С начала XX века исследователи считали, что движения правой и левой сторон тела контролируются противоположным полушарием мозга, а доминирование той или иной руки обусловлено тем, что доминирующая сторона лучше контролирует движения.

Однако почти 30 лет назад исследователь из Университета штата Пенсильвания предложил гипотезу комплементарного доминирования — идею о том, что оба полушария мозга вносят вклад в различные аспекты движения по обе стороны тела. Теперь эти десятилетия работы, включая независимые исследования других ученых, дают информацию для клинических испытаний , чтобы проверить новые вмешательства для людей, перенесших инсульт.

Роберт Сайнбург, Дороти Ф. и Дж. Ллойд Хак, заведующие кафедрой кинезиологии и неврологии в Университете штата Пенсильвания, и его команда проанализировали существующую исследовательскую литературу — от фундаментальных научных экспериментов, проведенных более 20 лет назад, до недавних испытаний вмешательств для пациентов, перенесших инсульт .

В целом, исследователи заявили, что комплементарное доминирование привело к лучшему пониманию того, как работает мозг, и направило разработку новых методов лечения для людей, перенесших инсульт. Они опубликовали свой обзор в Journal of Physiology .

«Примерно от 50% до 70% людей, переживших инсульт, выживают, но многие из них имеют долгосрочную инвалидность», — сказал Сайнбург. «Это означает, что только в Соединенных Штатах сотни тысяч людей каждый год могли бы получить прямую выгоду от этого исследования и других исследований, которые улучшают реабилитацию для людей, переживших инсульт».

Инсульты происходят, когда происходит прерывание притока крови к мозгу, либо из-за закупорки, либо из-за разрыва кровеносного сосуда. Инсульт может повредить части мозга, которые контролируют движение, и нарушить связь между мозгом и мышцами.

По словам исследователей, большая часть доказательств в поддержку доминирования левого или правого полушария мозга получена в результате изучения инсультов. Если у кого-то обширный инсульт в двигательном центре с одной стороны мозга, другая сторона тела обычно демонстрирует значительные проблемы с контролем и может ослабнуть или быть парализованной.

На одной и той же стороне тела может наблюдаться слабость или другие проблемы, но ранее предполагалось, что эта сторона не затронута.

По словам Сайнбурга, это предположение означало, что стандартный курс физической реабилитации для пациентов, перенесших инсульт, заключался в улучшении функций той стороны тела, которая больше всего пострадала от инсульта.

Как только эта сторона становилась максимально дееспособной, людей учили компенсировать утраченную функцию менее пораженной стороной тела. Однако исследования Сайнбурга и других показали, что обе стороны тела могут быть затронуты серьезным инсультом.

«Когда я начал эту работу в 1990-х годах, коллеги буквально говорили мне, что я гублю свою карьеру, занимаясь этой идеей», — сказал Сайнбург.

«В их сознании было установлено, что каждая сторона тела контролируется противоположным полушарием мозга. Сегодня среди нейробиологов и врачей, работающих с пациентами, перенесшими инсульт, быстро растет понимание того, что обе стороны мозга влияют на движение обеих сторон тела. В настоящее время наши исследования изучают все клинические последствия этого знания».

Несмотря на первоначальные колебания в этой области, за последние пять лет Сайнбург и его соавторы обнаружили, что эти идеи начали применяться более широко. Многие лаборатории теперь опубликовали статьи, в которых описывались дефициты в ипсилезиональной — или так называемой «хорошей» — руке после инсульта. Некоторые из этих исследований также изучали, как реабилитировать эти дефициты.

Теперь команда анализирует данные крупномасштабного клинического исследования, которое они проводили с 2018 по 2024 год, проверяя эффективность терапии, основанной на их первоначальном исследовании для людей, которые перенесли инсульты в одном полушарии мозга. Предварительные результаты многообещающие, говорят исследователи.

Понимание важности каждого полушария
Около 20 лет назад, до того как гипотеза комплементарного доминирования (первоначально именуемая гипотезой динамического доминирования) получила более широкое понимание и признание, Сайнбург и его коллеги использовали методы нейронауки и биомеханики для исследования взаимосвязи между мозгом и телом.

«Идея о том, что в здоровом мозге есть «хорошая» и «плохая» стороны, а не две стороны, выполняющие разные функции, казалась мне абсурдной», — сказал Сайнбург.

«Мы знаем, что при производстве языка левое полушарие мозга отвечает за синтаксис и выбор слов, а правое полушарие мозга обрабатывает интонацию для выражения эмоций. Мы полагали, что нечто аналогичное должно происходить и в движении».

Сайнбург и его коллеги исследовали, справляется ли недоминантная рука и кисть человека с некоторыми задачами или элементами задач лучше, чем доминантная рука.

Их исследования показали, что доминирующее полушарие мозга ( левое у правшей) лучше справляется с плавными, точными и эффективными движениями конечностей.

Их исследование также показало, что недоминантное правое полушарие мозга лучше стабилизирует левую руку в непредсказуемых ситуациях, например, если человека неожиданно толкают.

Центральным моментом гипотезы является идея о том, что обе руки имеют доступ к обеим сторонам мозга. Обе стороны используют одни и те же системы управления, но каждая сторона больше полагается на специализацию противоположного полушария мозга — того, которое более тесно связано с управлением этой конечностью.

По словам Сайнбурга, десятки исследовательских групп по всему миру независимо друг от друга оценили нейронную основу доминирования той или иной руки, что внесло вклад в эти выводы и расширило понимание того, как оба полушария мозга влияют на обе стороны тела.

«Эта работа предоставила убедительные доказательства латерализации — понимания того, что каждое полушарие может уникальным образом обеспечивать контроль над определенными аспектами движения», — сказал Ник Китчен, научный сотрудник по кинезиологии в Университете штата Пенсильвания и соавтор этой публикации. «Это означает, что люди, перенесшие инсульт с одной стороны мозга, могут испытывать потерю этого контроля с обеих сторон тела».

Затем Сайнбург и его коллеги исследовали дефициты в менее поврежденной руке после инсульта. Они обнаружили, что у людей с инсультами на одной стороне мозга наблюдались различные дефициты движения в менее поврежденной руке в зависимости от того, какое полушарие мозга было затронуто.

Когда люди, перенесшие инсульт в левом полушарии, пытались дотянуться до предметов левой рукой, первоначальное направление их движения было менее точным, чем у человека, не перенесшего инсульт.

Когда люди, перенесшие инсульт в правом полушарии, пытались дотянуться до предмета правой рукой, им было сложнее останавливать руку в нужном месте.

«Это исследование и аналогичные исследования продемонстрировали нарушения, которые могут возникнуть на менее пострадавшей стороне тела после инсульта», — сказал Китчен.

«Этот механистический подход — от фундаментальной науки до исследований реальных пациентов с поражениями головного мозга — необходим для полного понимания этих двигательных дефицитов и улучшения реабилитации людей, переживших инсульт».

Поддержка людей, переживших инсульт
После того как исследователи подтвердили, что инсульт в любом полушарии может повлиять на обе стороны тела, они начали разрабатывать потенциальные методы реабилитации для менее пострадавшей руки жертв инсульта.

В пилотном исследовании 2020 года, которое послужило подтверждением концепции для более масштабного клинического исследования, которое в настоящее время завершают исследователи, Сайнбург и его команда попросили людей, перенесших инсульт в левом полушарии мозга, сыграть в виртуальный аэрохоккей левой рукой, чтобы восстановить точность направленных движений.

Люди, перенесшие инсульт в правом полушарии мозга, играли в игру по обхождению лабиринта правой рукой, чтобы восстановить точность определения направления движения руки.

После трех недель тренировок люди на 19% быстрее проходили тест Джебсена-Тейлора на функцию руки, распространенный тест для измерения ловкости рук у людей, переживших инсульт. Результаты также показали, что пациенты сохраняли результаты спустя шесть недель.

«Инсульт — это огромное бремя для общественного здравоохранения», — сказала Брук Дексхаймер, которая получила докторскую степень в 2022 году в Университете штата Пенсильвания и была соавтором обзорной статьи. Сейчас она доцент кафедры трудотерапии в Университете Содружества Вирджинии.

«Это одна из основных причин долгосрочной инвалидности, и многие люди так и не восстанавливаются полностью. Подобные исследования — это следующий шаг в улучшении того, как мы адаптируем реабилитацию после инсульта. Конечная цель для многих из нас в этой области — помочь улучшить то, как мы лечим неврологические травмы, и вернуть людей к выполнению значимых дел, которые им нужны и которые они хотят делать в своей повседневной жизни».