитации больных с локальными поражениями мозга необходимо знать об индивидуальных особенностях межполушарной асимметрии у конкретного больного и их возможных перестройках вследствие развития патологического процесса и в ходе реабилитации.

Следует помнить, что чаще всего исследователи используют различные проявления (симптомы) асимметрии мозговых процессов, называя их методами исследований межполушарной асимметрии, хотя связь каждого показателя с функциональной асимметрией мозга неоднозначна.

Так, Балашова и Ковязина выделяют методы выявления асимметрий в двигательной, слуховой, зрительной, тактильной сферах, то есть по тем сенсорным модальностям, на исследование которых данные методы направлены как методы исследования межполушарной асимметрии.

Наиболее разработаны методики исследования функциональной асимметрии в двигательной сфере, наименее — в тактильной.

Каждая конкретная форма межполушарной асимметрии характеризуется определенной степенью, мерой. Учитывая количественные показатели, можно говорить о сильной или слабой асимметрии (моторной или сенсорной).

Для точной характеристики степени выраженности той или иной асимметрии некоторые исследователи пользуются таким показателем, как коэффициент асимметрии. Поэтому парциальные (частичные) характеристики асимметрии должны быть дополнены количественными данными.

Относительно показателей первой категории теперь уже достаточно убедительно показано, что асимметрии и предпочтения, т. е. различные признаки правшества и скрытого левшества, для суждения о доминантности по речи левого полушария не является надежными и вряд ли валидными. Поскольку это важно не только для афазиологии, поиск более объективных методов продолжается.

Существуют и более современные физиологические методы, применяемые в лабораторных исследованиях.

Этот метод используется для картирования различных органов, в том числе и полушарий мозга. С помощью МРТ выявлены такие асимметрии, как сдвиг Яковлева (petalia — асимметричные следы на передней и затылочной части внутренней поверхности основания черепа).

Асимметрия planum temporale (PT) в верхней задней части височной доли (верхняя височная извилина, верхняя височная борозда) — значительно больше в левом полушарии у правшей и многих левшей.

Метод основывается на том, что мозговой кровоток и активность нейронов мозга связаны между собой. Когда область мозга активна, приток крови к этой области увеличивается.

Также изменяются относительные концентрации кислорода в крови в области активации. Эти изменения и фиксируются томографом, в результате чего получаются «снимки» активности мозга.

Функциональная транскраниальная ультразвуковая допплерография (Functional Transcranial Doppler Sonography).

Одним из современных аппаратурных методов изучения функциональной асимметрии является метод транскраниальной ультразвуковой допплерографии (ФТКУЗДГ). Это сравнительно недорогой, неинвазивный и безболезненный метод оценки скорости кровотока (СК) в разных зонах мозга в ходе выполнения различных задач.

В последние десятилетия ФТКУЗДГ в сочетании с разными видами когнитивных нагрузок активно используется в исследовательских и прикладных целях для определения функциональной специализации полушарий.

Каждая сонная артерия снабжает кровью лишь одно полушарие, поэтому с током крови снотворное (амитал натрия) подавляет активность одного полушария.

Испытуемый лежит на спине с приподнятыми руками и считает вслух. После введения препарата в сонную артерию контралатеральная рука опускается. При попадании амитала в речевое полушарие наступает пауза, которая в зависимости от введенной дозы длится 3–5 минут.

В противоположном случае задержка речи длится всего несколько секунд и иногда появляется даже речевая расторможенность: больной говорит быстро и много.

Поочередная кратковременная инактивация полушарий головного мозга позволяет определить функциональные состояния каждого полушария и исследовать изолированную работу второго полушария.

Большинство вышеописанных методов выявления функциональной асимметрии полушарий применяются в клинических и лабораторных исследованиях и малопригодны для исследования больших групп здоровых испытуемых, и особенно детей. Поэтому уже многие годы применяется достаточно надежный и удобный метод дихотического прослушивания.

Тот факт, что асимметрия воспроизведения в дихотических тестах связана с доминантностью полушарий по речи, был установлен в работе Д. Кимуры. Больные, у которых латерализация речевых функций была установлена по методу Вада, прослушивали набор речевых дихотических серий — предъявлялись цифры.

Оказалось, что латеральный эффект прямо зависит от доминантности полушарий в речевых процессах: лучше узнаются и воспроизводятся слова, предъявленные в ухо, контралатеральное доминантному полушарию.

Таким образом испытуемый слышит одновременно два различных слова: одно правым ухом, другое левым. Они подаются сериями.

Испытуемого просят прислушиваться к обоим каналам и после каждой серии (в перерывах между сериями) устно воспроизводить в свободном порядке все, что запомнил.

По результатам воспроизведения дихотических серий вычисляется коэффициент правого уха (Кпу) по формуле:

где П — общее количество правильно воспроизведенных стимулов из тех, что были предъявлены справа; Л — соответственно слева.

Б. С. Котик предложила также учитывать количество и характер ошибок и относительное превалирование правильно воспроизведенных единиц над ошибочными, которое получило название коэффициента эффективности:

По меткому выражению А. Р. Лурии, Кпу, Кэ и Пр в совокупности определяют «дихотический синдром».

Качество воспроизведения как важный показатель теперь отмечается разными авторами. Так, в исследовании большой группы здоровых испытуемых (1839 человек разного пола, возраста и с разными предпочтениями в моторных функциях) было показано, что качество (точность) воспроизведения слов при дихотическом прослушивании коррелирует со степенью асимметрии — чем выше асимметрия (независимо от стороны), тем точнее воспроизведение.

Аналогичную процедуру можно проводить и с неречевыми стимулами, например с бытовыми и природными шумами. Есть также вариант нотного дихотического прослушивания.

Результаты дихотического прослушивания зависят от возраста, от индивидуальных особенностей мозговой организации слуховых функций, от стороны мозгового поражения.

Так, в нейропсихиатрическом исследовании латерализации слуховых галлюцинаций (у больных шизофренией правшей) было показано, что чем выше частота галлюцинаций, тем хуже воспринимаются стимулы справа, что, по мнению исследователей, свидетельствует о проблемной переработке слухоречевых стимулов в левой височной области.

Поскольку этот метод до сих пор широко используется в различных исследованиях, исследователь Рене Вестерхаузен из Норвегии провел глубокий анализ публикаций, начиная с первых публикаций Дорин Кимуры (Kimura, 1961) до 2019 года.

Определяя факторы, которые потенциально могут влиять нарезультаты  исследований, автор предлагает основу для оценки прошлых исследований и понимания противоречий в результатах прошлых исследований.

Автор предлагает оптимизировать стимульный материал и процедуры тестирования, чтобы свести к минимуму возможные источники разных ошибок и повысить надежность измерений и валидность интерпретаций для будущих обзоров литературы и метаанализов.

Обычно эффект правого уха в дихотических тестах и эффект правого полуполя при восприятии тахистоскопически предъявленных речевых стимулов признается в качестве доказательства доминантности левого полушария по речи, однако тщательный анализ инструкций и стимульных характеристик позволяет добиться противоположных результатов при слуховом и зрительном предъявлении языковых задач.

Результаты fMRI подтверждают, что при использовании определенных зрительных речевых задач можно выявить активацию правого полушария.

Можно предположить, что эти зрительные и слуховые языковые задачи требуют разных когнитивных стратегий.

Транскраниальная магнитная стимуляция (TMC) (Transcranial Magnetic Stimulation) — метод, позволяющий неинвазивно стимулировать кору головного мозга при помощи коротких магнитных импульсов.

Исследование ингибиторных процессов мозга при помощи ТМС является возможным благодаря способности ТМС возбуждать ингибиторные нейроны коры.

Также как и транскраниальная электрическая стимуляция, ТМС иногда сопряжена с болевыми ощущениями и поэтому должна применяться с осторожностью.

Метаанализ результатов исследований с применением (различных по электромагнитным показателям) ТМС для стимуляции недоминантного по речи полушария в зонах, симметричных зонам, пораженным инсультом, свидетельствует об эффективности такого подхода для стимуляции восстановительного обучения при афазии. Это еще раз демонстрирует взаимосвязь симметричных зон обоих полушарий в речевых процессах.

В рамках исследования влияния ТМС на слуховое восприятие было показано, что как при односторонней (левой или правой), так при двусторонней стимуляция слуховой коры проявляется эффект правого уха при дихотическом прослушивании.

Однако при двусторонней стимуляции Кпу усиливается, что позволяет авторам предлагать продолжение исследований для возможного применения этого метода для реабилитации слухового восприятия при восстановлении речевых нарушений.