РОЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И СРЕДЫ В ФОРМИРОВАНИИ АСИММЕТРИИ. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЛЕВОРУКОСТИ
Происхождение леворукости традиционно связывается с действи- ем трех групп факторов: средовых (в том числе культурных), генети- ческих и патологических. В соответствии с первыми условия среды, общественные традиции и система воспитания задают преимуществен- ный выбор ведущей руки. До недавних пор считалось, что леворукие составляют в среднем 5% населения. Однако в разных регионах на- блюдаются определенные различия в частоте леворукости. По некоторым данным, частота встречаемости «латерального фенотипа», оцениваемого по характеру сенсомоторных асимметрий и межполушарных
349 различий ЭЭГ, обнаруживает связь с особенностями экологических условий. Так, среди коренного населения северо-востока России (эскимосы, чукчи, ко- ряки и др.) значительно чаще встречается «правополушарный фенотип», для которого характерно преобладание правополушарных функций во взаимо- действии полушарий [8]. Предполагается, что увеличение доли левшей и амбидекстров в северных популяциях свидетельствует об их более оптималь- ной адаптированности к жизни в тех условиях. Возможно, большая доля ле- воруких среди этих групп населения отчасти обусловлена тем обстоятель- ством, что давление культурных традиций, направленное на преимуществен- ное использование правой руки, в указанном регионе всегда было слабее, чем в средней полосе России. Высказывается также точка зрения, что «пра- вополушарный фенотип» вообще более характерен для популяций, близких природе и менее приобщенных к научно-техническому прогрессу [67], Среди школьников Китая и Таиланда только 3,5 и 0,7% соответ- ственно используют для письма левую руку [293]. В то же время 6,5% детей выходцев из восточных стран, обучающихся в школах США (где давление в сторону использования правой руки ослаблено), пред- почитают левую руку [283]. Среди японских школьников 7,2% не яв- ляются праворукими, а если учесть и переученных, то эта цифра уве- личивается до 11% [403]. До недавних пор во многих странах существо- вала практика переучивания леворуких детей. По мере ослабления давления со стороны среды число пишущих левой рукой заметно уве- личивается, вплоть до 10-12% [312]. Существенная роль средового опыта в определении рукости, каза- лось, подтверждается тем фактом, что у младенцев ведущая рука не обнаруживается. Однако известно, что относительно позднее проявле- ние признака не означает его средовую обусловленность. При изучении рукости приемных детей, усыновленных в младенчестве, было также показано, что приемные родители (в отличие от биологических) ока- зывают мало влияния на установление ведущей руки у детей [196]. Одним из подходов к решению этой проблемы является разработ- ка конкретных генетических моделей, объясняющих возможность пе- редачи рукости от поколения к поколению. Экспериментальные дан- ные для построения генетических моделей получают в основном в семейных исследованиях рукости, в том числе при изучении прием- ных детей, а также в близнецовых исследованиях. Первые семейные исследования рукости дали основания предполо- жить, что сегрегация по этому признаку происходит по закону Менделя. В результате была предложена простая генетическая модель, в соответ- ствии с которой предполагалось, что рукость определяется действием одного гена, имеющего две различные формы (два аллеля): один аллель R — доминантный, кодирует праворукость, второй l — рецессивный, кодирует леворукость. Ребенок, унаследовавший аллели R от обоих ро- дителей, будет праворуким, равно как и ребенок с генотипом Rl (R— от одного из родителей, l — от другого). Леворукими будут дети с геноти- пом ll, которые унаследовали аллель l от обоих родителей.
350 Эта модель, однако, не может объяснить тот факт, что, по раз- ным данным, от 45 до 54% детей двух леворуких родителей являются праворукими. Модель предсказывает, что все дети таких родителей должны быть леворукими, поскольку единственный аллель, который леворукие родители могут передать своим детям, это аллель l. Пред- принимались попытки усовершенствовать данную модель введением понятия пенетрантности, В частности, предлагалось считать, что ма- нифестация рецессивного гена зависит от случайных факторов, а воз- можно, и от действия других генов. Более сложная модель была предложена Дж. Леви и Т. Нагилаки [315], Они предположили, что рукость является функцией двух генов. Один ген с двумя аллелями определяет полушарие, которое будет контролировать речь и ведущую руку. Аллель L определяет локализа- цию центров речи в левом полушарии и является доминантным, а аллель l — локализацию центров речи в правом полушарии и является рецессивным. Второй ген определяет то, какой рукой будет управлять речевое полушарие — на своей стороне (ипсилатеральной) или про- тивоположной (контрлатеральной). Контрлатеральный контроль ко- дируется доминантным аллелем С, а ипсилатеральный — рецессив- ным аллелем с. Индивид с генотипом LlCC, например, будет правшой с центром речи в левом полушарии. У индивида с генотипом Llcc центры речи также будут расположены в левом полушарии, но он будет левшой. Эта модель предполагает, что рукость конкретного че- ловека связана с характером его межполушарной асимметрии и ти- пом двигательного контроля. Ключевым допущением данной модели было предположение, что позиция руки при письме (прямая или вы- вернутая/инвертированная) может служить фенотипическим прояв- лением специфического генотипа. Индивиды, использующие инвер- тированное положение руки при письме, с точки зрения авторов, не имеют перекреста пирамидного тракта, т.е. для них характерен ипси- латеральный тип организации моторного контроля. Напротив, инди- виды с обычной (прямой) позицией руки при письме в строении пирамидного тракта имеют перекрест, который приводит к ипсилате- ральному контролю. В последние годы модель Дж. Леви и Т. Нагилаки неоднократно подвергалась критике. Было показано, что она вступает в противоре- чие с некоторыми фактами. Например, клинические данные, полу- ченные у 131 пациента, не дают основания считать, что существует связь между положением руки при письме и локализацией центра речи, определяемой по пробе Вада. Известно также, что многие левши мо- гут использовать для письма как прямую, так и инвертированную позицию руки. Кроме того, модель не получила должного статисти- ческого подтверждения в семейных исследованиях [196]. Для точного установления специализации полушарий по отношению к речи используют метод Вада — избирательный «наркоз полушарий». В одну
351 из сонных артерий на шее (слева или справа) вводят раствор снотворного (амитал-натрий). Каждая сонная артерия снабжает кровью лишь одно полу- шарие, поэтому с током крови снотворное попадает в соответствующее по- лушарие и оказывает на него свое действие. Наибольшие изменения в рече- вой активности наблюдаются тогда, когда под воздействием оказывается по- лушарие, в котором локализован центр речи. Помимо этого были предложены и другие модели наследуемости леворукости (табл. 16.1). Известный английский психолог М. Аннет [184, 185] на протяже- нии двадцати лет разрабатывает оригинальную генетическую модель латерализации, коренным образом отличающуюся от модели Леви и Нагилаки. Она высказала гипотезу о том, что большинство людей имеют ген, который называется фактором «правостороннего сдвига» (rs+). Если человек имеет этот ген, то он предрасположен стать правшой с левополушарной локализацией центров речи. При его отсутствии и наличии пары его рецессивных аллелей (rs—) человек может стать как правшой, так и левшой в зависимости от обстоятельств (например, от условий внутриутробного развития). В соответствии с гипотезой М. Аннет, в человеческой популяции существует сбалансированный полиморфизм, связанный с распрос- транением доминантного гена «правостороннего сдвига» и его рецес- сивного аллеля. Более того, с ее точки зрения, влияние этих генов распространяется не только на рукость (правшество или левшество), но и на церебральное доминирование, т.е. общее доминирование того или иного полушария головного мозга. Она считает, что выбор пред- почитаемой руки является лишь одним из результатов церебральной латерализации, а поскольку невозможно оценить степень латерали- зации непосредственно, то наиболее простым оказывается использо- вание косвенных способов, среди которых ведущее место занимает оценка рукости. М. Аннет разработала своеобразный тест, позволяющий оценить степень использования руки, — тест перекладывания колышек. В этом тесте испытуемый должен перекладывать колышки из одной ячейки в другую, причем ячейки расположены на двух параллельных панелях, Поскольку он выполняет это задание на время и поочередно левой и правой рукой, постольку, сравнивая результаты, можно оценить раз- личия в эффективности действия одной и другой рукой. Таким обра- зом, показателем мануальной асимметрии здесь служит время выпол- нения теста: доминирующая рука работает быстрее. Используя глав- ным образом этот тест, она провела многочисленные исследования мануальной асимметрии у детей и подростков с нарушениями рече- вого развития (в частности, с дизлексией) и у здоровых в связи с успешностью выполнения разных тестов на умственное развитие. Эти исследования позволили М. Аннет сделать некоторые весьма суще- ственные дополнения к ее теории.
352 Таблица 16.1 Модели наследуемости леворукости (по данным разных авторов) Автор, год публикации Тип модели Основные Варианты фенотипов М. Аннет (М. Annett) 1964 генетическая однолокусная (диаллель- ная) R и l аллель R — правору- кость аллель l — леворукость праворукие (гено- типы RR, Rl) леворукие (гено- тип ll) Дж. Леви, Т. Нагилаки (J. Levy, Т. Nagylaki) 1972 генетическая двулокусная четырехал- лельная аллель L — центр речи в левом полушарии аллель l — в правом аллель С — контрлате- ральный контроль ру- кости аллель с — ипсилате- ральный восемь феноти- пов, различаю- щихся по локали- зации центра речи, ведущей руке и позиции руки М. Аннет (М. Annett) 1978, 1985, 1995 генетическая однолокусная диаллельная rs+ и rs— аллель rs+ — сдвиг ла- терализации вправо аллель rs— — ситуатив- ная детерминация ру- кости под влиянием эпигенетических фак- торов при rs+ rs+ (гено- типах: rs+ rs—) праворукие инди- виды при генотипе rs—rs— как право- рукие, так и лево- рукие (пропорции могут варьировать) И. Макманус (I. McManus) 1985 генетическая однолокусная диаллельная D и С аллель D — правору- кость аллель С — ситуативное определение рукости под влиянием эпигене- тических факторов аллель D не доминан- тен по отношению к аллелю С 100% DD 75% DC 50% СС индивиды с веду- щей правой рукой К. Леланд и др. (К. Laland et al.) 1995 генотип- культурная модель генетическая передача происходит по модели И. Макмануса культурные влияния смещают генетическую диспозицию в том или ином направлении рукость индивида определяется: 1) его генотипом; 2) фенотипом ру- кости его родите- лей
23-1432 353 Предполагается, что ген правого сдвига приводит к развитию асиммет- рии, тормозя в раннем онтогенезе развитие, во-первых, височной области (planum temporale) в правом полушарии, во-вторых, левой заднетеменной об- ласти коры в левом полушарии. Благодаря этому левая височная область получает возможность преимущественного участия в процессах фонологи- ческой обработки, а правая заднетеменная — в процессах зрительно-про- странственного анализа. В соответствии с такими представлениями гомо- и гетерозиготные состояния гена правого сдвига могут привести к существенным изме- нениям в особенностях функционирования каждого полушария, при- чем наибольшими преимуществами в когнитивной сфере будут обла- дать гетерозиготы по этому гену (табл. 16.2). Гомозиготы по доминант- ному гену (rs+) будут испытывать особенно сильный эффект сдвига, Таблица 16.2 Прогнозируемые эффекты латерализации на основе теории «правостороннего сдвига» [по: 185] Выборки Уровни анализа I II 111 1. Генетический: генотип га— — rs+— rs++ распространенность (в популяции) 18,5% 49% 32,5% 2. Церебральный: преимущество левого полушария отсутствует умеренное сильное дефицит функций пра- вого полушария отсутствует умеренный сильный 3. Когнитивный: вероятность нарушений фонологических спо- собностей присутствует отсутствует отсутствует вероятность нарушений зрительно-простран- ственных способностей отсутствует умеренная сильная 4. Поведенческий: доминирование правой руки отсутствует умеренное сильное процент людей, пишу- щих левой рукой* 34% 8% 1% * Примечание. Проценты вычислены отдельно для каждой из трех выборок, имею- щих генотипы rs— —, rs+— , rs+ +.
354 следствием которого на поведенческом уровне явится слабость левой руки, вероятно, объединяемая с некоторым ущемлением функций правого полушария (например, пространственных способностей). При- сутствие гена rs+, с точки зрения Аннет, вообще отрицательно ска- зывается на пространственных способностях. Гомозиготы по рецес- сивному гену (rs—), напротив, образуют группу риска в отношении развития речевых навыков, в частности фонологических. Эксперимен- тальные доказательства преимущества гетерозигот были установлены при изучении некоторых академических достижений. Теория М. Аннет получила широкую известность и является пред- метом серьезных дискуссий. Например, в 1995 г. целый номер журнала (Current Psychology of Cognition. V. 14. No 5) был посвящен ее коллек- тивному обсуждению. При этом теория имеет как сторонников, так и критиков. Мишенью критики служат основные позиции теории: идея сба- лансированного полиморфизма и преимущество гетерозигот по гену правого сдвига. Например, Ф. Бриден [216], рассматривая предполага- емые пропорции распространения в популяции генов rs+ и rs—, кото- рые, по данным Аннет, проявляются в особенностях когнитивного дефицита, отмечает несоответствие между постулируемыми теорией и реально существующими фактами нарушений в когнитивном функ- ционировании. Он, как и И. Макманус с соавторами [336], считает целесообразным выделение двух измерений латерализации — направ- ления и степени — и придерживается точки зрения, что эти измере- ния могут иметь разную генетическую детерминацию. Наряду с теорией Аннет разрабатываются и другие генетические модели латерализации. К их числу относится, например, генетическая модель И. Макмануса [335]. Его модель, однако, по многим позициям очень близка к модели Аннет, Макманус постулирует существование одного гена D, который предопределяет праворукость, второй ген С определяет не леворукость, а ситуативный вариант становления веду- щей руки. Кроме того, допускается существование гена-модификато- ра, локализованного в Х-хромосоме и влияющего на половые разли- чия в лево-праворукости. В отличие от Аннет, Макманус не касается особенностей когнитивного функционирования, т.е. он не распрост- раняет действия генов D и С на когнитивные функции. Как уже отмечалось, высказываются предположения, что ману- альная асимметрия может иметь полигенную природу. Однако поли- генные модели латерализации, которые были бы также детально раз- работаны, как теория М. Аннет, отсутствуют [обзор: 196]. Например, в соответствии с одной из них предполагается, что умеренная степень латерализации представляет собой видоспецифическую норму, при этом допускается, что полигенная гомозиготность ведет к дестабили- зации развития, которая проявляется в значительном числе наруше- ний развития, включая шизофрению, аутизм, некоторые физические
23* 355 аномалии, в том числе крайние сдвиги в ту и другую сторону от ви- доспецифически предопределенной умеренной праворукости [269,456]. Однако с этих позиций трудно объяснить, каким образом в антропо- генезе возникли генетически детерминированные механизмы латера- лизации. В контексте простых генетических моделей этот вопрос ре- шается легче, поскольку можно допустить изменение или появление одного-двух новых генов в эволюции. Признано, что функциональная асимметрия мозга, как и левополушарное доминирование, — уникальная, специфическая особенность мозга человека, возникшая в антропогенезе в связи с появлением речи и праворукости. Можно говорить о преобладании левого полушария и осуществлении им контроля двигательных функций у животных. Однако латеральный контроль двигатель- ных функций у животных динамичен, и его латерализация может смещаться в зависимости от обслуживаемой функции [15]. По некоторым предположени- ям склонность к преимущественному использованию правой руки возникла в первобытных популяциях, когда их члены еще не имели генетически обуслов- ленного превосходства в использовании той или иной руки. Эволюционные события, определившие появление ведущей руки, произошли, по-видимому, уже после отделения человека как вида от его ближайшего родственника — шимпанзе [312]. Как следует из вышеизложенного, несмотря на значительное чис- ло исследований в этой области, в настоящее время нет общеприня- той генетической модели, объясняющей феномены латерализации руки и центров речи. Имеются также факты, которые трудно объяснить всеми генетическими моделями. Речь идет, в первую очередь, о при- близительно одинаковом сходстве МЗ и ДЗ близнецов по показателям мануальной асимметрии [обзор 196]. Эти данные нередко привлека- ются как доказательство отсутствия генетической детерминации ру- кости. Однако, как отмечает Д. Бишоп, возможность ситуативного оп- ределения рукости под действием эпигенетических факторов (модели Аннет и Макмануса) позволяет отклонить это возражение. Есть еще одно любопытное наблюдение, касающееся наследуемости ведущей руки у близнецов. Родители, у которых отсутствует явно выраженная праворукость, с большей вероятностью рождают близнецов. М. Аннет, чтобы объяснить отсутствие существенных различий между МЗ и ДЗ близнецами по показателям мануальной асимметрии, допускает также, что проявление гена правостороннего сдвига у близнецов по сравнению с одиночнорожденными снижено на 33-50%. На этом весьма противоречивом фоне сформулирован ряд кри- териев, которым должны удовлетворять генетические модели руко- сти [312, 335]. В соответствии с этими критериями модель должна объяснять следующие факты: 1) соотношение рукости родителей и детей в таких пропорциях: приблизительно 90, 80 и 60% детей при родительских сочетаниях правый/правый, правый/левый, левый/ левый должны быть праворукими; 2) невозможность предсказать
356 рукость ребенка на основе рукости его братьев и сестер, а также при- близительно равную степень конкордантности МЗ и ДЗ близнецов по рукости; 3) существование различий частот рукости в разных геогра- фических регионах, которые прослеживаются весьма отчетливо, хотя все человеческие сообщества преимущественно праворуки. Кроме того, модель должна объяснить, какие механизмы лежат в основе установ- ления рукости в онтогенезе. Последний пункт не может получить обо- снования в рамках чисто генетических моделей рукости. Вместе с тем средовые модели рукости не могут объяснить первые два положения. Иной, недавно сформулированный подход связан с предложени- ем ввести генотип-культурную, коэволюционную модель установле- ния рукости [312]. Она базируется на трех положениях: 1) существую- щее разнообразие по преобладанию руки не определяется генетичес- ким разнообразием; 2) индивидуальные различия между людьми по этому признаку возникают в результате взаимодействия влияний куль- туры и условий развития; 3) генетические влияния сохраняются, по- скольку рукость выступает как необязательная (факультативная), приобретаемая в онтогенезе черта. Таким образом, авторы модели ис- ходят из того, что вариации рукости не определяются только генети- ческими факторами; иначе говоря, все индивиды, независимо от про- исхождения, имеют общий генотип, обусловливающий преимуще- ственное использование правой руки. Тем не менее, поскольку эта склонность однозначно не предопределяет праворукость, некоторая часть популяции становится леворукой. Решающую роль здесь играют родители: они существенно повышают склонность детей к праворуко- сти (если они оба правши) или не менее ощутимо понижают ее, будучи левшами. Авторы модели ограничиваются анализом только ру- кости, не касаясь проблем полушарной специализации и роли гено- тип-культурных факторов в ее становлении. В заключение следует сказать, что существующие ныне модели функциональной латерализации касаются только установления веду- щей руки и до некоторой степени доминирования полушарий. При этом они совершенно не учитывают такого явления, как профиль ла- теральной организации, и не включают в анализ всех возможных ас- пектов латерализации функций. В связи с этим можно добавить еще одно требование к полноценной генетической модели латерализации: она должна предусматривать возможность описания и объяснения всех аспектов функциональной латерализации и специализации мозга.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «РОЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И СРЕДЫ В ФОРМИРОВАНИИ АСИММЕТРИИ. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЛЕВОРУКОСТИ» з дисципліни «Психогенетика»
