醫學心理學/正常人、裂腦人和半腦人的大腦兩半球機能不對稱性
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大腦機能一側化的研究，過去主要採用臨床觀察法。但是在腦損傷時出現的機能障礙，遠不是單因素的，所以在觀察中看到的很多矛盾現象不好解釋。最近二、三十年建立了一些新的技術方法以彌補觀察法的不足。其中一些方法是無創性的，可以在正常人中進行，因而有關大腦兩半球機能不對稱研究的大量資料不僅來自病人，還來自正常人。
在正常被試中研究得較多的是視知覺和聽知覺。利用速視器半邊視野刺激術和同時雙聽技術，根據被試對到達左或右半球視或聽知覺刺激的反應速度和準確性，證明了特定的半球對特定的知覺類型具有優勢。例如以視知覺而言，根據許多作者的研究總結，右半球邊視野優勢（即刺激到達左半球）是各種言語材料；左半邊視野優勢（即刺激到達右半球）則為點的數目和位置、深度知覺／線條斜度、面部再認和形狀再認等材料。以聽知覺而言，右耳優勢（即刺激到達左半球）為言語材料和人聲再認；左耳優勢(即刺激到達右半球)為曲調、環境聲音、兩個卡嗒聲的閾限和音高模式。根據Bryden(1973)的看法，在正常人中重複上述一些研究結果有時是很困難的，因為待控制的因素很多。
使用一側電休克的方法發現：一切語言信號的發現和理解都是左半球的功能，當左半球機能被電休克暫時抑制時，語言的知覺嚴重困難，言語活動下降、語言材料的記憶破壞，表現各種失語症狀，對語音的選擇性注意被破壞等等。在言語方面無論是母音還是輔音的選擇性都變得很困難。當右半球機能暫停時被抑制時出現很多有趣的現象，例如信號源的空間定向力被破壞了，非言語信號的辨認（如物體發生的聲音）遭到破壞，音樂旋律的知覺再認幾乎不可能，言語交往中抗干擾能力下降，音調辨認不能，形象記憶破壞，不能辨認男人和女人的嗓音，也不能控制自己說話時的聲調與重讀音節。儘管如此，言語興奮性卻大大提高了。
使用這一方法還發現，兩側半球對人的情緒狀態起著不同的作用。當右半球機能暫時被抑制時，情緒高漲、欣快、言語增多；而左半球機能暫時被抑制時，則情緒低落、沉默無語、自卑、自罪等。
用一側麻痹法即Wada技術，使一側半球暫時處於麻痹狀態，發現大腦語言優勢半球並不依賴於右手或左手，並發現音樂的知覺是右半球的功能，而意識活動是和語言優勢半球聯繫著的，暫時阻斷兩半球的聯繫，可以引起情緒狀態的變化等等。
比較左、右兩半球腦電活動的情況也是研究大腦一側化現象有希望的途徑。不少研究已經表明：兩半球對言語和非言語刺激的視、聽誘發電位存在著差異，並且這種誘發電位大多是某種心理機能而不是刺激本身所引起。在與語言有關的實驗中右半球比左半球呈現較少的誘發電位（較少的α波），而在與空間有關的實驗中則表現相反的情況。這一現象雖然早在1959年就被發現，但直到七十年代才被重視起來，並用於研究兩半球語言專門化和其他認識機能的問題中去。
上述左、右兩半球機能專門化的研究結果究竟是量的，還是質的，還是量的質都存在差異，至今尚無一致的答案。Milner(1974)認為大量的神經科學和神經心理學的研究表明：在兩個半球的相對應區域之間，既存在差異也存在相似，也就是兩半球在心理機能上是互相補充的專門化。Benton則認為：優勢表示兩半球機能的不對稱性，也就是兩半球以不相等的程度提供各種特殊機能。理論上對某一特殊機能的不相等程度可能是絕對的（即一側半球唯一地調節此機能），也可能是相對的（即一側半球在調節此機能中較為重要）。絕對的不相等是罕見的，更為經常的關係是相對的不等。所以有些作者寧願說一側半球具有某一特殊機能而不說它是優勢半球。Levy（1974）總結了機能不對稱的證據後斷定，人的大腦兩半球存在於共生的關係中，活動的能力與動機是相互補充的。腦的某一側能夠完成和選擇完成一定的認知作業，而腦的另一側對這一作業感到困難或者不喜歡，或二者兼之。考慮到二套機能的性質，看來它們可能在邏輯上是不相容的。右半球綜合空間，左半球分析時間。右半球知覺形狀，左半球則知覺細節。右半球將感覺輸入譯成表象，左半球則譯成言語描述。右半球缺乏語音的分析器，左半球則缺乏完形的綜合器。所以談到大腦機能不對稱性的問題，應該更多地看到兩側半球相互補充、相互制約、相互代償的一面。各種心理機能的完整反應都是兩側半球協同活動的結果。
在割裂腦病人身上所進行的實驗，進一步證實了大腦兩半球協同活動的重要性。由於裂腦人的每一側半球都能獨立地對外界刺激起反應，使人們對於左右半球的機能，特別是右半球的機能有了更深刻的認識。當裂腦病人用右手摸到一個物體時可以叫出它的名字，而左手摸則不能命名，但可以指出寫著該物體名字的卡片。當把一個圖形呈現於病人的左半視野時，也就是信息傳至右半球時，病人可以用左手在螢幕下摸出圖形上的物體，但叫不出它的名字。左手拿過的物體，右手不能再認。反之亦然。要求病人用左手書寫是很難實現的，而用右手書寫則毫無困難。另一實驗中向病人的左半視野呈現一問號，向右半視野呈現一美元符號，問病人看見什麼時，他回答說一個美元符號，要他用左手寫出他看到了什麼時，病人畫出了一個問號。將10以內的算術題如3×4，10÷2，呈現於病人左半視野，他不能算出結果，甚至根本不理解數字的意義，說明主管計算的是左半球。當要求用左手臨摹和繪畫時病人毫無困難，但用右手很難完成這一任務。同樣，要求病人用右手把一些部件拼成一個圖形時也會出現困難。說明在空間知覺上右半球起主要作用。圖27－1是要求一個裂腦病人用紅白兩色積木塊拼成按圖形所示的模型，這一實驗是波士頓退伍軍人醫院的E.Kaplan做的。從圖中可見，右手不能複製出所示模型，左手雖能複製出正方形的結構，但內容卻異。也就是每隻手的的失誤頻率相等，但失誤類型卻大不相同。結果顯示大腦每側半球都能產生一套單獨的技術來完成這項任務。這一發現與兩半球對各種機能有專門化區域的其他證據相一致。同時也顯示無論那一側半球都不能夠單獨地分析所示模型，它們必須協作，相互補充。
圖27－1 裂腦病人按模型所示用左、右手所搭積木式樣
近年來，我國醫學界也開展了切斷胼胝體的裂腦手術，在治療頑固性癲癇方面獲得了成功。病人術前所呈現的孤僻、暴躁、打人、毀物等異常行為明顯改善。我國神經心理學家對這些裂腦病人進行了神經心理學的研究，發現病人的圖形構築能力發生障礙，獲得了類似Kaplan的實驗結果。過去認為：大腦頂葉的損害，特別是頂－枕聯合區的損害能使病人圖形構築能力喪失，現在在病人頂葉和頂－枕聯合區完好無損的情況下，切斷胼胝體部和部分壓部，阻斷了左、右兩半球頂葉和頂－枕聯合區的纖維聯繫，同樣發生圖形構築障礙的結果，說明完整的圖形構築能力是兩半球該區域協同活動的結果。
此外，新近的研究（1988）還發現，胼胝體切斷長度不同對兩半球的協同活動有影響。在執行一手觸摸字形或幾何圖形並用另一手書寫漢字或畫出圖形的任務時，因同時涉及觸覺、視覺和運動覺三個通道並須通過胼胝體的信息傳遞方能完成這一操作，故一例頑固性癲癇病人因其胼胝體被切斷較另一例多0.5厘米，就很難完成任務。尤其是當非優勢腦認知文字和優勢腦認知圖形時，由於失去對側優勢腦（文字認知）和非優勢腦（圖形認知）的有力支持後，則不能完成任務。
對切除一側半球而存活的半腦人所作的實驗結果進行分析，使人們對兩半球的相互分工、補充、節制和代償活動有了更為深刻的認識。按理，總的智力水平與大腦內神經元的總量有直接的關係，大腦半球任何部分的損傷都有可能表現相應的高級機能的喪失。從理論上講，喪失半個腦子必然會導致深度痴呆，而實際上往往並不是這樣，右利病人在其左半球切除後僅表現嚴重的失語症，而無一般的痴呆；而右半球切除後僅產生知覺能力的高度缺陷，言語機能和抽象思維相對地保持完整。
國內報導了一例頑固性癲癇人作了右側大腦半球（包括右側部分基底節）切除術，手術於1966年5月施行，14年後（1980年）對病人進行了一系列神經心理學測查。結果表明，病人左半球代償了一部分右半球的機能，如音樂旋律的感知、顏色的辨認、真實人面的認知、具體環境的空間定向，皆較好地保存，不存在對左側物體忽視的現象。病人完全依靠左半球工作和生活。由於左半球是語言的優勢半球，雖然在非語言形式的認知和空間關係上有一定程度的障礙，但能象正常人那樣勝任一般簡單工作，進行日常交往活動，愉快地生活在人群之中，並能因工作認真而受到獎勵（見專欄27－3）。
大腦半球切除的病人大都患腦瘤，因複發常見，死亡率高，術後存活時間不長，故作神經心理學檢查，以研究術後腦機能喪失和代償問題的文獻是不多的，特別是左側語言優勢半球被切除，鮮有存活兩年以上者（C.W.Burklund 、A.Smith,1977）。Smith（1966）曾對一側左半球切除的病人作了7個多月的連續觀察和檢查。術後病人立即出現了預期的右側癱瘓、右側偏盲和嚴重失語。但以後卻發現病人的言語機能能持續恢復。如果相信左球在語言機能上起優勢作用，應該是完全喪失。Smith認為：「由於說、讀、寫和語言理解繼續改善，顯然由於右半球在所有這些機能上起了一份作用，儘管比例不同。」同時還發現病人在Porteus迷津測驗中存了學習的能力，病人還能解答抽象和具體的數學問題，並且在非語言的較高級智力機能測驗中接近正常人的結果。
右側非語言優勢半球被切除後，存活時間較長，且腫瘤較少複發，因而對它的研究文獻較多。根據多數作者的報告，病人的智力無明顯損害，但存在特殊的非語言缺陷，與視覺空間機能有關的測驗分數都明顯不正常。
綜合正常人、半球損害人、裂腦人、半腦人所表現的大腦兩半球機能不對稱的各項研究結果，可以概括為：人腦的機能是高度專門化的，左半球機能具有分析的、抽象的、繼時的、理性的和主題的特徵；右半球機能具有全息的、具體的、同時的、直觀的和同格的特徵。左半球在語言和與語言有關的概念、抽象、邏輯分析能力上佔優勢；右半球則在空間知覺、音樂繪畫等整體形象、具體思維能力上佔優勢。兩個半球好象是兩套不同類型的信息加工系統，它們相輔相成、相互補充、相互制約、相互協作，以實現人的高度完整和準確的行為。
專欄27－3 大腦右半球切除十四年後對某些高級機能的觀察
病例，患者黃××，男性，30歲，工人，因頑固性癲癇大發作於1966年3月21日住入昆明醫學院附屬醫院腦系科。幼時常發燒，3歲時發現脾氣怪，經常癲癇發作。9歲上小學時發現左腳不靈活，上課時思想緊張就抽動。10歲以後發作頻繁，少則一日2次，多則6～7次。讀書至小學三年級，因智力差和癲癇發作而停學，易發脾氣和與人爭吵。1964年至門診治療，仍未控制發作（每月10多次）。於當年5月5日在全麻插管下作右半球全切除術，手術後一直在家休養，未再上學，一年停服癲癇藥，癲癇發作明顯減少，約1～2個月發作一次。到1973年（23歲時）曾在附近小雜貨鋪作臨時工，賣了三個月的東西，帳目沒有錯，後至造紙廠工作，初為裁紙工（機器裁紙），至1979年改任倉庫保管。因工作表現好，從不遲到、早退和缺勤，假日期間一直值班，先後得過數次獎勵。上小學時愛唱歌，術後因感到心裡比過去明白多了，心情愉快，更愛唱歌，怪脾氣大大減少。每日步行上班，路程約半小時。家居偏僻小巷，從大街至家須繞9個小胡同，但病人夜間摸黑回家從未走錯過。1980年9月即術後14年，對他作了詳細的成套神經心理學測驗和實驗一共進行了24個項目。結果顯示這位僅有左半球的人具有下列的心理特點：
1．對線條、幾何圖形或由線條勾劃的實物圖形的認知較差。在重疊圖形測驗中病人的成績僅為對照組兩個半球病人的三分強。在圖片瞬時記憶中幾何圖形的成績很差。在「第四例外」測驗中實物圖形的成績與兩個半球病人一樣得滿分，而幾何圖形的成績僅為兩個半球病人的一半。在畫人測驗中，一個半球病人僅能畫出一個頭部（圖27－2）。
圖27－2 一個半球與兩人半球病人的畫人測驗
2．在右視野中漢字辨認成績遠遠低於兩個半球的，而幾何圖形辨認成績最差。
3．左耳對普通話母音和輔音的辨識力遠遠不如兩個半球的病人，而右耳的成績較左耳好，特別是右耳對普通話母音辨認比兩個半球的稍好。
4．對音樂旋律的辨認，左耳不如兩個半球的病人，但右耳反較後者好。
5．識別時針較差，分不清時針與分針，不能識別別人的手錶，自己的手錶只能說出時針數。
6.對顏色的選擇和同色歸類，一個半球病人做的和兩個半球病人的一樣好。
7.手指叩擊運動速度較兩個半球病人略差（87.4:94.05）。在連線測驗中，比兩個半球病人多花9倍的時間完成作業。
8．形色分類測驗表現有思維持續現象，不能從形狀轉移到顏色。
根據病人所表現的上述特點說明了右半球的主要機能之一－視覺空間結構和抽象圖形的認知遭到嚴重破壞，因此凡涉及與這些能力有關的智力作業，成績都很差。病人額葉受損的現象，即呈現不能從一個概念轉移到另一個概念的思維不靈活性，仍在許多測驗中反映出來。但是，從另一方面也可以看到，右半球的另一些主要機能在切除右半球後並沒有完全喪失，而是不同程度地保存，有的並不遜於兩個半球的。這就是說，左半球代償了右半球的這些機能。例如病人術前就喜歡唱歌，術後音樂旋律和節奏沒有遭到明顯破壞。一般來說，對音樂旋律的感受右半球比左半球好，而單有左半球者接受音樂旋律從絕對值來講比兩個半球病人的左半球要好。這就說明了大腦某一個專門化機能，例如音樂旋律的感知，雖然是右半球佔優勢，但是左半球也具有此機能。正常時兩半球共同協作完成；當右半球喪失了這一專門化機能後，則完全由左半球代償。
摘自：李心天等《大腦兩半球的同活動：當右半球切除十四年後某些高級機能的觀察》，心理學報，13卷2期，
在大腦不對稱的研究中還發現存在性別差異。在家族性利手與語言機能一側化的研究中發現，女人比男人更易成為右利手（R.J.Andrews,1977）或者男人成為左利手要比女人多（M.P.Bryden,1977），男人在言語作業中表現右耳和右側視野佔優勢，即更多地依靠左半球，在非言語和空間作業中則更多地依靠右半球，而女人的空間機能則更多地依靠左半球（M.G.MeGee,1976）。在研究失語症的發生率和程度時，發現言語智力和記憶也有性別差異（J.MeGlone,1977）。左側半球損害時男人患失語症的多三倍，言語困難的程度也大。男人呈現明顯的言語智商缺陷而女人不論左側或右側損害僅表現輕度的言語智商下降。男人的言語記憶左側損害比右側損害要嚴重得多，而女人左側損害時言語記憶障礙不甚明顯。這些研究表明，女人兩側半球都有言語代表區，所以發生言語障礙時右利手男人要比右利手女人嚴重，反之，如果右半球損害，女人發生言語障礙的機會也會比男人多。
存在這種男女差異的可能性、有人認為一是解剖上存在不對稱（J.L.Bradshaw等，1977）測量腦的顳平面時發現,女人右側顳平面較大，表明可能與右半球語言優勢有關。二是個體發育上存在差異：女人的神經生理和神經行為上的成熟比男人較快（Andrew,1977），男人在生理、言語方面成熟較慢，運動定位上也較慢，所以男人利手與語言機能偏向同一側半球機會比女人要多些。這表明女人的腦機能偏向一側化的現象不如男人（P.H.Wolff等，1977）。女人兩半球等能（epuipotentiality）,特別是語言的等能比男人多見，某些語言介入右半球的機會女人比男人多，所以相對地女人右半球的視覺空間機能就比男人差些。
J.Levy和J.M.Levy（1978）發現兩足大小的不對稱與性別和利手有密切的關係:右利手男人的右足較大；右利手的女人則左足較大；在非右利手人中，情況正好相反。由於這種差異在不到6歲的孩子中已很明顯，有理由認為胎兒性類固醇在控制大腦兩半球以及足的不對稱的成熟程度上起著關鍵作用。特別是在男人中高濃度的胎兒性類固醇不對稱地加強了身體右側的發育，在女性中低濃度的胎兒性類固醇不對稱地加強了身體左側的發育。
用腦電圖和一側知覺技術的研究表明：早在嬰兒時期左半球就專門負責了語言機能，1歲時言語和非言語刺激所呈現的兩半球差異和成人相似。用同時雙聽技術發現兒童早期就呈現明顯的右耳優勢，提示了大腦兩半球的不對稱性存在機能組織上的生物學基礎。
對大腦半球解剖上不對稱的問題，雖然有人發現人的顳、頂葉部分存在著左、右不對稱。左側外側裂和顳平面較長，頂葉和後顳葉蓋部（operculi）較大。但是直到1960年流行的看法還是：大腦半球解剖上的不對稱性或是不存在或是範圍有限，不影響大腦機能的不對稱性。近二十年來經過研究證實，新生兒的腦就存在著這種解剖上的不對稱性，甚至沒出生的胎兒就存在著顳平面的不對稱性（最早的在妊娠29周時就測量到了），可見它不是後天環境影響的結果。
最早發現的是成人左、右半球外側裂的長度不同，若以後水平支（PHR）的平均長度來比較，左腦為58.2毫米，右腦為51.8毫米，若以後水平支與半球全長的比值來比較，則左腦比值為28，右腦為24.4。Ruben發現兩側外側裂是一致的，直到中央溝2.5厘米處（已過了顳橫回），右側外側裂向上直轉，伸入頂下葉部分，而左側外側裂繼續向後延伸。可見兩側外側裂向後不僅是長度，還有向後彎的角度都有不同。左側外側裂向後終止愈長，則在其上面的頂蓋部、在其下面的後顳蓋部，以及在外側內的顳平面就相應增大。近來又發現額葉Broca區附近的左右不對稱（雖然不很明顯），外側裂伸入額下回的前支，左側常為雙支，而額葉蓋部左側大於右側。顳平面（位於顳橫回後上面部分，系左側Wernike區的組成部分）左、右不對稱比外側裂的不對稱更為明顯。這樣左、右半球顳平面的不對稱在肉眼水平即可看出，左側顳平面平均長度為3.6±1.0厘米，右側顳平面為2.7±1.2厘米。左側顳平面幾乎比右側顳頰長1厘米，面積大三分。顳平面的不對稱發現所以引起重視，是因為有可能來解釋左半球損害時所產生的Wernike失語現象。也就是說這些解剖上的不對稱必須與機能聯結起來方為可靠。最近用氣腦造影的兩側比較，特別是CT掃描，提供了用不傷害人體的方法廣泛研究大腦兩半球解剖不對稱的可能性。
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