Zespół Rozdwojonego Mózgu

Split Brain Syndrome

„Rozdzielona praca półkul pokazała, że nasz umysł daje nam dwa różne obrazy i spojrzenia na świat”
  Richard Ivry

R.Sperry

M.Gazzaniga

W latach '60 XX w. przeprowadzono pierwsze operacje rozcięcia u człowieka  ciała modzelowatego,  które jest łącznikiem między dwoma półkulami mózgu. Operacje miały na celu leczenie epilepsji, czyli wyeliminowanie u osoby chorej napadów padaczkowych. Ujawniły one przy tym jednak wyraźne i zaskakujące różnice w funkcjonowaniu półkul. W roku 1981, za badania nad efektami rozdzielenia półkul mózgu, prof.  Roger Sperry  otrzymał Nagrodę Nobla. Badania tego obszaru kontynuował jego wcześniejszy student prof.  Michael Gazzaniga.
Roger Sperry i Michael Gazzaniga zrealizowali badania na pacjentach z rozszczepionym mózgiem (wyciętym ciałem modzelowatym), których celem było ustalenie, czy operacja wpłynęła na ich życiowe funkcjonowanie. Testy sprawdzały umiejętności językowe, wzrokowe i ruchowe. Dla ich badań ważna była prawidłowość organizacji pracy mózgu, którego półkule sterują ciałem w sposób krzyżowy. Oznacza to, że za ruch lewymi kończynami odpowiada prawa półkula mózgu i odwrotnie, za ruch prawymi kończynami odpowiada lewa półkula. Przykładowo, kiedy człowiek widzi coś w lewym polu widzenia, informacja wędruje do prawej półkuli mózgu.
BADANIA NR 1 - Czy rozdzielenie półkul mózgowych ma znaczenie dla funkcjonowania człowieka?
W pierwszej serii testów przedstawiano osobie badanej przez krótki czas różne słowa, osobno w lewym i prawym polu widzenia. Test wykazał, że kiedy słowo było pokazywane w prawym polu widzenia i informacja trafiała do lewej półkuli, pacjenci wypowiadali słowo, które widzieli. Jeśli słowo było pokazywane w lewym polu widzenia i informacja o nim trafiała do prawej półkuli, pacjenci nie wskazywali, by w ogóle widzieli jakiekolwiek słowo. Naukowcy zaobserwowali więc różnicę w działaniu obydwu półkul i zastanawiali się, czy prawa półkula ma problem z widzeniem, czy z mówieniem.
BADANIA NR 2 - Czy prawa półkula mózgu może mówić?
W kolejnym eksperymencie kazano pacjentom umieścić lewą rękę na tacy pełnej przedmiotów. Znajdowała się ona pod przykrywką, by pacjenci nie mogli ich widzieć. Następnie w lewym polu widzenia pacjenta pokazywano słowo, które było przetwarzane przez prawą półkulę mózgu. To słowo opisywało jeden z przedmiotów znajdujący się na tacy. Gdy prawa półkula widziała słowo, pacjent lewą ręką prawidłowo podnosił przedmiot odpowiadający temu słowu, jednak słownie nadal nie potwierdzał, by widział jakiekolwiek słowo i jakie ono było.
Innych pacjentów proszono, by naciskali przycisk, gdy zobaczą prezentowane im słowo. Gdy widzieli je w lewym polu widzenia i informacja trafiała do prawej półkuli mózgu, lewą ręką prawidłowo naciskali przycisk, ale werbalnie nie meldowali, by cokolwiek widzieli. Zapytani o słowo i naciśnięcie przycisku twierdzili, że nie widzieli takiego słowa i nie wiedzą, dlaczego nacisnęli przycisk.
Jednym z pacjentów był nastoletni chłopak. Kiedy w jego lewym polu widzenia, a tym samym prawej półkuli, wyświetlono sformułowanie  "imię Twojej dziewczyny",  nie mógł werbalnie wypowiedzieć jej imienia. Jednak za pomocą płytek Scrabble sformułował lewą ręką imię  "Liz",  nadal formalnie nic o tym nie wiedząc (twierdził, że nie widział napisu i nie wie, że lewą ręką ułożył jakiekolwiek słowo).
Za pomocą tej serii badań naukowcy potwierdzili, że prawa półkula widzi prawidłowo, lecz nie może mówić. Gdy pytano uczestników o słowo i przedmiot trzymany przez nich w lewej ręce, twierdzili, że nie widzieli słowa i nie wiedzą, dlaczego trzymają w ręku dany przedmiot. Czyli lewa półkula, która mogła mówić, nie widziała prezentowanego słowa i nie wiedziała nic o podniesieniu przedmiotu, naciśnięciu przycisku, czy ułożeniu słowa za pomocą płytek Scrabble przez lewą rękę.
BADANIA NR 3 - Czy półkule mózgu są autonomiczne i od siebie niezależne?
W kolejnych badaniach ręce pacjenta umieszczano w oddzielonych przegrodach. Następnie w lewym i prawym polu widzenia pokazywano różne obrazki i proszono o ich narysowanie. Pacjenci rysowali rękoma dwa różne obrazki, ale zapytani o to, co narysowali, opisywali tylko to, co pokazano w ich prawym polu widzenia (co widziała lewa półkula). Testy te dowiodły, że przecięcie ciała modzelowatego powoduje zerwanie połączenia między lewą i prawą półkulą, uniemożliwiając im komunikowanie się ze sobą. Pacjenci po takiej operacji potrafią rysować dwa różne obiekty każdą ręką, gdy zadanie to dla osoby z nierozszczepionym mózgiem jest albo niemożliwe, albo trudne do wykonania.
Przedstawione wyżej badania wykazały, że bez ciała modzelowatego półkule mózgu nie są w stanie się ze sobą komunikować. Działają nie wiedząc o sobie nic nawzajem, tak jakby druga półkula w ogóle nie istniała. Oddzielenie półkul od siebie może też powodować konflikty między nimi. Pacjenci zgłaszali takie sytuacje, mówiąc o sprzecznych działaniach obydwu rąk. Kiedy jedna ręka sięgała do drzwi, aby je otworzyć, druga próbowała powstrzymać tę rękę przed ich otworzeniem. Gdy ich lewa ręka rozpinała koszulę, prawa ręka podążała za nią i ponownie ją zapinała. Oznacza to, że każda z półkul mózgowych posiada swoją własną indywidualną wolę.

J. LeDoux

BADANIA NR 4 - O czym mówi lewa półkula, kiedy nie widzi wszystkiego?
Innemu pacjentowi, któremu usunięto połączenie między półkulami, Michael Gazzaniga z innym naukowcem  Josephem LeDoux  pokazali  LEWEJ  półkuli ilustrację kurzej nogi, zaś  PRAWEJ  półkuli fotografię zimowego krajobrazu. Następnie poprosili go, by wskazał karty związane z tym, co właśnie widział. Pacjent  PRAWĄ  ręką pokazał kurczaka, a  LEWĄ  łopatę do odgarniania śniegu. Naukowcy spytali wtedy, dlaczego wskazał właśnie łopatę (pamiętajmy, że lewa półkula odpowiedzialna za mowę widziała wyłącznie ilustrację kurzej nogi). Lewa część mózgu zupełnie bez zastanowienia stworzyła historię:  "To proste. Kurza noga kojarzy się z kurczakiem i kurnikiem, a łopata jest potrzebna do wyczyszczenia kurnika".  Wygląda na to, że kiedy prawa część mózgu dokonuje wyboru, lewa szybko wymyśla jakieś wytłumaczenie.
Eksperyment z kurczakiem i łopatą doprowadził Gazzanigę i LeDouxa do wniosku, że lewa półkula pracuje jako "tłumacz", który patrzy na zachowanie organizmu i interpretuje je, tworząc sensowną wersję zdarzeń. Lewa półkula u każdego człowieka działa w taki sam sposób, nawet w mózgach niezmienionych operacyjnie. Podświadome, automatyczne programy wywołują pewne zachowania (w tym myśli), a ona znajduje uzasadnienie. Prof. Gazzaniga stwierdził:  "Lewa półkula przez cały czas stara się odkrywać znaczenie wydarzeń. Niezmiennie szuka ładu i sensu, nawet tam, gdzie ich nie ma".
BADANIA NR 5 - Czy prawa półkula myśli tak samo, jak lewa?
Pacjentom dano zadanie koncepcyjne, wymagające kojarzenia i wyciągania wniosków. Każdej z półkul osobno pokazywano słowa  "garnek",  a następnie  "woda"  i proszono o wskazywanie odpowiednich kart z ilustracjami. Każda z półkul prawidłowo wskazywała podległą sobie ręką odpowiednie obrazki: kolejno garnka i wody. Kiedy jednak wyświetlono równocześnie dwa słowa:  "garnek, woda",  tylko lewa półkula wskazała obrazek garnka z wodą, gdy prawa wskazała pusty garnek.
Następnie pokazywano obrazki ukazujące  "zapałkę"  oraz  "stos drewna"  i proszono o wskazanie jednego z sześciu obrazków, który ilustrował związek przyczynowy między pokazanymi obiektami. Prawa półkula nie potrafiła wybrać obrazka przedstawiającego płonące ognisko, gdy dla lewej zadanie to było banalnie proste.
Badania te wykazały brak umiejętności wnioskowania przez prawą półkulę. Prof. Gazzaniga stwierdził, że  "lewa półkula umie formułować logiczne wnioski, a prawa tego nie potrafi i traktuje wszystko dosłownie. Dla prawej półkuli podarowane jej pudełko cukierków jest pudełkiem cukierków. Lewa półkula może wyciągnąć z tego podarunku rozmaite wnioski."
BADANIA NR 6 - Czy lewa i prawa półkula mają takie same strategie działania?
Pytanie to jest o tyle zasadne, że w świecie ludzi i zwierząt funkcjonują dwie strategie działania. Zwierzęta wykorzystują głównie strategię  "maksymalizowania",  czyli za każdym razem wybierają możliwość występującą do tej pory najczęściej. U ludzi strategię tę wybierają dzieci do czwartego roku życia. Później coś się jednak u człowieka zmienia i w każdej sytuacji zaczyna  "szukać systemu".  To druga strategia.
Prof. Gazzaniga przygotował prosty eksperyment. Lampka zapalała się losowo raz nad, raz pod linią. Eksperymentator ustawił urządzenie tak, by lampka zapalała się nad linią w 80% przypadków, a w 20% pod nią. Gdy grę tę przedstawiał z osobna półkulom różnych pacjentów okazało się, że prawa realizuje strategię  "maksymalizowania",  podobnie jak przebadane zwierzęta tj. szczury i gołębie. Lewa natomiast próbuje znaleźć  "system",  czyli stara się wywnioskować, w jakiej częstotliwości zapala się lampka, i tworzy w tym zakresie swoją teorię, by ten  "system"  wyjaśnić. W efekcie przy braku systemu prawa półkula była skuteczna w 80% przypadków, a lewa średnio w 67%.
Eksperyment ten ukazał, że w lewej półkuli znajduje się  moduł  odpowiedzialny za poszukiwanie wzorów zdarzeń. Prof. Gazzaniga określił, że  "moduł ten odpowiada za ludzką skłonność do znajdowania porządku w chaosie. To on próbuje złożyć wszystkie informacje w spójną historię i osadzić je w kontekście. Wydaje się, że lewa półkula formułuje hipotezy na temat struktury świata nawet w obliczu dowodów świadczących o tym, iż nie ma żadnego wzoru."
IMPLIKACJE
Powyższe badania wykazały, że półkule mózgowe nie są swoimi wiernymi kopiami, a posiadają autonomię, własne postrzeganie, rozumienie i chęci. W przypadku rozszczepionego mózgu, w jednej głowie mogą istnieć dwa ośrodki woli, czasami walczące ze sobą o panowanie nad ciałem. Wygląda na to, że każda półkula mózgowa posiada własną świadomość i w obu może ona funkcjonować odmiennie w tym samym czasie. Obserwacje te stawiają ważne pytania również natury filozoficznej. W której półkuli umiejscowione jest  "Ja"  człowieka? Czy po operacji rozdzielenia półkul człowiek nabywa dwóch tożsamości? Dziennikarz  Tygodnika Powszechnego  ks. Jacek Prusak postawił nawet pytanie o duszę. Skoro każda z półkul ma własne chęci, podejmuje własne działania, ma własną wolę, to czy po takiej operacji człowiek posiada dwie dusze?  Tego typu pytania postawił również prof. Gazzaniga w jednej ze swoich książek.
Dlaczego człowiek nie zauważa braku połowy pola widzenia?
Kiedy osoba bez operacji mózgu przestałaby widzieć jedną ze stron (np. wszystko, co znajduje się po jej lewej stronie), to zauważyłaby to, zaniepokoiła i prawdopodobnie szukałaby pomocy u specjalisty. U osoby po rozdzieleniu półkul mózgowych, lewa półkula, która może mówić, nie widzi nic po swojej lewej stronie, lecz tego nie zauważa, nie jest tego świadoma oraz twierdzi, że po operacji nic się nie zmieniło i że widzi tak samo jak przed operacją. Jak to możliwe? Prof. Gazzaniga wytłumaczył to następująco:

Skoro brak "alarmu" ze strony  modułu  mózgu (kory wzrokowej) powoduje brak świadomości istniejącej sytuacji, skoro nawet poinformowanie człowieka o tym fakcie nie powoduje powstania świadomego odczuwania przez niego tej sytuacji, to rodzi się pytanie:
Czym jest świadomość?
Nauka nadal nie odpowiedziała, czym jest i jak powstaje świadomość, jednak badania nad rozszczepionym mózgiem bardzo przybliżyły nas do jej zrozumienia. Kluczem jest zaobserwowana w niniejszych badaniach prawidłowość, że brak kontaktu z  modułem  mózgu przetwarzającym jakiś obszar powoduje brak wytworzenia świadomości istnienia realnej sytuacji (np. braku widzenia, odczuwania, braku określonych myśli, itp.). Według prof. Gazzanigi kora mózgowa zbudowana z miliardów neuronów zorganizowana jest w wyspecjalizowane obwody, zwane  modułami,  które przetwarzają określone informacje. Obwody te działają automatycznie. Do innych części mózgu przekazywane są wyłącznie wyniki ich pracy. Każdy z tych obwodów tworzy lokalny system świadomości, który współtworzy ogólne świadome doświadczenie. Odczucie świadomości wydaje się spójne i jednolite, lecz wygląda na to, że jest ono kształtowane przez liczne, odrębne moduły.

Opracował Tomasz Krawczyk na podstawie:
Michael S. Gazzaniga, "Right hemisphere language following brain bisection: A 20-year perspective.", American Psychologist, 1983, 38(5), 525-537
Michael S. Gazzaniga, "Kto tu rządzi - ja czy mój mózg?", Wydawnictwo Smak Słowa, 2020
David Eagleman, "Mózg incognito. Wojna domowa w twojej głowie.", Zysk i S-ka Wydawnictwo, 2012

• - wersja PDF (423 kb)