Стивен Косслин - Два игрока на одном поле мозга

Тем не менее другие исследователи вскоре показали, что пациенты, у которых были повреждены теменные доли, испытывали проблемы с регистрацией пространственных отношений даже тогда, когда эта информация не имела ничего общего с руководством движениями; например, им было трудно распознать, какой из объектов находится слева относительно другого [14] S. M. Kosslyn. You Can Play 20 Questions with Nature and Win: Categorical Versus Coordinate Spatial Relations as a Case Study // Neuropsychologia 44 (2006). P. 1519-1523. .

Это не означает, что Гудейл и Милнер ошибались — система верхнего мозга действительно играет важную роль в управлении движениями — но их точка зрения была слишком ограничена; система верхнего мозга не только контролирует движения, но и занимается массой других вещей (в том числе указывает местоположение объектов). Она задействуется в обработке пространственной информации в более общем смысле, а не только когда эта информация используется для направления движения.

Ограничения позиции Гудейла и Милнера подчеркивают проблему, связанную как с различением функций что/где, так и с различением что/как, и эта проблема аналогична проблеме, которая свойственна модели левого/правого полушария мозга: они обе полагаются на простые дихотомии. Мозг чересчур сложен, и простое бинарное разделение рискует увести нас слишком далеко от реальности, когда мы пытаемся охарактеризовать то, что делают большие участки мозга.

Объяснение, основанное на разделении реальности на черное и белое, не может не быть упрощенным. Мозг обрабатывает информацию — и любая попытка характеристики его функций должна указывать на конкретную систему, которая занимается обработкой информации.

Единственная серьезная попытка охарактеризовать многочисленные аспекты обработки информации в системах верхнего и нижнего мозга была предпринята Грегуаром Борстом, Уильямом Томпсоном и Стивеном в 2011 году в масштабном анализе нейрологической литературы, опубликованном в журнале American Psychologist [15] G. Borst, W. L. Thompson, and S. M. Kosslyn. Understanding the Dorsal and Ventral Systems of the Human Cerebral Cortex: Beyond Dichotomies // American Psychologist 66, no. 7 (2011). P. 624-632. . Эта команда провела метаанализ, который охватил результаты многих предыдущих исследований, ища общие для них закономерности.

Реализация проекта заставила ученых покопаться в научной литературе, чтобы отобрать исследования для анализа трех типов: те, в которых особо упоминаются функции верхней и нижней частей коры мозга и описывается влияние повреждений этих отделов на человеческое поведение и интеллект; исследования, где испытуемым давали определенные задачи, при выполнении которых активируется кора (и это фиксировалось методами нейровизуализации); и исследования, где применялась транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). ТМС направляет сильные магнитные импульсы к определенному участку мозга, что сказывается на функционировании нейронов на этом участке (как правило, подавляет их активность). Ученые нашли более 100 подходящих опубликованных исследований и провели их обобщающий метаанализ.

Результаты метаанализа были ясны. Оказалось, что активацию участков верхней коры предсказывают четыре условия: (1) отсутствие необходимости распознавания формы; (2) необходимость оценки пространственных отношений (например, надо решить, какой из двух объектов ближе к третьему объекту); (3) необходимость установления последовательности (как при планировании); и (4) необходимость обнаружения движения. И три условия были связаны с областями нижней коры: (1) задействование параллельной обработки (когда два или более процессов происходят одновременно, например, объект требуется сравнить со множеством других, удерживаемых в памяти); (2) отсутствует необходимость в установлении пространственных отношений; (3) отсутствует необходимость в учете последовательности.

Однако этот первый метаанализ не обнаружил, что система нижнего мозга была задействована, когда участникам необходимо было классифицировать стимулы (например, когда испытуемый должен распознать и назвать объект). Почему нет? Внимательный анализ отобранных исследований обеспечил объяснение: в некоторых исследованиях ставилась не задача классификации форм (функция системы нижнего мозга), а задача классификации информации о положении в пространстве (например, задача определить, находится ли объект слева или справа от другого), а это функция системы верхнего мозга.

Метаанализ был проведен снова без включения результатов исследований, которые требовали от участников классифицировать информацию о положении в пространстве, и это позволило добиться ожидаемого результата: система нижнего мозга действительно участвует в классификации свойств объектов (поэтому определение того, «что» представляет собой объект, действительно происходит в системе нижнего мозга, как ранее и утверждали Ангерлейдер и Мишкин).

Тем не менее оставалась теоретическая возможность, что различия, обнаруженные между системами верхнего и нижнего мозга, на самом деле отражают другое функциональное разделение мозга — на левое и правое полушарие. Или, возможно, это было влияние функциональной специфики переднего/заднего мозга. Оказалось нетрудно оценить эти вероятности статистически. Результаты этой оценки показали, что даже после статистического контроля влияния левого/правого полушария и передних/задних отделов области верхней коры все равно оставались значимо связаны с обработкой информации о пространственных отношениях, последовательностях и движении, а участки нижней коры — с функцией классификации.

Подводя итог, проведенный метаанализ подтвердил важность разделения коры мозга на верхнюю и нижнюю части.

Но само по себе то, что различия в функциях верхней и нижней частей мозга нельзя объяснить за счет разделения мозга на левое и правое полушарие либо на передние и задние отделы, еще не означает, что разные участки верхнего и нижнего мозга имеют одинаковые функции.

Для ответа на вопрос о функциях различных участков верхней и нижней систем мозга исследователи решили по отдельности рассмотреть верхние передние, верхние задние, нижние передние и нижние задние отделы коры. Этот дополнительный анализ показал, что верхние передние отделы коры участвуют в программировании последовательности действий, в то время как верхние задние участки задействованы в обработке информации о пространственных отношениях и движении; для сравнения, нижние задние отделы коры оказались необходимы при параллельной обработке информации (управлении несколькими процессами одновременно).

Эти результаты подтвердили данные, уже появлявшиеся в научной литературе. Известно, что верхние части лобных долей управляют программированием последовательностей, а теменные доли кодируют пространственные отношения и наблюдаемое движение. Но самое главное, эти две области верхнего мозга обычно работают вместе и тесно связаны как анатомически, так и функционально. Мы уже говорили, что большинство планов (с необходимостью включающих в себя выработку последовательности действий) требуют от нас перемещения в пространстве (даже когда вы просто решаете встать с кресла и дойти до соседней комнаты, вам придется протиснуться в дверь и попытаться не сломать мебель на пути), и, следовательно, мы используем пространственную информацию при создании и осуществлении таких планов.