第五讲：大脑的高级整合功能

第二节 大脑两半球机能的不对称

大脑两半球机能的不对称

　　一、大脑半球的机能定位

　　在19世纪60年代以前，人们认为大脑各部分的机能是相同的。1860年，法国Pierre Paul Broca（1824-1880）观察了一个特殊病例，这位患者尽管他的发音器官正常，可以理解语言，但不能说话，也不能通过书写表达思想。后来对其尸体解剖发现，患者左半球额叶后部有一损伤区，但右半球正常。Broca后来又研究了8个相同的病人，都是在大脑左半球这个区域受损。现在把这个区（Brodmann 44、45区）称为Broca区。这些发现使他在1864年宣布“我们用左半球说话”，是人类大脑左半球优势的第一个证据。

　　1869年，英国Jackson通过对癫痫患者癫痫发作的观察，发现某些惊厥从一组肌肉开始，然后依次扩展到其它肌肉。因此，他提出大脑皮质存在支配身体不同部位的运动代表区。

　　1876年,德国Wernicke又发现另一个与语言有关的皮质区，损伤后导致感觉失语症。这个区域受损的病人可以说话，但不能理解语言。

　　二、大脑半球的机能差异

　　人脑的一个特点是两侧大脑半球的功能并不完全对称。过去认为，大多数人惯用右手和语言中枢位于左半球，因而认为左半球是优势半球，右半球是从属的。但近年来，发现许多非语词性功能右半球占优势，如空间辨认、音乐才能和对复杂图形的目视识别能力，情绪的表达等。所以左半球优势的概念得到了修正。对这一问题作出重大贡献的科学家应归功于Sperry 及其著名的裂脑（Split brain）人研究(图5-2)。

　　在19世纪中叶以前，外科医生发现，切断连接两侧大脑半球的胼胝体，对病人的智力几乎没有什么影响，甚至认为胼胝体只是对两个大脑半球起托的作用。但是切断胼胝体对癫痫病人发作的抑制作用是明显的，因其可防止癫痫病发作从一个半球扩散到另一个半球，所以本世纪40年代起，这种手术一直用于治疗严重的癫痫症。Sperry发现，手术后的病人对出现在左侧视野中的物体（视觉投射到右半球）不能用语词说出物体的名称，而对出现在右侧视野中的物体（视觉投射到左半球）就能说出物体的名称，说明语言中枢在左半球。但是病人右半球的视觉认识功能是正常的。如给病人左侧视野看苹果，他不能用词语说出“苹果”；但他能认识到这一物体是苹果，因为他可以闭着眼睛籍助于触觉用左手把苹果收集起来以表示他对这一物体的认识。在正常人，虽然语言中枢在左半球，但能对左侧视野中的物体说出其名称，这是连合纤维的功能，因为连合纤维使左右半球的功能发生了联系。右半球对某些词语也可作出反应。例如，闪现于右半球的“猫”字，患者可用左手选出猫模型。Levy还设计了一个有趣的相片嵌合（两个不同人的相片各取一半嵌合而成）实验。患者口述和用手指认的结果相反，说明两个半球感受的两张不同的面相。例如，嵌合相片左侧是男人而右侧是女人的话，被试者会说“是女人”，但让其用手指认，他会选择男人。

　　Sperry和他的同事发现，右半球在处理视觉空间信息方面胜过左半球。惯用右手的裂脑人，用右手不能画出图象的三维特点，而用左手却能相当准确地画出三维图象。

　　对裂脑人的研究得出两个半球各有各自功能的概念。一个分离半球所经验的，学习和记忆的事物不能传送给另一个半球。这一研究结果使Sperry获得1981年诺贝尔奖，并使我们对人脑高级功能的一侧优势有了更深入的认识：左半球对言语、语言、复杂的随意运动、读、写、抽象推理以及数学计算的控制占优势；右半球对形象思维、复杂图像的视觉、听觉和触觉识别、空间感觉、理解音乐以及直观的感觉方面占优势。俄罗斯著名生理学家巴甫洛夫曾把人分成思想型和艺术型，但当时缺乏支持这种区分的直接证据。那么，按Sperry的发现，也许思想型的人是左半球功能占优，而艺术型则是右半球功能占优(图5-3)。

　　左右大脑半球结构和机能的不对称见表5-1,5-2（引自《神经科学原理》）。

表5-1人类大脑左右半球不对称的结构

解剖结构 优势半球

脑组织比重 左〉右

外侧裂长度 左〉右

岛回 左〉右

扣带回 左〉右

颞平面 左〉右

下顶小叶 左〉右

枕叶宽度 左〉右

侧脑室枕叶角长度 左〉右

额叶盖总面积 左〉右

体积 左〈右

重量 左〈右

Heschl脑回（41、42区）面积 左〈右

内膝体 左〈右

额叶宽度 左〈右

表5-2人类大脑左右半球不对称的功能

功能 左半球优势 右半球优势

视觉 字母及单词的识别 复杂图形及相貌的识别

听觉 语言性声音 环境声音，音乐

躯体感觉 复杂形状的触觉识别

运动 复杂随意运动控制 运动模式的空间组织

记忆 词语记忆 形状记忆

语言 听说读写

空间能力 几何学，方向感觉

其它功能 数学能力

　　美国加州大学的一个研究小组最近通过手术分开一个癫痫病人大脑，发现长时间来被认为在脑同一侧的说、写中枢，可以在脑不同半球中存在。该患者手术后丢失了书写的能力，尽管她可以出声地读出并拼出单词。当他们把单词展示给她的左侧半球时，她可以出声地读出来并给之命名，但却不能写出相应的单词来。研究者们于是得出结论：她的左半球大脑控制说和读，而不控制写。相反，当单词在她的右侧大脑半球展示出时，她能写出来，但她却不能出声地念出来。现在她既不能写也不能为一张图片命名。由此看来，她的右侧大脑半球控制写，而不是读、说。

　　两大脑半球解剖学上的不对称在婴儿出生前就已存在，这有利于左脑开始就具有语言功能。功能特殊化转而促进那些区进一步发育。连接大脑左右半球皮质的主要通路是胼胝体。如果每一种脑高级功能都要求左右半球共同实现的话，胼胝体就会变得膨大而使脑内无法容纳。因此左右半球的分工可能是大脑半球对有限脑空间的进化适应。尽管左侧语言半球的优势在婴儿出生前就已存在，但与成人不同的是，幼年时左半球受到损害时，右半球会取代左半球行使语言功能。

　　需要指出的是，大脑半球的结构和功能的不对称受遗传和环境因素的双重影响（性别与利手）。部分左利手及部分女性缺乏功能不对称。另外，功能一侧化是相对的。如初级感觉及运动功能不存在一侧化现象。左侧半球也有一定的非词语性认识功能，右侧半球也具有简单的词语功能。最新研究发现，大脑结构和机能的不对称并不是人类所特有。在灵长类和鸣禽鸟脑都具有结构和功能上的不对称。

　　如何发挥大脑两半球的优势，是教育工作者掌握教育规律，合理开发学生智力所面临的课题。研究表明，儿童的左脑和右脑的优势作用是随学龄年龄的增加而变化的。低年级学生刚开始学习时，往往右脑起主导作用，而后左脑作用逐渐增强。例如，在学习外语过程中，最初学生对外语文字的识别，只是把其作为无意义的图形来处理，所以右脑占优势。但经过一段时间学习后，左脑逐渐占据优势，说明学习导致了左右脑优势的转变。以读、写、听、说为中心的外语学习，可以最大限度的促进左、右两半球相互协调。读、写能力包括对语法、单词读音、词的顺序等的理解和分析，主要是左半球的功能；通讯能力包括对表情的认知、声调的分析、手势的理解和表情变化的判断等则主要是右脑的功能。因此合理运用现代多媒体教学手段，改进传统的教学方法，可以收到事半功倍的效果。

　　在许多理工科院校中，普遍地存在着这种现象：男学生的人数远远大于女学生，有的班里甚至没有女学生。人们不禁会问：这种现象是否和人的大脑有关？男女大脑是否相同？男女智力差异的根源是否存在于大脑中？美国科学家比较了脑部胼胝体的形态结构，发现男女在脑部胼胝体形态上存在差别，这一发现在学术界引起了两种评论，一种观点认为，男女在脑部胼胝体形态上的差异，可能意味着男女智力特长差别的根源存在于大脑之中。许多研究表明，与男性相比，女性的大脑不如男子。这可以用来说明为什么女子在从事抽象思维以及立体视觉活动时成绩不如男子。而女子胼胝体后部较大，可能意味着两侧大脑半球连接紧密，因而较少专门化。这些学者都倾向于男女在大脑结构上有所不同，进而把男女在智力特长上的差别归于大脑结构功能上的差别。