Lewa i prawa półkula mózgu

Mózg składa się z dwóch półkul kontrolujących przeciwne strony ciała.

W normalnych warunkach obie półkule porozumiewają się ze sobą poprzez łączącą je wiązkę włókien nerwowych (ciało modzelowate). Cokolwiek dzieje się w jednej półkuli, od razu przekazywane jest do drugiej. Istnieje też zróżnicowanie funkcji półkul mózgowych. Zjawisko to nosi nazwę lateralizacji funkcji. Mowa związana jest najczęściej z lewą półkulą mózgu i są zróżnicowane, a orientacja w przestrzeni z prawą.

Na zjawisko lateralizacji zwrócono uwagę jeszcze w XIX wieku, kiedy to antropolog francuski Broca opisał chorego potrafiącego wypowiedzieć tylko jedno słowo "Tan-tan", który równocześnie rozumiał, co się do niego mówi i zdawał sobie sprawę z własnego defektu. Pośmiertne badanie jego mózgu wykazało uszkodzenie lewego płata czołowego.

W tym samym czasie neurolog Wernicke, doniósł o badaniu przeprowadzonym przez siebie z pacjentem, który nie rozumiał mowy innych, chociaż sam mógł mówić. Badanie jego mózgu wykazało uszkodzenie lewego płata skroniowego (Augustynek, Pilecka 1995).

Co się jednak stanie, gdy linie komunikacyjne zostaną przerwane? Jedną z pierwszych odpowiedzi na to pytanie uzyskano w oparciu o historię przypadku z 1908 roku. Psychicznie chora kobieta nieustannie próbowała się udusić za pomocą lewej ręki. Prawą ręką odciągała rękę lewą od gardła. Twierdziła, że lewa ręka znajduje się poza jej kontrolą. Wykonywała też inne destrukcyjne czynności, jak rzucanie poduszkami albo darcie pościeli, ale zawsze tylko lewą ręką. Neurolog podejrzewał uszkodzenie ciała modzelowatego, powodujące brak komunikacji pomiędzy obu stronami mózgu. Autopsja po śmierci pacjentki potwierdziła to przypuszczenie (Tavris, Wade 1999).

Przypadek ten wskazuje, że obie strony mózgu mogą doświadczać różnych emocji. Co się stanie, gdy zostaną zupełnie rozdzielone? Czy będą snuć różne myśli, przechowywać różne wspomnienia i generować odmienne zachowania?

Wiele wniósł do poznania tego zagadnienia Sperry (1968) - laureat nagrody Nobla z medycyny w roku 1981 za te właśnie badania. Opracował on nową metodę leczenia bardzo ciężkich przypadków padaczki (epilepsji).

Aby uniemożliwić przenoszenie się ataków epileptycznych z jednej połowy ciała na drugą, dokonał zabiegu nazwanego komisurotomią, a polegającego na przecięciu spoidła wielkiego łączącego ze sobą dwie półkule mózgowe. Zabieg ten izoluje półkule od siebie. Pozwala to kierować wybiórczo bodźce tylko do jednej z półkul (Budohoska, 1989).

Wszyscy pacjenci po takim zabiegu sprawnie nazywali przedmioty pokazywane w prawym polu widzenia, a więc adresowane do lewej półkuli. Natomiast nie mogli tego dokonać, gdy przedmiot, który mieli opisać lub nazwać, eksponowany był w lewym polu widzenia.

Późniejsze badania prowadzone przez wielu innych badaczy wskazały, że prawa półkula w pewnym stopniu rozumie informację werbalną. Jeżeli pacjentowi z rozdzielonymi półkulami umieszczono przed lewym okiem kartkę z nazwą jakiegoś przedmiotu, nie potrafił on tego przeczytać. Potrafił jednak wskazać ten przedmiot wśród innych wyłożonych przed nim. Jeżeli było to słowo np. papieros, a przed badanym nie było papierosa, pacjent wybrał lewą ręką cygarniczkę. Dowodzi to, że prawa półkula była nie tylko zdolna do zrozumienia napisu, lecz i do logicznego kojarzenia (Augustynek, Pilecka 1995).

W szeregu eksperymentów badacze jednoznacznie wykazali, że prawa półkula, choć nie potrafi generować mowy, to jednak myśli, pamięta i również posiada ograniczone możliwości rozumienia prostych treści werbalnych (Budohoska, 1989).

Opierając się na swoich badaniach Sperry (1968) uważał, że każda półkula stanowi jak gdyby oddzielny mózg, który posiada własną percepcję, pamięć, świadomość i samoświadomość. Ponadto, mimo że większość czynności psychicznych w normalnych warunkach półkule wykonują wspólnie, to jednak każda z nich posiada swoją specjalizację. Półkula lewa opracowuje napływające informacje sekwencyjnie (kolejno). Najbardziej do takiej obróbki nadają się właśnie werbalne. Prawa półkula analizuje napływające informacje holistycznie (całościowo). Specjalizacją jej jest orientacja w otoczeniu i analiza stanów emocjonalnych. Prawa półkula jest lepsza od lewej przykładowo w lokalizowaniu dźwięku.

Badania z ostatnich lat wykazały, że prawa półkula odpowiedzialna jest za pamiętanie różnego typu wzorców (twarze, przedmioty oraz graficzny wzorzec słowa) (Augustynek, Pilecka 1995).

To ostatnie ma szczególne znaczenie. Ucząc się pisać ortograficznie posługujemy się pewnymi regułami. W większości opieramy się jednak na pamięci sposobu pisania słowa (graficzny wzorzec słowa). Wzorce te zakodowane są właśnie w prawej półkuli. Jest dla niej obojętne, co znaczy napisane słowo. Jej funkcją jest jedynie porównanie obrazu napisanego słowa z zakodowanym wzorcem. Dlatego też uszkodzenie prawej półkuli może prowadzić do zaburzeń w umiejętności ortograficznego pisania.

Jeżeli osoba z jakiegoś powodu nie pamięta jak należy poprawnie napisać dane słowo, często pisze go dwukrotnie i zapis ten porównuje. Na ogół dokonuje prawidłowego wyboru dzięki prawopółkulowemu wzorcowi graficznemu tego słowa. Są osoby, które popełniają liczne błędy ortograficzne. Przeważnie dotyczą one pisowni, której nie da się zróżnicować fonetycznie, ani też nie występują tutaj jednoznaczne reguły. Dotyczy to przykładowo słów zawierających: h - ch, u - ó, ż - rz itd. W tym przypadku przyczyną błędu jest nieumiejętność wytworzenia graficznego wzorca słowa. Taka przypadłość rozpoznana w badaniu psychologicznym, będąc formą dysleksji jest podstawą do nadzwyczajnego złagodzenia wymagań szkolnych w zakresie ortografii.

Inną specjalizacją prawej półkuli jest rozpoznawanie i analiza emocji. W badaniach eksperymentalnych (Gazzaniga 2000) wykazano, że (u osób zdrowych) fotografie twarzy, niezależnie od emocji, jakie wyrażają, są lepiej rozpoznawane, gdy pojawią się w lewym polu widzenia. Z kolei, przy tworzeniu (generowaniu) emocji biorą udział obydwie półkule. Z tym, że lewa półkula tworzy pozytywne emocje, a prawa negatywne. Dramatycznym tego potwierdzeniem był przypadek osoby z rozszczepionym operacyjnie mózgiem. Zaczęła ona lewą ręką dusić swoją żonę, równocześnie odciągając tę rękę swoją prawą dłonią i krzycząc: "puść ją!". Inny przykład to sytuacja, kiedy badany w coś gra i przegrywa, wtedy prawa półkula wykazuje większą aktywność niż lewa. Odwrotnie, kiedy badany wygrywa.

Przy wybiórczym, ogniskowym i prawostronnym uszkodzeniu ośrodków rozpoznawania emocji chory nie rozróżnia zabarwienia emocjonalnego w mowie innych. Nie wie, czy go chwalą, czy ganią (np. powiedzenie "tylko ciebie nam tutaj brakowało!" przyjmie za pochwałę).

Przy uszkodzeniach niektórych obszarów prawej półkuli pojawiają się różnego typu zaburzenia w orientacji. Chory nie może trafić do swojego pokoju. Nie potrafi narysować planu kilku ulic miasta, w którym mieszka od lat. Nie umie posługiwać się mapą, ani nawet narysować linii równoległych. Często traci umiejętność narysowania czegokolwiek, nawet odrysowania bardzo prostego rysunku (np. koła czy trójkąta). Uszkodzenie prawej półkuli może wywołać tzw. anozognozję, czyli nieprawidłowy odbiór informacji z własnego ciała w zakresie jego schematu czy podstaw budowy. Pacjent myli strony ciała. Rękę wkłada do nogawki spodni, może skarżyć się, że jego ręka urosła wielokrotnie. Innym ciekawym objawem uszkodzenia prawej półkuli jest prozopagnozja, czyli nieumiejętność rozpoznawania twarzy ludzi (nawet najbliższych: własnych dzieci, rodziców, współmałżonka).

Przy uszkodzeniu okolic potylicznych którejś z półkul chory może nie dostrzegać jednej ze stron otaczającego go świata. Rysując dom, narysuje tylko jedną jego stronę (przy uszkodzeniu lewej półkuli lewą stronę domu narysuje w miarę poprawnie; wynika to z faktu, że prawa część obrazu jest adresowana do uszkodzonej lewej półkuli). Co ciekawe, przy uszkodzeniu motorycznych obszarów kory mózgowej prawej półkuli zdarza się, że chory nie ma świadomości swego defektu, np., gdy lewa strona jego ciała jest sparaliżowana, on chce iść pobiegać po lesie. (Gazzaniga 2000).

Po wielu latach badań (Gazzaniga 2000) nad rozdzielonym mózgiem okazało się, że obdarzona zdolnością tworzenia oraz rozumienia mowy, inwencją i zdolnością do interpretacji lewa półkula ma poczucie świadomości zupełnie inne niż konkretna, odpowiedzialna za rozpoznawanie oraz orientację, prawdomówna, dosłowna półkula prawa. Chociaż obie te połowy mózgu mogą być uznane za świadome, świadomość lewej daleko przewyższa świadomość prawej, (którą niektórzy badacze nazywają ukrytym obserwatorem - hidden observer).

Odkrycia kilku ostatnich lat wykazały, że lateralizacja funkcji występuje niemal u wszystkich zbadanych do tej pory gatunków zwierząt. Wokalizacja u ptaków śpiewających związana jest z lewą półkulą. Lewostronnie zlokalizowane jest u kurcząt uczenie się wyjadania ziaren z piasku.

Natomiast prawostronnie zlokalizowana jest reakcja podążania za matką (tzw. imprinting). Dotyczy on głównie zwierząt i ptaków, które bezpośrednio po urodzeniu muszą sprawnie poruszać się i podążać za matką, np. ptaków nieżyjących w gniazdach: bażantów, kaczek, a także zwierząt stadnych, zwykle kopytnych. Sens biologiczny tej funkcji jest oczywisty. Młody organizm jak najszybciej musi zapamiętać obraz matki, która stanowi dla niego szansę przeżycia dzięki ochronie i żywieniu. Dla pisklęcia bezpośrednio po wykluciu się z jaja wszystko to, co jest większe od niego i porusza się w pobliżu, może być "matką". Wystarczy dziesięciominutowy kontakt dla utrwalenia tej reakcji. Gdy osesek owcy zostanie porzucony przez matkę i zajmie się nim pasterz, "wdrukuje" on obraz pasterza, jako matki. Znany jest eksperyment Lorenza (1981) - laureata nagrody Nobla z dziedziny medycyny, za którym w wyniku wdrukowania (imprintingu) podążały młode gęsi jak za matką. Ciekawie przebiegał też eksperyment, kiedy gęsiom zastępuje matkę zdalnie sterowany model samolotu. Już kilkutygodniowe gęsi sprawnie latały za samolocikiem (Augustynek 1982).

Reakcja imprinting musi być wytworzona w ciągu pierwszych 24 godzin życia. W przeciwnym wypadku zwierzę czy ptak nie wytworzy reakcji podążania za matką. Zależność ta jest zresztą dwustronna. Owca, która nie wyliże swojego dziecka po jego urodzeniu, nie zaakceptuje go już nigdy.

Obserwacje następstw operacyjnego wycięcia płatów skroniowych, dokonywanych głównie w Instytucie Neurologicznym w Montrealu przez W. Penfielda i B. Milner (Penfield, 1958), wskazują, że trwała niepamięć występuje tylko, wówczas, gdy usunięto obydwa płaty skroniowe (lewej i prawej półkuli). U żadnego chorego z usuniętym lub uszkodzonym tylko jednym płatem skroniowym amnezji nie zaobserwowano. Rodzi to pytanie, czy poszczególne ślady pamięciowe znajdują się tylko w jednej półkuli, a obie mają do nich dostęp, czy też są zdublowane.

W zdrowym mózgu obie półkule ściśle współpracują i opracowują napływające informacje. Odmienny charakter aktywności bioelektrycznej półkul przemawia jednak dodatkowo za tym, że w odmienny sposób dokonują one analizy tych informacji. O współpracy między półkulami świadczy też fakt, że materiał wyuczony przez jedną półkulę nie wymaga już uczenia się przez drugą. Odruch mrugania wytworzony dla prawego oka samoczynnie obejmuje również oko lewe. Uszkodzenie nawet dużych obszarów jednej z półkul nie wywołuje niepamiętania określonych faktów (prowadzi jedynie do ogólnego - niespecyficznego osłabienia wyrazistości przypomnień). Wskazuje to, że engramy (ślady pamięciowe) są w naszym mózgu zdublowane, a może raczej zapamiętane, jako efekt równoczesnego działania obu półkul mózgu, z których każda na swój sposób opracowuje napływającą informację.

Problem ten stał się przedmiotem licznych badań eksperymentalnych. Uczono w nich zwierzęta wykonywania zadania, przy którym tylko jedna półkula otrzymywała informację sensoryczną (tworzono odruch warunkowy dla prawego oka, gdy lewe oko było zasłonięte). Jak się okazało, odruch warunkowy ujawniał się również, gdy bodziec zadziałał na oko lewe przy prawym przysłoniętym.

W drugim etapie eksperymentu, na innych zwierzętach, przecinano skrzyżowanie wzrokowe. W efekcie lewe oko łączyło się tylko z lewą półkulą; a prawe z prawą. Następnie uczono zwierzę jakiejś reakcji na bodźce wzrokowe, gdy jedno z oczu miało przysłonięte przepaską. Po wyuczeniu przenoszono przepaskę na drugie oko i dawano zwierzęciu do wykonania to samo zadanie. Zwierzę dobrze radziło sobie z zadaniem, chociaż prawa półkula jego mózgu nigdy wcześniej nie odebrała bezpośrednio niezbędnej informacji. Prawa i lewa są najwidoczniej, więc zorientowane, w tym co robi każda z nich.

Dalszym etapem omawianego eksperymentu było najpierw, tak jak w poprzednim etapie, wytworzenie odruchu na lewe oko. Następnie przecinano nie tylko skrzyżowanie wzrokowe, ale i spoidło wielkie. W efekcie wymiana informacji pomiędzy półkulami stała się niemożliwa. Mimo to zwierzę reagowało odruchem również na bodziec działający na prawe oko. 

Dowodzi to, że ślady pamięciowe zostały zdublowane w obu półkulach mózgu.