Шадмер и Холкомб изучали PET rCBF-корреляты обучения сложному моторному навыку, требующему от испытуемого умения предсказывать поведение робототехнического устройства и управлять им27. Повышение активности относительно исходных условий на ранних стадиях обучения было отмечено в префронтальной области коры правого полушария (средняя лобная извилина). В противоположность этому, повышение активности на поздних стадиях тренировки было отмечено в задней теменной области коры левого полушария, левой дорзальной премоторной коре и правой передней коре мозжечка.
Хайер и его коллеги изучали регистрируемые PET корреляты — показатели скорости метаболизма глюкозы (GMR) — при обучении популярной пространственной головоломке (Тетрис)28. После ежедневных тренировок с Тетрисом на протяжении четырех-восьми недель, GMR в поверхностных областях коры понижался, несмотря на семикратное улучшение уровня игры. Испытуемые, в наибольшей степени улучшившие свое мастерство игры в Тетрис, демонстрировали после тренировки наибольшие понижения GMR в различных, зонах правого полушария.
Берне, Коэн и Минтун изучали PET rCNF-корреляты обучения и переобучения правилам искусственной грамматики29. Вначале вводилась грамматика A, затем следовала грамматика B. Различие между двумя грамматиками было слишком трудноуловимым для испытуемых, чтобы они могли осознать переход. Последовательные паттерны активации регистрировались в ходе обучения сначала грамматике A, а затем грамматике В. Обучение грамматике А характеризовалось начальным подъемом активации в правом вентральном стриатуме, левой премоторной области и в структурах переднего отдела левой поясной извилины, с последующим снижением активации. В противоположность этому, было отмечено постепенное повышение активации в правой дорзолатеральной префронтальной и правой заднетеменной области. Введение грамматики B вело ко второму подъему активации в левой премоторной области, в структурах переднего отдела левой поясной извилины и правом вентральном стриатуме, с последующим ее снижением.
Райкл и его коллеги изучали регистрируемые PET rCBF-корреляты лингвистической задачи (нахождение подходящих глаголов для предъявляемых визуально существительных)30. Вначале предъявлялся список существительных (условие наивности), затем, после значительной тренировки, этот список заменялся новым списком (условие новизны). Наивное состояние характеризовалось максимальной активацией передней цингулярной, левой префронтальной, левой височной и правой мозжечковой коры. После упражнений активация практически исчезала и частично восстанавливалась во время условия новизны, с предъявлением нового списка существительных. Дополнительный анализ обнаружил значительную активацию правой половины мозжечка во время условий наивности и новизны, но не после тренировок. В противоположность этому, значительная активация срединного отдела левой височной доли была представлена после тренировок, но не во время условий наивности и новизны.
Тульвинг и его коллеги изучали PET rCBF-корреляты новизны и привычности в распознавании лиц31. Привычность ассоциировалась с двусторонней активацией в широкой сети височных, теменных и затылочных зон. Новизна ассоциировалась с явно асимметричной, правой, а не левой, активацией гиппокампальных и парагиппокампальных структур.
Таким образом, большое количество данных указывает в одном направлении, и существует впечатляющее согласование между старыми «низкотехничными» тахистоскопическими и дихотическими методами и самыми современными методами функциональной нейровизуализации. Похоже, что мозговой оркестр разделен на две группы музыкантов. Те, кто сидят справа от прохода, быстрее осваивают новый репертуар, но в длительной перспективе и при должной тренировке те, кто находятся слева от прохода, достигают большего совершенства. С точки зрения корпоративной аналогии, большая организация, какой является мозг, состоит из двух основных отделов: один занимается относительно новыми проектами, а второй ведет устоявшиеся, продолжающиеся производственные линии. В действительности каждое полушарие мозга вовлечено во все когнитивные процессы, но их относительная степень вовлечения варьируется в соответствии с принципом новизны-рутины.
Сдвиг центра когнитивного контроля от правого полушария к левому совершается в разных временных масштабах: от минут или часов, как в случае исследований с обучением в рамках одного эксперимента, до лет и десятилетий, как при обучении сложным умениям и кодам, включая язык. Этот сдвиг может быть выделен даже в масштабе, превышающем рамки жизни индивида. Можно предполагать, что вся история человеческой цивилизации характеризовалась относительным сдвигом когнитивного акцента с правого полушария к левому вследствие накопления готовых к применению «шаблонов» различного рода. Эти когнитивные шаблоны хранятся вовне, благодаря различным культурным средствам, включая язык, и интернализуются (переходят во внутренний план) в ходе обучения в качестве различных когнитивных «полуфабрикатов». Любая попытка выразить культурно-историческую психологию Выготского32 в нейроанатомических терминах неизбежно приводит к этому выводу. В более поэтическом, метафорическом тоне, несколько схожее заключение было сделано Джулианом Джейнсом в его описании «двухкамерной психики» с «голосами богов», исходящими из правого полушария, чтобы указать нашим предкам путь сквозь новые ситуации тысячи лет назад33.
Проблема Ноя и ландшафты мозга
На протяжении нескольких последних десятилетий полушарная специализация превратилась в модную тему популярной литературы. Широкое распространение получили такие понятия как «правомозговая» и «левомозговая» терапия, «правомозговые» и «левомозговые» черты, «правомозговые» и «левомозговые» личности. Но важно понять, что два полушария имеют намного больше общего, чем различного. Исполнители, сидящие в сходных позициях по обеим сторонам прохода, играют на сходных инструментах. Полушарная специализация является не чем иным, как двумя параллельными вариациями на одну и ту же фундаментальную тему.
В соответствии с этой темой, затылочные доли вовлечены в зрение, височные — в звуковое восприятие, теменные — в тактильное и соматосенсорное восприятие. Но человеческий мозг — это больше, чем собрание узко специализированных сенсорных устройств. Мы способны распознавать сложные формы, понимать язык и анализировать математические соотношения. Что является нейронным базисом этих и других сложных психических функций? Как мы увидим, оркестр состоит из многих исполнителей, чей вклад в общий ансамбль не поддается простым определениям и чье месторасположение в оркестре является одновременно и сложным, и переменчивым.
Традиционно специалисты по нейронауке использовали эффекты повреждения мозга для того, чтобы понять, как работает нормальный мозг. В самой упрощенной форме логика такого исследования продвигается следующим образом. Предположим, что повреждение области мозга A причиняет ущерб когнитивной функции A', но не когнитивным функциям B', C' или D',. В отличие от этого, повреждение области BВ причиняет ущерб когнитивной функции B', но не когнитивным функциям A', C' или D'; и так далее. Тогда мы можем заключить, что область мозга A ответственна за когнитивную функцию А', область мозга B — за когнитивную функцию В', и так далее.
Этот метод называется принципом двойной диссоциации. Этот проверенный временем метод лежит в основе классической нейропсихологии. К настоящему времени он внес больший вклад в наше понимание сложных отношений между мозгом и когнитивной деятельностью, чем любой другой метод. Однако он уязвим во многих аспектах. В сильно взаимосвязанном мозге повреждение одной области может затронуть работу других областей. Раненый мозг претерпевает различные формы естественной реорганизации («пластичность»), которая делает его весьма иллюзорной моделью нормальной функции. Несмотря на эти недостатки, метод повреждений позволил получить очень много полезной информации относительно мозга, и все наши сегодняшние теории о функции мозга до некоторой степени базируются на этой информации.
Эффекты влияния повреждений мозга на познавательную деятельность помогают ответить не только на вопросы «где», но и на вопросы «что». Наблюдая различные формы дезинтеграции познавательной деятельности, мы начинаем понимать, как природа «расщепляет» психические функции на специфические когнитивные операции, и как эти операции распределяются в мозге.
В течение нескольких последних лет появление мощных методов функциональной нейровизуализации изменило направление нейронауки. Как указывалось ранее, эти методы включают позитронно-эмиссионную томографию, компьютерную единичнофотонную эмиссионную томографию и особенно функциональное магнитно-резонансное сканирование. Основываясь на различных физических принципах, от радиоактивного излучения вещества до изменений локальных магнитных полей, эти методы объединяет одна общая черта. Они позволяют нам прямо наблюдать различные формы физиологической активности в различных частях мозга во время решения человеком различных когнитивных задач. Выдающийся американский психолог Майкл Познер сравнил влияние функциональной нейровизуализации на когнитивную нейронауку с влиянием телескопа на астрономию. Так же, как изобретение телескопа в начале семнадцатого века сделало возможным прямое наблюдение макрокосма, внедрение функциональной нейровизуализации в конце двадцатого века впервые в истории позволило нам прямо наблюдать мыслительные процессы.