Какие мозговые структуры управляют поведением

Способность решать проблемы, планировать действия, контролировать эмоции — эти функции управляют нашим поведением.

Исполнительные функции — это базовые умственные способности, которые помогают нам иметь дело с окружающей средой и другими людьми. Они определяют человеческие мысли и действия.

В социальной жизни мы должны взаимодействовать со средой и другими людьми. В этом нам помогают т.н. исполнительные функции. Они разделяются на базовые когнитивные функции (контроль внимания, когнитивное торможение, сдерживающий контроль, рабочая память и когнитивная гибкость), а также высшие исполнительные функции, (планирование и подвижный интеллект), требующие одновременного выполнения нескольких базовых функций.

В частности речь идет об избирательном внимании, а также умении сосредотачиваться на одном раздражителе, игнорируя другие во время работы. К исполнительным функциям принадлежит также рабочая память, благодаря которой мы сохраняем информацию и можем ею пользоваться.

Несмотря на многочисленные данные, до сих пор нет однозначного мнения, какие структуры мозга обеспечивают эти умения. Исследования, проведенные в Институте имени Макса Планка в Лейпциге, вероятно, выявили такую область. Это стало возможно благодаря пациентке с уникальным случаем развития синдрома лобной доли.

Некоторым это не удается. Определенным людям очень сложно сконцентрироваться, планировать свои действия и контролировать импульсы и эмоции. Они страдают от так называемого синдрома лобной доли (frontal lobe disorder), который возникает в результате черепно-мозговой травмы или инсульта.

Одна из них — 56-летняя пациентка из Лейпцига — перенесла нескольких инсультов, которые затронули важные участки в мозгу: так называемые нижние области пересечения лобной доли (англ. — IFJ — inferior frontal junction area) коры головного мозга — при этом в обоих полушариях. Из-за повреждения пациентка не могла больше проходить базовые психологические тесты. Например, она не могла спланировать обход зоопарка с учетом нескольких задач. Женщине также не удавался так называемый тест Струпа, определяющий, насколько человек способен игнорировать второстепенные импульсы, которые отвлекают его от важной задачи.

Изображение мозна на МРТ — Анатомическое изображение мозга пациента, записанное с помощью магнитно-резонансной томографии. Красные кружки указывают на поражения с обеих сторон мозга, вызванные ударами (L — левое полушарие; R — правое полушарие)

Особенность случая пациентки заключалась в том, что повреждения ограничились только нижними участками пересечения и проявлялись в обоих полушариях мозга равномерно (как на картинке). Обычно инсульт повреждает большие участки и не ограничивается описанной областью. Кроме того, он редко наносит вред участкам, гомологичным друг другу с обеих сторон. Ситуация для пациентки очень сложная, но ученым этот случай предоставил уникальную возможность проанализировать роль пострадавших участков в обеспечении исполнительных функций.

«На основании данных функциональной МРТ здоровых людей уже было известно, что нижние области пересечения активируются, когда человек использует селективное внимание, рабочую память и другие исполнительные функции. Но надежного доказательства того, что эти функции сосредоточены именно здесь, до сих пор не было», — говорит Матиас Шретер (Matthias Schroeter), руководитель исследовательской группы «Когнитивная нейропсихиатрия» в Институте Планка.

Причинно-следственное доказательство такой анатомически-функциональной корреляции можно получить, только исключив эти участки из работы мозга — тогда способности, которыми они управляют, блокируются. Именно это прозошло в клиническом случае пациентки.

Кроме классического пути — определять отдельные функции на основании повреждений мозга и соответствующих нарушений определенных участков — ученые пошли и другим путем: через «Big Data», базы данных. В них содержится информация о 10000 испытуемых, принявших участие в многочисленных психологических тестах. Здесь также указано было и то, какие участки мозга при этом активировались.

С помощью этих данных команда смогла предсказать повреждения функций пациентки только на основе тех мозговых травм, которые удалось обнаружить сканером. Ученые называют это чтением симптомов (symptom reading). Это перспективный метод. В будущем он может понадобиться для того, чтобы приспособить терапию к отдельным пациентам, не подвергая их детальному тестированию.

«Когда у пациентов сразу после несчастного случая или инсульта отключаются исполнительные функции, а чаще и другие умения, пострадавшие восстанавливаются значительно хуже, поскольку у них не работает должным образом функция планирования, — пояснил Шретер. — Если в будущем на основании снимков повреждений и баз данных можно будет подробнее узнать, какие мозговые области (и соответственно какие функции) пострадали, можно будет адаптировать терапию под конкретного человека».