Разделенный мозг

Пациенты с расщепленным мозгом - это люди, которым хирургически отделили полушария в качестве лечения эпилепсии.

Пациенты с расщепленным мозгом - это люди, которым хирургически отделили полушария в качестве лечения эпилепсии.

Связанные термины:

Скачать как PDF

Об этой странице

Кора головного мозга

Джахангир Мойни, Пируз Пиран, функциональная и клиническая нейроанатомия, 2020

Синдром расщепленного мозга

Синдромрасщепленногомозгатакже называют синдромом разъединения мозолей . Это состояние, включающее группу неврологических аномалий, вызванных частичным или полным разрывом или повреждением мозолистого тела. Наиболее частой причиной является хирургическая процедура, называемая каллозотомией тела , но сегодня она выполняется редко, только в тяжелых случаях врожденной рефрактерной эпилепсии. Его применяют в качестве последней меры лечения крайних и неконтролируемых эпилепсий. Прекращая распространение судорожной активности по полушариям головного мозга, можно значительно улучшить качество жизни пациента. Однако процедура вызывает симптомы острого отключения полушарий, длящиеся в течение нескольких дней или недель, и часто постоянные хронические симптомы.

Дополнительные и менее распространенные причины синдрома расщепленного мозга включают инфекционные поражения, разрыв артерий, инсульт, опухоли и рассеянный склероз. В редких случаях агенезия мозолистого тела может вызвать синдром расщепления мозга. Синдром приводит к тому, что пораженный человек не может научиться выполнять новые задачи, требующие взаимозависимого движения каждой руки. Движения глаз также остаются скоординированными. Возникает необычное поведение в отношении речи и распознавания объектов. Эти синдромы также называют синдромами разъединения, поскольку связь белого вещества между двумя частями мозга нарушена.

Вклад исследований с разделенным мозгом в эволюцию концепции специализации полушария

Другие аспекты познания

Исследования с разделенным мозгом также внесли свой вклад в изучение специализации полушария для других аспектов познания. Например, несколько исследований показали, что левое полушарие обычно более эффективно при выполнении математических операций (например, вычислений), чем правое полушарие, хотя оба могут сравнивать числовые представления. Есть также свидетельства того, что изолированное правое полушарие лучше при вынесении временных суждений, таких как точное различение во времени, что контрастирует с исследованиями разделенного поля зрения неврологически нормальных взрослых, предполагающими преимущество левого полушария. С другой стороны, исследования расщепленного мозга также помогли нам понять вклад подкорковых структур и различных частей CC. Например,подкорковые структуры способны передавать некоторую информацию обоим изолированным полушариям, например контекстную информацию и некоторые аспекты пространственной локализации.

Сознание, обучение, память и эмоции на более высоком уровне

Чарльз Ватсон,. Джордж Паксинос в "Мозге", 2010 г.

Два ума в одном мозгу?

Исследования пациентов с разделенным мозгом дают интересное понимание путей, задействованных в сознании. Было хорошо установлено, что для человека, у которого две половины головного мозга были разделены хирургическим путем, левая сторона коры головного мозга не осознает зрительные ощущения на правой стороне зрительного мира. Слово или изображение, вспыхнувшее в левом поле зрения, будет регистрироваться на правой стороне каждой сетчатки и, следовательно, будет видно только правому полушарию. В этих случаях левое полушарие (типичное место расположения языковых центров) не способно вербально описать стимул, но оно может использовать левую руку, чтобы указать в ответ на вопросы о стимуле. Это убедительно свидетельствует о том, что некоторая информация, связанная с сознанием, обычно передается через мозолистое тело,но не может передаваться подкорковыми путями. Подобные эксперименты, в которых полушария коры вырабатывают отдельные реакции, основанные на разной информации, предполагают, что у одного человека происходят два независимых процесса мышления. Кажется, что их левое и правое полушария могут испытывать разные состояния сознания.

Есть много интересных и стоящих исследований этих нейронных коррелятов сознания, но нет экспериментов или теорий, которые бы удовлетворительно работали с самим сознанием. Ученые не могут установить связь между активностью мозга и субъективным восприятием каждого из нас. Как ученые, мы можем сказать, какие процессы необходимы или критичны для сознания, но пока нет объяснения того, как деятельность мозга порождает это состояние ума.

Специализированные поражения: техника разделения мозга

C Схема для работы. Стерильная техника

Операция с разделенным мозгом требует устойчивых рук, что облегчается работой в сидячем положении за низким столом с подходящими блоками или полками, на которые можно положить запястья (рис. 2). Инструменты можно разложить на более высокой деревянной полке над предметом. Эти полки покрыты стерильными простынями, которые образуют палатку над субъектом, к которой ассистент может получить доступ со стороны, противоположной хирургу, для введения инъекций и т. Д.

ИНЖИР. 2. Хирургический макет для комиссуротомии, бабуин. Удаление костного колпачка. Высокоскоростная дрель, бутыль со стерильным физиологическим раствором и канюли для отсасывания из игл для подкожных инъекций.

Пациента ориентируют так, чтобы голова поддерживалась либо поперек хирурга, либо носом в его сторону. Для точного контроля направления глубокого проникновения по средней линии важно убедиться, что сагиттальная плоскость пациента находится как можно ближе к вертикали и находится прямо перед глазами хирурга или прямо под ними.

Бинокулярный операционный микроскоп с концентрическим освещением незаменим для работы в узких отверстиях или щелях для достижения хиазмы или между полушариями. Хирург должен тщательно выровнять микроскоп перед проникновением в мозг так, чтобы направление взгляда находилось в сагиттальной плоскости животного. Наклон головы пациента вперед или назад регулируется для нацеливания хирургического вмешательства на структуры, которые должны быть получены наклонно в сагиттальной плоскости. Точная регулировка положения головы важна при трансбуккальном доступе к перекрестку зрительных нервов (см. Ниже).

Очень важно использовать полностью стерильную процедуру, когда субъект и операционный стол полностью задрапированы, а руки, инструменты и микроскоп хирурга контролируют все стерильно или закрыты стерильными крышками (рис. 2) (см. Мейер и Мейер, глава 4, том 1 настоящего документа) серии). Руки можно стерилизовать хлоридом бензалкония 1: 1000 (Зефиран) после мытья рук с мылом, ополаскивания водой для удаления всего мыла, а затем ополаскивания 70% спиртом. Тонкие инструменты можно стерилизовать в том же растворе Зефирана, в который был добавлен антикоррозионный химикат, но перед использованием их следует промыть стерильной водой. Кабели для воздушной дрели, аспирации и электрокоагуляции заключены в стерильные тканевые рукава, и управление этими инструментами осуществляется с помощью ножных педалей под столом.

Эволюция человеческого мозга: от материи к разуму

Майкл С. Корбаллис, в работе над исследованиями мозга, 2019 г.

2 двойственность полушария

Эти ранние открытия, хорошо описанные Лебланом (2017), привели к экстравагантным представлениям о двойственности мозга по сравнению с теми, которые приписываются различиям между руками. Интерес также переключился на специализацию правого полушария. Сначала было высказано предположение, что восприятие и эмоции могут находиться справа в противовес языку слева, но это превратилось в более радикальные представления о двойственности полушария. Левое полушарие олицетворяло человечность, волю, мужественность и разум, в то время как правое использовало животность, инстинкт, женственность и безумие. Левое полушарие обычно считалось доминирующим, олицетворением которого был белый европейский мужчина. Эта ранняя одержимость дуальностью мозга, задокументированная Харрингтоном (1987), была в значительной степени забыта вскоре после начала 20-го века.но возродился в несколько ином обличии с исследованиями расщепленного мозга 1960-х годов.

Разделенный мозг относился к разделу мозолистого тела (иногда вместе с другими комиссурами переднего мозга), который проводился для облегчения трудноизлечимой эпилепсии, но также позволял исследователям изучать функции каждого полушария головного мозга более или менее независимо от другого. В самом деле, разобщенность казалась чрезмерной, как резюмировал Сперри (1968, стр. 724):

… Каждое полушарие, кажется, имеет свои отдельные и частные ощущения; собственное восприятие; собственные концепции; и его собственные побуждения к действию с соответствующими волевыми, когнитивными и обучающими переживаниями. После операции каждое полушарие также имеет свою собственную отдельную цепочку воспоминаний, которые становятся недоступными для процессов вспоминания другого.

Последующие исследования показали, что этот вывод требует некоторой оговорки. Пациенты с расщепленным мозгом могут достичь некоторой интеграции низкоуровневых визуальных функций между полушариями, включая видимое движение (Naikar and Corballis, 1996; Ramachandran et al., 1986), выравнивание ориентации (Corballis and Corballis, 2001; Sergent, 1987) и пространственное внимание (Gazzaniga, 1987). Раннее исследование предполагало единство окружающего видения через визуальное поле, общую осведомленность о визуальном пространстве, несколько отдельную от фокального зрения, сосредоточенного на ямке (Trevarthen and Sperry, 1973). Эти различные результаты предполагают, что степень межполушарной интеграции может быть связана с подкорковыми связями, которые остались нетронутыми (Corballis et al., 2018).Недавно было заявлено, что само сознание принципиально унитарно в расщепленном мозге (Pinto et al., 2017), но это спорно (Volz et al., 2018).

Даже в этом случае пациенты с расщепленным мозгом действительно демонстрируют разительное отсутствие связи между корковой обработкой на более высоком уровне, включая языковую активность, цветовое восприятие и умственное вращение (Corballis and Sergent, 1989). Вскоре появилось надежное открытие, которое заключалось в том, что в большинстве случаев только левое полушарие в расщепленном мозге было способно к артикулированной речи (Sperry, 1966-1967), что по существу подтвердило давние данные о последствиях травмы мозга. Исследования расщепленного мозга также довольно неожиданно показали, что правые полушария по крайней мере некоторых из этих пациентов были способны к пониманию, хотя и на менее сложном уровне, чем тот, который демонстрируется левым полушарием (Zaidel, 1976) - открытие, по-видимому, расходится с убедительные доказательства непонимания в случаях повреждения левого полушария, в том числе Вернике 'площадь (Браун, 1972). Сперри (1982) утверждал, что поврежденное левое полушарие препятствует восприятию правым полушарием, когда мозолистое тело не повреждено, так что мозолистая часть снимает это торможение. Это объяснение поддерживает Зайдель (1983), но Газзанига (1983) утверждал, что пациенты с разделенным мозгом, у которых было правополушарное понимание, были просто нетипичной выборкой. Этот вопрос остается нерешенным.

Как и в прошлом веке, возник интерес к возможности того, что дополнительная специализация может быть локализована в правом полушарии, и было много утверждений, что это действительно так. Обобщая исследования расщепленного мозга, проведенные им и его коллегами, Сперри (1982, стр. 1224) резюмировал следующее:

Все особенности правого полушария были, конечно, невербальными, нематематическими и несущественными. Они были в основном пространственными и образными, такими, когда одна картинка или мысленный образ стоит тысячи слов. Примеры включают чтение лиц, подгонку рисунков к большим матрицам, оценку размера всего круга по маленькой дуге, различение и вспоминание невзрачных форм, выполнение мысленных пространственных преобразований, различение музыкальных аккордов, сортировку размеров и форм блоков по категориям, восприятие целых из набора частей , а также интуитивное восприятие и понимание геометрических принципов.

Эти асимметрии скорее относительны, чем абсолютны, в отличие от доминирования левого полушария в речи. Однако, как и в 19 веке, различные асимметрии слились в двойственность, идею о том, что две стороны мозга функционируют взаимодополняющими способами, причем левое полушарие характеризуется как линейное, логическое и рациональное, а правое - как целостное, творческое, интуитивно понятный и эмоциональный. В неспокойные 1970-е это приобрело политическую окраску, когда левое полушарие мозга ассоциировалось с военно-промышленным истеблишментом, а правое - с миролюбивым Востоком - в лозунге «занимайтесь любовью, а не войной» правое полушарие олицетворяет любовь и война левого полушария. Термины «левополушарный» и «правополушарный» до сих пор широко используются в повседневной речи и даже проникли в стандартные словари.Словарь английского языка American Heritage ® (2013), например, предлагает следующие определения:

Левый крикливыйприл : 1. Имея левое полушарие мозга доминирует. 2. Относящиеся к мыслительным процессам, таким как логика и вычисления, обычно связанные с левым полушарием. 3. Отношение к человеку, в поведении которого преобладают логика, аналитическое мышление и вербальное общение, а не эмоции и творчество.

Право крикливогоприл : 1. Имея правое полушарие мозга доминирует. 2. Относящиеся к мыслительным процессам, задействованным в творчестве и воображении, обычно связанные с правым полушарием, или относящиеся к ним. 3. Отношение к человеку, в поведении которого преобладают эмоции, творчество, интуиция, невербальное общение и глобальные рассуждения, а не логика и анализ.

Однако в одном отношении дуальность 20-го века отличалась от дуальности 19-го века. В более ранней версии левое полушарие было явно выше и называлось «доминантным» или «главным» полушарием. Право было «недоминирующим» или «второстепенным». В версии 20-го века правое полушарие, как правило, отдается предпочтению и, возможно, даже считается когнитивно превосходящим. Похоже, это сохранилось и в 21 веке. В своей книге 2009 года «Мастер и его посланник» шотландский психиатр Иэн МакГилкрист характеризует историю западной цивилизации с точки зрения чередования левого и правого полушария. Однако в его общем взгляде правое полушарие является хозяином, а левое полушарие - эмиссаром, что является чем-то вроде переворота взглядов XIX века.

Пациенты с разделенным мозгом

М.Э. Розер, М.С. Газзанига, в Энциклопедии нейробиологии, 2009 г.

История

Об операции расщепления мозга у людей впервые сообщили в начале 1940-х годов нейрохирурги Ван Ваганен и Херрен, которые провели более 30 таких операций в качестве лечения трудноизлечимой эпилепсии. Разрыв спаек между полушариями предотвращал межполушарное распространение припадков. Эти пациенты были позже протестированы Акелайтисом, который сообщил, что пациенты не проявляли заметного воздействия на поведение, кроме уменьшения их эпилептических симптомов. Этот негативный результат согласуется с более ранними исследованиями мозолистого инфаркта, которые предполагали, что корковые спайки играют небольшую функциональную роль, и такое положение вещей побудило Карла Лэшли шутливо заметить, что целью мозолистого тела является «предохранение полушарий от провисания».

Только после систематических экспериментов, проведенных на комиссуротомированных кошках и обезьянах Рональдом Майерсом и Роджером Сперри, важность корковых комиссур для передачи информации между полушариями стала совершенно очевидной. Перерезание комиссур нарушило передачу визуальной и тактильной информации и усвоение ассоциаций от одного полушария к другому. Исследования на животных также показали, что разделение полушарий не будет иметь катастрофических последствий для пациентов-людей, потому что животные демонстрировали нормальное поведение вне тестовой ситуации.

После публикации этих исследований в начале 1960-х нейрохирурги Филип Фогель и Джозеф Боген провели операцию комиссуротомии на нескольких людях. Этих пациентов обычно называют группой Калифорнии и включают пациентов WJ, NG и AA. Другие тщательно протестированные пациенты, в том числе PS и JW, были прооперированы в 1970-х годах Дональдом Уилсоном и Дэвидом Робертсом в Медицинской школе Дартмута. Многие из этих пациентов участвовали в большом количестве экспериментов на протяжении десятилетий.

Разделенный человеческий мозг дает уникальную возможность изучать каждое полушарие в относительной изоляции. Первоначальные исследования межполушарной коммуникации и асимметрии у людей были проведены Майклом Газзанигой, работающим в лаборатории Роджера Сперри. Эти исследования продемонстрировали поразительный синдром разъединения, при котором каждое полушарие не осознает сенсорные и гностические свойства стимулов, предъявляемых его противоположному числу.

Связанные полушария - роль мозолистого тела в асимметриях полушария

Себастьян Окленбург, Онур Гюнтюркюн, в The Lateralized Brain, 2018

Исследования с разделенным мозгом на животных

Early split-brain research in animals was mainly conducted in the visual system of cats and monkeys. In the mammalian visual system, both eyes receive input from the left and the right visual fields. However, the optic fibers cross partially at the optic chiasm, so that the nasal portions of the visual input (the parts on the sides towards the nose) are processed by the hemisphere contralateral to the visual field the input is presented in. In contrast, the distal portions of the visual input (the parts on the sides away from the nose) are processed by the hemisphere ipsilateral to the visual field the input is presented in. Thus, each hemisphere initially only receives visual information from the contralateral visual field ( Fig. 3.7 ).

Рисунок 3.7. В зрительной системе млекопитающих информация левого зрительного полуполя обрабатывается в правой зрительной коре и наоборот.

Тем не менее, мы воспринимаем мир как единое целое, а не как разделенный на два поля зрения. Может быть, мозолистое тело имеет решающее значение для этой интеграции? Эта новаторская идея была разработана Роджером Сперри (1913–94), нейробиологом из Калифорнийского технологического института («Калтех») в Пасадене. Сперри предложил проверить эту гипотезу с Рональдом Э. Майерсом с кафедры анатомии Чикагского университета. Затем Майерс провел плодотворное исследование, в котором он проверил функцию мозолистого тела в передаче зрительной информации между полушариями у кошек. 14 У шести кошек перекрест зрительного нерва и мозолистое тело были рассечены таким образом, что контралатеральная информация от глаз не передавалась, и полушария больше не обменивались информацией. После восстановления после операцииживотные были обучены выполнять простые задачи распознавания образов (например, различать круг от квадрата), в то время как один из их глаз был с завязанными глазами. Как только животные сделали правильный выбор в более чем 85% испытаний, другому глазу завязывали глаза. Мгновенно производительность упала до случайного уровня (см. Рис. 3.8). Таким образом, мозолистая перерезка привела к невозможности передачи простой визуальной информации. Эти результаты противоречили более раннему исследованию на кошках, в котором был рассечен только перекрест зрительных нервов, но не мозолистое тело. 15 Майерс пришел к выводу, что его результаты ясно продемонстрировали важную роль мозолистого тела для визуального обучения и передачи информации.Это предположение было также подтверждено открытием, что кошек можно обучить двум конфликтующим проблемам с двумя глазами без каких-либо признаков вмешательства между двумя процессами обучения. Выводы Майерса были подтверждены дальнейшими исследованиями на кошках 16,17 и обезьянах. 18

Рисунок 3.8. Эксперимент Майерса. 14,15 Экспериментальные группы: кошки, у которых были разрезаны и мозолистое тело, и перекрест зрительных нервов, способны выучить задачу визуального различения с завязанными глазами. Когда повязку переместили на другой глаз, они не показали эффектов переноса и начали изучать задание заново. Контрольная группа: кошки, у которых было разрезано только мозолистое тело или перекрест зрительных нервов, или ни один из них не был рассечен, сохраняют свои рабочие характеристики при перемещении повязки на другой глаз.

Том 2

Синдром отключения

Определяемый синдром расщепления мозга или синдром разъединения, связанный с каллозотомией, особенно полной, был описан авторами с середины 20 века, когда эта процедура была впервые разработана. 1,15-17 Синдром назван так из-за наблюдаемых эпизодов, в которых движение и / или восприятие стимулов, по-видимому, находится под контролем одного полушария без видимого осознания в противоположном полушарии. Например, при синдроме чужой руки (AHS) недоминирующая рука может тянуться к объектам или манипулировать ими без сознательного контроля. 37,38 Существует интересная совокупность синдромов разъединения, включая синдром SMA, AHS, дихотическое подавление слушания, тактильную дисномию, пренебрежение полушарием, недоминирующую аграфию руки, алексию без аграфии и тахистоскопическое подавление зрения. 39 Даже при синдромах хронического отключенияЗа исключением AHS, двигательные нарушения или нарушения восприятия не проявляются клинически и проявляются только при детальных лабораторных исследованиях. Тем не менее, синдромы отсоединения после передней каллозотомии встречаются реже, чем после задней. 38,40 Более того, резкое отключение задней мозолистой кости может привести к более стойкому синдрому межполушарной сенсорной диссоциации. 19,32 Некоторые авторы обнаружили, что стадирование полной каллозотомии для улучшения послеоперационного неврологического дефицита может уменьшить длительные реакции отключения. 23резкое отключение задней мозолистой оболочки может привести к более стойкому синдрому межполушарной сенсорной диссоциации. 19,32 Некоторые авторы обнаружили, что стадирование полной каллозотомии для улучшения послеоперационного неврологического дефицита может уменьшить длительные реакции отключения. 23резкое отключение задней мозолистой оболочки может привести к более стойкому синдрому межполушарной сенсорной диссоциации. 19,32 Некоторые авторы обнаружили, что стадирование полной каллозотомии для улучшения послеоперационного неврологического дефицита может уменьшить длительные реакции отключения. 23

Черепные аномалии

Шизэнцефалия

Шизэнцефалия означает «расщепленный мозг», при котором имеется полная расщелина через полушарие головного мозга, что приводит к сообщению между желудочковой системой и субарахноидальным пространством (рис. 11-38 A – C). Эти расщелины выстланы серым веществом и поэтому обладают эхогенными характеристиками нормальной поверхности мозга.

Что вызывает расщелину шизэнцефалии, неизвестно; Было высказано предположение, что шизэнцефалия является частью спектра расстройств, возникающих в результате инфаркта сосудов, но более поздняя работа предполагает первичную аномалию миграции нейронов как более вероятную этиологию. 47,48

Существует два типа шизэнцефалии: шизэнцефалия с открытыми и закрытыми губами. Расщелина всегда простирается от слизистой оболочки желудочка, чтобы сообщаться с эпендимой желудочков; однако в форме с открытой губой края расщелины раздвинуты, тогда как в форме с закрытой губой края смыкаются. 47–49 Расщелины часто асимметричны, могут быть односторонними и чаще всего располагаются в теменной доле. Пеллюцидная полая перегородка отсутствует в 80–90% случаев, особенно при двусторонней шизэнцефалии (рис. 11-39). Дополнительные признанные структурные ассоциации включают вентрикуломегалию, ACC, полимикрогирию и гетеротопические аномалии.

Прогноз варьируется от судорожного расстройства или гемипареза (в зависимости от пораженного участка мозга) для односторонней изолированной расщелины до глобальной задержки развития, судорог и обширных моторных нарушений для двусторонних расщелин.