Асимметрия мозга - Brain asymmetry - Wikipedia

В нейроанатомии человека асимметрия мозга может относиться как минимум к двум совершенно разным результатам:

Стереотипное представление о латерализации мозга, которое было продемонстрировано в нейробиологических исследованиях как ложное.[1]

Сами нейроанатомические различия существуют в разных масштабах, от плотности нейронов до размеров областей, таких как планум височная, к - в самом крупном масштабе - кручению или «ветру» в человеческий мозг, отраженная форма черепа, отражающая задний (задний) выступ левой затылочная кость и передний (передний) выступ правой лобная кость.[2] Помимо явных различий в размерах, между полушариями были обнаружены как нейрохимические, так и структурные различия. Асимметрия проявляется в расположении кортикальных столбцов, а также в дендритной структуре и сложности. Более крупные размеры клеток также обнаруживаются в слое III области Брока.

Человеческий мозг имеет общую левую заднюю и правую переднюю асимметрию (или крутящий момент мозга). Особенно большая асимметрия наблюдается в лобных, височных и затылочных долях, которая увеличивается в переднезаднем направлении, начиная с центральной области. Левосторонняя асимметрия видна в извилине Хешля, теменной крышка, Сильвиева щель, левая поясная извилина, височно-теменная область и височная плоскость. Правую асимметрию можно увидеть в правой центральной борозде (что потенциально предполагает повышенную связь между моторной и соматосенсорной корой в левой части мозга), боковом желудочке, энторинальной коре, миндалевидном теле и височно-теменно-затылочной области. Полозависимая асимметрия мозга также распространены. Например, мужской мужской мозг имеет более асимметричную латерализацию, чем женский. Однако исследования экспрессии генов, проведенные Гавриличем с коллегами и Плетикосом с коллегами, не смогли обнаружить асимметрию между полушариями на уровне популяции.[3][4]

История

В середине 19 века ученые впервые начали делать открытия относительно латерализации мозга или различий в анатомии и соответствующих функциях между двумя полушариями мозга. Франц Галл, немецкий анатом, был первым, кто описал то, что сейчас известно как Доктрина церебральной локализации. Галл полагал, что вместо того, чтобы мозг работал как единое целое, разные психические функции могли быть приписаны разным частям мозга. Он также был первым, кто предположил, что языковая обработка происходит в лобных долях.[5] Однако в то время теории Галла вызывали споры среди многих ученых. Других убедили эксперименты, подобные тем, что проводил Мари-Жан-Пьер Флоранс, в котором он продемонстрировал поражение головного мозга птиц, нанесшее непоправимый ущерб жизненно важным функциям.[6] Однако методы Флоранса не были точными; Грубая методология, использованная в его экспериментах, на самом деле нанесла ущерб нескольким областям крошечного мозга птичьих моделей.

Поль Брока был одним из первых, кто предложил убедительные доказательства локализации функции, когда он определил область мозга, связанную с речью.

В 1861 году хирург Поль Брока предоставил доказательства, подтверждающие теории Галла. Брока обнаружил, что двое из его пациентов, страдающих от потери речи, имели похожие поражения в той же области левой лобной доли.[5] Хотя это было убедительным доказательством локализации функции, связь с «односторонностью» была обнаружена не сразу. Продолжая изучать подобных пациентов, Брока установил, что все случаи были связаны с повреждением левого полушария, и в 1864 году отметил важность этих результатов - что это должна быть специализированная область. Он также - ошибочно - предложил теории о связи речевых областей с «рукой».

Соответственно, некоторые из самых известных ранних исследований асимметрии мозга касались обработки речи. Асимметрия в Сильвиева трещина (также известная как латеральная борозда), которая отделяет лобную и теменную доли от височной доли, была одним из первых обнаруженных несоответствий. Его анатомические различия связаны с размером и расположением двух областей человеческого мозга, которые важны для обработки речи. Площадь Брока и Площадь Вернике, оба в левом полушарии.[7]

Примерно в то же время, когда Брока и Вернике сделали свои открытия, невролог Хьюлингс Джексон предложил идею «ведущего полушария» - или одной части мозга, которая играет более значительную роль в общей функции, - что в конечном итоге проложит путь к пониманию «доминирования» полушарий для различных процессов. Несколько лет спустя, в середине 20-го века, критическое понимание латерализации полушария для визуально-пространственной обработки, внимания и восприятия, слуховой, лингвистической и эмоциональной обработки пришло от пациентов, перенесших раздвоение мозга процедуры для лечения таких заболеваний, как эпилепсия. У пациентов с расщепленным мозгом мозолистое тело разрезается, разрывая основную структуру для связи между двумя полушариями. Первым современным пациентом с расщепленным мозгом был ветеран войны, известный как Пациент W.J.,[8] случай которого способствовал дальнейшему пониманию асимметрии.

Асимметрия мозга не уникальна для людей. Помимо исследований на людях с различными заболеваниями головного мозга, многое из того, что сегодня известно об асимметрии и латерализации функций, было изучено на моделях как беспозвоночных, так и позвоночных животных, включая рыбок данио, голубей, крыс и многих других. Например, более поздние исследования, показывающие половой диморфизм асимметрии мозга у кора головного мозга и гипоталамус крыс показывают, что половые различия, возникающие в результате передачи гормональных сигналов, могут оказывать важное влияние на структуру и функции мозга.[9] Работать с данио был особенно информативным, потому что этот вид обеспечивает лучшую модель для прямой связи асимметричной экспрессии генов с асимметричной морфологией, а также для поведенческого анализа.[10]

Асимметрия мозга у людей

Латерализованные функциональные различия и значимые области на каждой стороне мозга и их функции

Левое и правое полушария управляют противоположными сторонами тела. Каждое полушарие содержит секции всех 4 долей: лобной доли, теменной доли, височной доли и затылочной доли. Два полушария разделены вдоль опосредованной продольной щели и соединены мозолистое тело что позволяет общаться и координировать стимулы и информацию.[11] Мозолистое тело - это крупнейший коллективный путь ткани белого вещества в организме, состоящий из более чем 200 миллионов нервных волокон.[12] Левое и правое полушария связаны с разными функциями и специализируются на интерпретации одних и тех же данных по-разному, что называется латерализацией мозга. Левое полушарие связано с языком и вычислениями, в то время как правое полушарие более тесно связано с визуально-пространственным распознаванием и распознаванием лиц. Этот латерализация функции мозга приводит к тому, что некоторые специализированные области присутствуют только в определенном полушарии или доминируют в одном полушарии по сравнению с другим. Некоторые важные регионы, входящие в состав каждого полушария, перечислены ниже.[13]

Левое полушарие

Площадь Брока:

Область Брока расположена в префронтальной коре левого полушария над поясной извилиной в третьем лобном извилине.[14] Область Брока была обнаружена Полом Брока в 1865 году. Эта область отвечает за воспроизведение речи. Повреждение этой области может привести к афазии Брока, из-за которой пациент теряет способность составлять связные соответствующие предложения.[15]

Площадь Вернике:

Область Вернике была обнаружена в 1976 году Карлом Вернике и оказалась местом понимания языка. Область Вернике также находится в левом полушарии в височной доле. Повреждение этой области мозга приводит к тому, что человек теряет способность понимать язык. Тем не менее, они по-прежнему способны воспроизводить звуки, слова и предложения, хотя они не используются в соответствующем контексте.[16]

Правое полушарие

Веретенообразная область лица:

Веретенообразная область лица (FFA) - это область, которая была изучена как очень активная, когда лица наблюдаются в поле зрения. Было обнаружено, что FFA присутствует в обоих полушариях, однако исследования показали, что FFA преимущественно латерализована в правом полушарии, где проводится более глубокая когнитивная обработка лиц.[17][18] Левое полушарие FFA связано с быстрой обработкой лиц и их особенностей.[17]

Другие регионы и сопутствующие заболевания

Некоторые важные области, которые могут быть асимметричными в головном мозге, могут привести к поражению любого из полушарий из-за таких факторов, как генетика. Примером может быть ручная работа. Рука может быть результатом асимметрии моторной коры одного полушария. У правшей, поскольку мозг управляет противоположной стороной тела, у них может быть более индуцированная моторная кора в левом полушарии.

Было обнаружено, что несколько заболеваний усугубляют асимметрию мозга, которая уже присутствует в мозге. Исследователи начинают изучать влияние и взаимосвязь асимметрии мозга с такими заболеваниями, как шизофрения и дислексия.

Шизофрения:

Шизофрения - сложное длительное психическое расстройство, которое вызывает галлюцинации, бред и недостаток концентрации, мышления и мотивации у человека. Исследования показали, что у людей с шизофренией отсутствует асимметрия мозга, что снижает функциональную эффективность пораженных областей, таких как лобная доля.[19] Состояния включают левостороннюю функциональную латерализацию полушария, потерю латеральности для понимания речи, уменьшение гирификации, перекрут мозга и т. Д.[20][21]

Дислексия:

Как изучалось ранее, в левом полушарии обычно доминирует язык. Расстройства речи, связанные с развитием, такие как дислексия, были исследованы с использованием методов визуализации мозга, чтобы понять нейронные или структурные изменения, связанные с расстройством. Предыдущие исследования показали, что асимметрия полушарий, которая обычно встречается у здоровых взрослых, например размер височной доли, отсутствует у взрослых пациентов с дислексией. Вместе с тем, прошлые исследования показали, что у пациентов с дислексией отсутствует латерализация речи в мозгу по сравнению со здоровыми пациентами. Вместо этого у пациентов с дислексией было обнаружено двустороннее преобладание речи в полушарии.[22][23]

Текущие исследования асимметрии мозга

Латерализация функций и асимметрия человеческого мозга продолжает развивать популярную отрасль нейробиологических и психологических исследований. Технологические достижения в области картирования мозга позволили исследователям более четко видеть больше частей мозга, что пролило свет на ранее не обнаруженные различия в латерализации, возникающие на разных этапах жизни.[7] По мере того, как появляется все больше информации, исследователи находят понимание того, как и почему ранний человеческий мозг мог эволюционировать таким образом, чтобы адаптироваться к социальным, экологическим и патологическим изменениям. Эта информация дает подсказки относительно пластичности или того, как разные части мозга иногда могут быть задействованы для выполнения разных функций.[24]

Постоянное изучение асимметрии мозга также способствует пониманию и лечению сложных заболеваний. Нейровизуализация у пациентов с Болезнь Альцгеймера, например, показывает значительное ухудшение в левом полушарии наряду с преобладанием правого полушария, что может быть связано с привлечением ресурсов в эту сторону мозга перед лицом повреждения левого полушария.[25] Эти полушарные изменения были связаны с производительностью задач памяти.[26]

Как и в прошлом, исследования обработки речи и последствий леворукости и правши также доминируют в текущих исследованиях асимметрии мозга.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Нильсен, Дж. А., Зелински, Б. А., Фергюсон, М. А., Лайнхарт, Дж. Э. и Андерсон, Дж. С. (2013). Оценка гипотезы левого и правого полушарий с помощью магнитно-резонансной томографии функциональной связности в состоянии покоя. PloS one, 8 (8), e71275.
  2. ^ LeMay M (июнь 1977 г.). «Асимметрии черепа и руки. Вновь обращаемся к френологии». Журнал неврологических наук. 32 (2): 243–53. Дои:10.1016 / 0022-510X (77) 90239-8. PMID  874523.
  3. ^ Гаврилич MJ, Lein ES, Guillozet-Bongaarts AL, Shen EH, Ng L, Miller JA и др. (Сентябрь 2012 г.). «Анатомически исчерпывающий атлас транскриптома мозга взрослого человека». Природа. 489 (7416): 391–399. Bibcode:2012Натура 489..391H. Дои:10.1038 / природа11405. ЧВК  4243026. PMID  22996553.
  4. ^ Плетикос М., Соуза А.М., Седмак Г., Мейер К.А., Чжу Й., Ченг Ф., Ли М., Кавасава Ю.И., Сестан Н. (январь 2014 г.). «Временная спецификация и билатеральность экспрессии топографических генов неокортекса человека». Нейрон. 81 (2): 321–32. Дои:10.1016 / j.neuron.2013.11.018. ЧВК  3931000. PMID  24373884.
  5. ^ а б Springer S, Deutsch G (1997). Левый мозг Правый мозг: перспективы когнитивной нейробиологии. Нью-Йорк: W.H. Фриман и компания.
  6. ^ Пирс, Дж. М. С. (2009). «Мари-Жан-Пьер Флоранс (1794–1867) и кортикальная локализация». Европейская неврология. 61 (5): 311–314. Дои:10.1159/000206858. ISSN  0014-3022. PMID  19295220.
  7. ^ а б Тога А.В., Томпсон П.М. (январь 2003 г.). «Картирование асимметрии мозга». Обзоры природы. Неврология. 4 (1): 37–48. Дои:10.1038 / nrn1009. PMID  12511860.
  8. ^ Газзанига М.С., Иври РБ, Мангун Г.Р. (2002). «Церебральная латерализация и специализация». Когнитивная нейробиология: биология разума (2-е изд.). Нью-Йорк: Нортон. ISBN  978-0393977776. OCLC  47767271.
  9. ^ Льюис DW, Diamond MC (1995). «Влияние гонадных стероидов на асимметрию коры головного мозга». В Davidson R, Hugdahl K (ред.). Асимметрия мозга (2-е изд.). Кембридж, Массачусетс: MIT Press. С. 31–50. ISBN  978-0585326634. OCLC  45844419.
  10. ^ Конча М.Л. (август 2004 г.). «Дорсальная диэнцефальная проводящая система рыбок данио как модель латерализации мозга позвоночных». NeuroReport. 15 (12): 1843–6. Дои:10.1097/00001756-200408260-00001. ЧВК  1350661. PMID  15305121.
  11. ^ Пол М. Томпсон; Тога, Артур В. (январь 2003 г.). «Картирование асимметрии мозга». Обзоры природы Неврология. 4 (1): 37–48. Дои:10.1038 / nrn1009. ISSN  1471-0048. PMID  12511860.
  12. ^ «Национальная организация по заболеваниям мозолистого тела Национальная организация по заболеваниям мозолистого тела» Национальная организация по заболеваниям мозолистого тела »Заболевания мозолистого тела Национальная организация по заболеваниям мозолистого тела Национальная организация по заболеваниям мозолистого тела» Национальная организация по заболеваниям мозолистого тела ". nodcc.org. Получено 2019-04-11.
  13. ^ Алькадах, Амел; Се, И-Вэнь; Моррисси, Zachery D .; Чуанг, Чио-Фен (январь 2018 г.). «Асимметричное развитие нервной системы». Динамика развития. 247 (1): 124–137. Дои:10.1002 / dvdy.24595. ISSN  1097-0177. ЧВК  5743440. PMID  28940676.
  14. ^ «Область Брока | анатомия». Энциклопедия Британника. Получено 2019-04-11.
  15. ^ "Область Брока - автор сценария мозга, формирование речи, результаты исследования - 17.02.2015". www.hopkinsmedicine.org. Получено 2019-04-11.
  16. ^ Биндер, Джеффри Р. (2015-12-15). «Район Вернике: современные свидетельства и новая интерпретация». Неврология. 85 (24): 2170–2175. Дои:10.1212 / WNL.0000000000002219. ISSN  0028-3878. ЧВК  4691684. PMID  26567270.
  17. ^ а б Канвишер, Нэнси; Йовель, Галит (29 декабря 2006 г.). «Веретенообразная область лица: область коры, специализирующаяся на восприятии лиц». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 361 (1476): 2109–2128. Дои:10.1098 / rstb.2006.1934. ISSN  0962-8436. ЧВК  1857737. PMID  17118927.
  18. ^ Мэн, Мин; Чериан, Тариан; Сингал, Гаурав; Синха, Паван (22 мая 2012 г.). «Латерализация обработки лиц в человеческом мозгу». Труды Королевского общества B: биологические науки. 279 (1735): 2052–2061. Дои:10.1098 / rspb.2011.1784. ISSN  0962-8452. ЧВК  3311882. PMID  22217726.
  19. ^ Сим, Канг; Безерианос, Анастасиос; Коллинсон, Саймон Л .; Чен, Ю; Вс, Ю (01.01.2017). «Уменьшение асимметрии полушария анатомических сетей головного мозга связано с шизофренией: исследование коннектома». Кора головного мозга. 27 (1): 602–615. Дои:10.1093 / cercor / bhv255. ISSN  1047-3211. PMID  26503264.
  20. ^ Риболси, Микеле; Daskalakis, Zafiris J .; Сиракузано, Альберто; Кох, Джакомо (22 декабря 2014 г.). «Аномальная асимметрия связности мозга при шизофрении». Границы нейробиологии человека. 8: 1010. Дои:10.3389 / fnhum.2014.01010. ISSN  1662-5161. ЧВК  4273663. PMID  25566030.
  21. ^ Ройе, Селин; Делькруа, Николя; Леру, Элиза; Элари, Матье; Разафимандимби, Анник; Бразо, Перрин; Delamillieure, Паскаль; Дольфус, Соня (февраль 2015 г.). «Функциональные и структурные асимметрии мозга у пациентов с шизофренией и биполярными расстройствами». Исследование шизофрении. 161 (2–3): 210–214. Дои:10.1016 / j.schres.2014.11.014. PMID  25476118.
  22. ^ Хелланд, Турид; Асбьёрнсен, Арве (октябрь 2001 г.). «Асимметрия мозга для языка у детей с дислексией». Латеральность: асимметрия тела, мозга и познания. 6 (4): 289–301. Дои:10.1080/713754422. ISSN  1357-650X. PMID  15513177.
  23. ^ Леонард, Кристиана М .; Эккерт, Марк А. (2008). «Асимметрия и дислексия». Нейропсихология развития. 33 (6): 663–681. Дои:10.1080/87565640802418597. ISSN  8756-5641. ЧВК  2586924. PMID  19005910.
  24. ^ Гомес-Роблес А., Хопкинс В.Д., Шервуд СС (июнь 2013 г.). «Повышенная морфологическая асимметрия, эволюционируемость и пластичность в эволюции человеческого мозга». Ход работы. Биологические науки. 280 (1761): 20130575. Дои:10.1098 / rspb.2013.0575. ЧВК  3652445. PMID  23615289.
  25. ^ Лю Х, Чжан Л., Си Цзиньпин, Чжао Х, Ван Ф, Ван Х, Мэн Ш, Линь Q (2018). «Изменения в латерализации мозга у пациентов с легкими когнитивными нарушениями и болезнью Альцгеймера: исследование функционального магнитного резонанса в состоянии покоя, проведенное в рамках инициативы по нейровизуализации болезни Альцгеймера». Границы неврологии. 9: 3. Дои:10.3389 / fneur.2018.00003. ЧВК  5810419. PMID  29472886.
  26. ^ Ян Ц., Чжун С., Чжоу Х, Вэй Л., Ван Л., Не С. (2017). «Аномалия топологической асимметрии между сетями белого вещества полушария мозга при болезни Альцгеймера и умеренном когнитивном нарушении». Границы старения нейронауки. 9: 261. Дои:10.3389 / fnagi.2017.00261. ЧВК  5545578. PMID  28824422.

дальнейшее чтение

Латеральность
СторонаОставилиОбеПравильно
ОбщийАмбидекстрия
В когнитивных способностяхГипотеза Гешвинда – Галабурды
В мозгу
В глазахГлазное доминирование
В рукахЛеворукостьПерекрестное доминированиеПраворукость
Ручка в боксеСтойка левшиПравославная позиция
Ручка в людяхМузыкантов
Руки, связанные с
Измерение рукиЭдинбургский инвентарь ручного труда
Генетика рукLRRTM1
В сердцеЛевокардияДекстрокардия
В основных внутренностяхSitus solitusSitus ambiguusSitus inversus
В ногахНоги
Устойчивость к серфингуОбычная стопаТупая нога