Лобная доля мозга не смогла научиться языку без височной

Наличие височной доли — обязательное условие для обработки языка лобной долей и, как следствие, — для появления языка в полушарии вообще. К такому выводу пришли американские ученые, которые изучили мозг женщины, в раннем возрасте утратившей височную долю левого полушария. Всю обработку языка на себя взяло правое полушарие, а вот в левом полушарии речь не обрабатывалась вообще — даже в лобной доли, которая осталась цела и выполняла другие функции, пишут ученые в журнале Neuropsychologia.

Основную роль в обработке языка в мозге человека играет нейронная сеть, объединяющая две находящиеся рядом части — лобную и височную долю. Эта связь начинает формироваться в период от года до трех лет, когда ребенок наиболее активно учится языку, укрепляется в полушарии (практически всегда — в левом) к четырем годам и развивается далее вплоть до взрослого возраста.

Несмотря на то, что роль лобно-височных сетей в обработке языка хорошо известна, об особенностях ее формирования (помимо примерных временных рамок) известно не так много — во многом из-за недостатка исследований с участием детей в тот период, когда они только учатся говорить. Например, неясно, какую роль друг для друга играют две части лобно-височной сети: формируются ли они индивидуально, а затем связываются функционально, или же наличие одной из них обязательно для развития и работы другой.

Чтобы ответить на этот вопрос, Эвелина Федоренко (Evelina Fedorenko) из Массачусетского технологического института вместе с коллегами изучила мозг женщины, которая живет без височной доли левого полушария головного мозга всю свою жизнь. Предположительно, ЕГ (так называют участницу исследования в статье) перенесла инсульт еще до рождения, но на ее развитии это не сказалось: у нее есть ученая степень, а помимо родного английского она практически в совершенстве знает русский язык. Об отсутствии значительной части мозга ЕГ узнала только в 1987 году возрасте 25 лет, когда ей сделали МРТ в рамках диагностики и лечения депрессии.

Первый эксперимент с участием ЕГ провели в 2016 году с помощью фМРТ: помимо структурных сканов головного мозга ученые сделали и функциональные — при выполнении двух заданий. Первое задание было языковым: ЕГ необходимо было прочитать несколько грамматически и семантически правильных предложений с экрана, а затем — несколько предложений, состоявших из псевдослов — чтобы выделить в мозге те участки, которые отвечают за понимание языка. Второе задание было арифметическим: ЕГ решала в уме примеры — простые и сложные — чтобы ученые могли локализовать в лобных долях активность, отличную от понимания языка.

Вместе с ЕГ в эксперименте поучаствовали 145 добровольцев без каких-либо неврологических нарушений и с двумя целыми полушариями. Контрольная группа выполняла те же задания, что и ЕГ — так ученые могли сравнить активность ее мозга со стандартной.

Анализ фМРТ показал, что левое полушарие мозга ЕГ не участвует в обработке речи совсем: активности при чтении в нем не наблюдалось. Напротив, у контрольной группы основная активность при чтении приходилась как раз на левое полушарие — в большинстве случаев (но не всегда — активность можно найти и в правом полушарии) речь локализуется именно в нем. Вместо левого полушария язык обрабатывается в правом полушарии ЕГ, что объясняет отсутствие у нее каких-либо нарушений речи и развития: лобно-височная сеть правого полушария взяла на себя всю обработку языка в отсутствии такой сети в левом полушарии.

Любопытно, что целые участки левого полушария ЕГ оставались активными вне языковых заданий: при решении арифметических примеров активность целых лобных долей как правого, так и левого полушария мозга женщины была схожей с активностью у контрольной группы. Все результаты своего исследования ученые воспроизвели еще раз — через три года после первого эксперимента.

Исследователи пришли к выводу, что наличие височной доли необходимо для того, чтобы полушарие взяло на себя языковые функции. В его отсутствии вторая часть лобно-височной сети — лобная доля — не участвует в языковой обработке вообще, и участков, отвечающих за какие-либо аспекты речи, в ней не развивается. Тем не менее, это не значит, что речь для человека без височной доли невозможна: благодаря своей пластичности мозг перераспределяет функции, и речь обрабатывается уже в правом полушарии — что было неоднократно показано еще до случая ЕГ.

В конце статьи Федоренко и ее коллеги также отмечают важность изучения отдельных случаев атипичного мозга — не только для понимания, как он функционирует без определенных частей, но и для изучения мозговой активности вообще. Впрочем, работы, описывающие работу мозга без каких-либо частей, публикуются регулярно: например, в 2019 году ученые из Калифорнийского технологического университета показали, что в отсутствии целого или части полушария другое — нетронутое — обрастает прочными функциональными связями.

Елизавета Ивтушок