El día que llegó la noticia, el periódico Caltech también envió un número adicional con felicitaciones de todas partes. El mensaje de felicitación del director fue: "¡Sperry, quiero felicitarte por los hemisferios izquierdo y derecho de tu cerebro!". Un mensaje de felicitación así puede ser único y algo confuso. Sin embargo, una vez que la gente descubrió el motivo, todos admiraron el humor y la pertinencia del director. Resulta que, según el anuncio del Comité de Selección del Premio Nobel, el motivo principal de la concesión de Sperry fue "el descubrimiento de la especialización funcional de los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro, que nos dio una nueva comprensión de la estructura y función del cerebro". el cerebro."
De 1943 a 1943, poco después de que Sperry recibiera su doctorado, el "conductismo" prevalecía en los Estados Unidos en ese momento. La gente creía que el entorno y la experiencia eran condiciones necesarias y suficientes para influir y determinar el comportamiento. Sperry publicó un informe experimental que aún hoy se cita con frecuencia, derribando los prejuicios de los expertos de la época (incluido su propio supervisor, Si Wan). Cortó el nervio óptico detrás del globo ocular de la rana y reposicionó el globo ocular 180° alrededor del eje visual en la órbita. De esta forma, la información externa que recibe cada parte antes y después de que el epiplón gire se invierte exactamente. Después de la cirugía, el nervio óptico cortado se redujo gradualmente. Con el tiempo, nuevos nervios ópticos volverán a crecer desde el globo ocular en rotación, se extenderán hacia el cerebro y se conectarán con las células nerviosas en el área visual del cerebro. Aquí, aunque la rana recuperó la vista, no se benefició. Cada vez que Sperry colocaba un insecto en algún lugar dentro de su campo de visión, siempre lo llevaba en la dirección opuesta. Esta desviación entre objetivos y comportamiento no puede corregirse bajo ninguna circunstancia. ¡Si no te llevas comida a la boca, la rana morirá de hambre! Los experimentos han demostrado que las fibras nerviosas que se originan en diferentes partes de la retina del ojo tienen sus propios objetos con las células nerviosas en el área visual del cerebro. No importa cómo los investigadores coloquen los globos oculares del animal y giren el nervio óptico, las fibras del nervio óptico regeneradas en cada parte de la retina eventualmente regresarán a su destino innato, incluso si los globos oculares se desvían de su comportamiento después de una dirección artificial.
Basándose en esto, Sperry propuso un nuevo punto de vista: primero, "las funciones neuronales no son intercambiables y las conexiones entre cerebros no son plásticas"; segundo, "el crecimiento de las conexiones en el sistema nervioso central"; El sistema es altamente La especificidad y selectividad se llevan a cabo con precisión de acuerdo con procedimientos predeterminados, y las conexiones neuronales están determinadas genéticamente."
La diferenciación y el desarrollo de los embriones biológicos siempre comienzan a partir de una célula. En general, se acepta que en los animales superiores, qué células forman hueso y cuáles se convierten en sangre está determinado genéticamente. La contribución de Sperry fue impulsar las influencias innatas desde la diferenciación de "tejidos" hasta la diferenciación de células nerviosas individuales. Al mismo tiempo, muestra que la estructura del sistema nervioso está determinada por la naturaleza, tiene una gran influencia en el comportamiento y no puede verse completamente afectada por el entorno y la experiencia. Esto no quiere decir que el entorno y el aprendizaje no sean importantes. Si Li Bai hubiera crecido en Inglaterra, no habría escrito el poema "Una luz tan brillante al pie de mi cama" en inglés. Por otro lado, es posible que otra persona, incluso si tiene la misma experiencia y nivel cultural que Li Bai, no pueda escribir una quintilla.
Sperry enfatizó que las diferencias entre las personas en los detalles de la estructura del sistema nervioso son mayores que las diferencias entre las personas en los rostros y las huellas dactilares. Cada uno nace con diferentes talentos y personalidades, por lo que los métodos y el enfoque de la educación también deben ser diversos. Enseñar a los estudiantes de acuerdo con sus aptitudes no sólo obtiene el doble de resultado con la mitad de esfuerzo, sino que también hace que la civilización humana sea más colorida.
En la década de 1940, Sperry se dedicó a investigar la especificidad funcional de las neuronas. Descubrió que el crecimiento de las conexiones nerviosas centrales no sólo es muy específico y selectivo, sino que también se desarrolla con precisión según un programa predeterminado. Este descubrimiento le impulsó a profundizar en la función del cuerpo calloso. El cuerpo calloso es el sistema de fibras más grande del cerebro y consta de aproximadamente 200 millones de fibras nerviosas. Una vez, un médico intentó tratar la epilepsia grave extirpando el cuerpo calloso. Después de la cirugía, los síntomas del paciente disminuyeron en frecuencia y gravedad.
Lo que es aún más gratificante es que la cirugía no presenta efectos secundarios. Por eso la gente no puede evitar preguntarse: "¿El cuerpo calloso, que todavía existe después de cientos de millones de años de evolución, es sólo para empeorar la condición de un pequeño número de pacientes con epilepsia?". Por un lado, Sperry analizó y estudió. la evidencia científica acumulada por sus predecesores. Por ejemplo, a finales de 2019, Dejerein descubrió que la vía visual entre los dos hemisferios, es decir, desde la corteza visual del hemisferio derecho hasta el centro del lenguaje del hemisferio izquierdo, puede provocar una afasia completa. A principios del siglo XX, Lippmann presentó evidencia real de que el daño en la parte anterior del cuerpo calloso podría provocar afasia y, por lo tanto, se mostró escéptico ante la idea de que el cuerpo calloso fuera irrelevante para la función de los dos hemisferios del cerebro. . Por otro lado, basándose en los nuevos hallazgos de estudios anteriores, Sperry realizó experimentos en cerebros aislados de gatos y monos para descubrir si el cuerpo calloso desempeñaba algún papel en la función unificada de los dos hemisferios del cerebro.
Sperry y sus colegas no sólo separaron el cerebro del gato, sino que también separaron el quiasma óptico y las porciones laterales del nervio óptico para que la información visual del ojo izquierdo sólo llegue al hemisferio izquierdo, y la información del derecho El ojo sólo llega al hemisferio izquierdo. Cuando usa un ojo para resolver un problema, el animal puede reaccionar normalmente y aprender a completar una tarea. Cuando se tapa este ojo y se le presenta el mismo problema al otro ojo, el animal demuestra que no tiene capacidad para reconocer el problema y que debe utilizar este hemisferio para aprender el problema desde cero. Cuando se aplicó este método a monos con "cerebro dividido", también se descubrió que a veces este lado del cerebro del mono era dominante y adoptaba este comportamiento. A veces, un lado del cerebro de un mono se vuelve dominante y se adopta otro comportamiento.
Sperry vinculó este hallazgo a una serie de preguntas sobre los mecanismos cerebrales: "¿Es el cuerpo calloso el responsable de integrar la actividad de los dos hemisferios en un cerebro intacto? Se utiliza para proporcionar información continuamente a cada uno". hemisferio informa lo que está haciendo el otro lado? Cuando los dos hemisferios están separados, ¿pueden realmente tener pensamientos separados, o incluso emociones separadas, desde principios de la década de 1950, desde problemas de descubrimiento hasta problemas de investigación, desde la neuroembriología hasta la "separación cerebral" de los animales? y los humanos, se puede decir que esta transición fue su primer paso para desentrañar el misterio de la función cerebral.
En 1950, Sperry se inspiró en estudios microquirúrgicos sobre la transferencia de aprendizaje desde un lado del cerebro de los peces. al otro lado del cadáver, él y sus colegas utilizaron el mismo método para realizar experimentos de "separación cerebral" en gatos. Se puede resumir de la siguiente manera: (1) Cortar el quiasma óptico del animal, cubrir un ojo y aprender visualmente. discriminación con el otro ojo; (2) Después del entrenamiento de discriminación, abra el ojo cubierto y cubra el "ojo entrenado" (3)) los animales demostraron que podían aprender a reconocer rápidamente con el "ojo no entrenado". Se repitió a la segunda fase, el animal respondió como si nunca hubiera visto el problema que había aprendido antes, es decir, la disociación del cuerpo calloso lo impedía. Un animal tarda mucho en aprender a distinguir usando su segunda fase. El ojo, como lo hace cuando resuelve problemas con un ojo, aprende a completar una tarea. Cuando se le presenta el mismo problema al otro ojo con un ojo tapado, el animal no muestra comprensión del problema y debe usar este hemisferio para aprender. problema desde cero.
El hallazgo sugiere: "Cuando se corta la conexión entre los dos hemisferios del cerebro, cada hemisferio funciona de forma independiente como un cerebro completo. Sperry también demostró mediante una serie de experimentos: "Cada hemisferio tiene un sistema de percepción, aprendizaje y cognición". ”
A principios de la década de 1960, Vogel y Bergen, del Colegio Médico de California, en Estados Unidos, se inspiraron en el descubrimiento de que los monos que habían sido sometidos a una cirugía de separación cerebral en Sperry podían recuperarse rápidamente y trataron de extirpar a algunos pacientes con epilepsia severa que tuvo ataques repetidos. La cirugía tuvo un éxito inesperado al aliviar el dolor severo del paciente cuando la epilepsia estaba localizada en un hemisferio, manteniendo al mismo tiempo el habla, la aritmética y las habilidades del habla del paciente. Dado que las señales de transmisión visual de los pacientes con "separación cerebral" no se mezclan, las funciones de cada hemisferio permanecen intactas, lo que proporciona los requisitos previos y las condiciones para el estudio funcional de los dos hemisferios del cerebro.
Sperry vinculado con éxito a la operación "cerebro dividido": ¿Podemos utilizar el método de procesamiento de información dividido para estudiar la función de los dos hemisferios del cerebro humano? Por ello, Sperry realizó una serie de pruebas psicológicas utilizando el tema especial de los "cerebros separados", que revelaron que los dos hemisferios del cerebro tienen funciones altamente especializadas.
El cerebro animal y el cerebro humano, la psicología animal y la psicología humana están inevitablemente conectados y son fundamentalmente diferentes. A través de investigaciones comparativas sobre cerebros animales y cerebros humanos, psicología animal y psicología humana, se pueden revelar científicamente las conexiones y diferencias entre ellos. Por ejemplo, Pavlov y sus asistentes llevaron a cabo una gran cantidad de experimentos fisiológicos y psicológicos con perros, que allanaron el camino y proporcionaron una base para el estudio de las leyes psicológicas humanas. De manera similar, Sperry primero separó quirúrgicamente el quiasma óptico y el cuerpo calloso del gato, y luego resolvió el problema con los ojos izquierdo y derecho, respectivamente. Descubrió que cada hemisferio de un gato actúa como un cerebro completo y puede sentir, aprender y recordar de forma bastante independiente. Sperry realizó un experimento similar con monos y también descubrió que los monos a veces adoptan un comportamiento en el que un hemisferio es dominante y, a veces, adoptan otro comportamiento en el que el otro hemisferio es dominante. lo mismo. Por lo tanto, "cada hemisferio puede generar diferentes patrones de memoria y realizar diferentes tareas de discriminación". Sperry resumió los resultados de la investigación de cerebros separados de animales, afirmando: "Los dos hemisferios del cerebro parecen ser un área inteligente independiente". "De hecho, no tengo idea de lo que sucede en el otro hemisferio, los animales con cerebros separados se comportan como si tuvieran dos cerebros completamente separados en condiciones experimentales", afirmó en su descubrimiento científico de cerebros separados en animales. Es un paso clave eso lo lleva a descubrir los misterios del cerebro humano.
A principios de la década de 1960, Sperry aplicó métodos básicos de separación del cerebro animal a pacientes con "separación cerebral". Por ejemplo, dejemos que una persona con un "cerebro distraído" mire un signo de dólar ($) y un signo de interrogación (?) con su ojo izquierdo. Cuando se le pidió que dibujara lo que veía con su mano izquierda, rápidamente dibujó el signo del dólar, pero cuando se le preguntó qué veía, inmediatamente respondió: "Es un signo de interrogación cuando una persona "sin cerebro" sostiene un objeto en su mano". mano derecha, puede nombrar el objeto y describirlo. Sin embargo, cuando se sostiene el mismo objeto en la mano izquierda, no se puede expresar verbalmente pero se puede demostrar en pruebas no forzadas, como emparejarlo con el mismo objeto en cada combinación de objetos.
Los experimentos han demostrado que, como descubrió Sperry en sus estudios de la década de 1950 sobre la separación del cerebro animal, "cada hemisferio separado parece tener su propio dominio cognitivo independiente y sus propios sentidos de percepción, aprendizaje y experiencia de memoria". De esta manera, Sperry utilizó experimentos comparativos para revelar las similitudes en la función cerebral entre animales y humanos con cerebros separados.
Sperry también diseñó y produjo cuidadosamente una gran cantidad de experimentos comparativos en los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro humano, que revelaron las diferencias funcionales y la complementariedad de los hemisferios izquierdo y derecho de una manera sorprendente, haciendo así la gente entiende el cerebro. Hay una comprensión más nueva y más profunda del mundo sutil.
Los descubrimientos científicos de Sperry a través de una gran cantidad de experimentos comparativos han resuelto misterios científicos de larga data, rompieron muchas teorías tradicionales y explicaron científicamente la naturaleza altamente especializada de las funciones cerebrales. La importancia del descubrimiento científico de Sperry se refleja en los siguientes aspectos.
La primera es establecer la función de transmisión del cuerpo calloso y refutar la teoría de que el cuerpo calloso no tiene función. El cuerpo calloso es el haz de nervios que conecta los dos hemisferios del cerebro. Hace tiempo que no se sabe si desempeña algún papel en la actividad funcional del cerebro. Sperry reveló mediante experimentos comparativos que los dos hemisferios separados tienen sus propios campos cognitivos de percepción, aprendizaje y experiencia de memoria. El cuerpo calloso no es "sólo un soporte para el cerebro", como se cree tradicionalmente, sino que se transmite entre los dos hemisferios. La información juega un papel decisivo. De esta manera, Sperry finalmente descubrió el papel de la hidracina en todo el cerebro.
La segunda es descubrir las funciones superiores del hemisferio derecho y corregir la inferioridad del hemisferio derecho. Una serie de experimentos unilaterales realizados por Sperry y sus colegas en pacientes con "disociación cerebral" demostraron que el hemisferio izquierdo del cerebro es mejor en el lenguaje y el cálculo. Aunque el hemisferio derecho del cerebro no es bueno para hablar y escribir, todavía tiene una capacidad considerable para comprender el lenguaje y el significado de las palabras. Su reconocimiento del espacio y la percepción de la música, el arte y las emociones son mejores que los del hemisferio izquierdo del cerebro. El hemisferio izquierdo del cerebro está acostumbrado a realizar análisis paso a paso, mientras que el hemisferio derecho se inclina a la intuición general. Estas dos funciones sensoriales y de pensamiento diferentes trabajan juntas y se complementan, lo que hace que las personas se sientan increíbles.
En resumen, el nuevo descubrimiento de que muchas de las funciones avanzadas de Sperry se concentran en el hemisferio derecho ha corregido efectivamente el concepto tradicional de que el hemisferio izquierdo es el hemisferio dominante que ha prevalecido durante más de cien años.
En tercer lugar, propone dialécticamente la separación y unidad de la conciencia y se opone a la visión inconsciente del hemisferio derecho. A partir de estudios de pacientes con separación cerebral, Sperry descubrió que los hemisferios cerebrales separados tenían altas capacidades cognitivas. Parece que cada hemisferio tiene su propio estado mental, cada uno aparentemente separado de la experiencia consciente del otro. Por ejemplo, deje que los pacientes con cerebros separados vean dos imágenes al mismo tiempo, una es una escena de nieve y la otra son patas de pollo, proyectadas al hemisferio derecho y al hemisferio izquierdo respectivamente. Deles ocho tarjetas y deje que los pacientes con cerebros separados. Visualice las imágenes según la información obtenida por cada hemisferio, señale con el dedo la mejor opción. Los resultados experimentales mostraron que la escena de nieve se proyectó hacia el hemisferio derecho y el paciente señaló con la mano izquierda la imagen de la pala; las patas del pollo se proyectaron hacia el hemisferio izquierdo y el paciente señaló la imagen del pollo con; su mano derecha. Cuando se le pidió al paciente que explicara las razones de cada elección, explicó las razones de la elección de la pala y el pollo hablando: "Las patas del pollo crecen en el pollo, y la pala quita la nieve en este experimento crítico". Aunque los sujetos no podían estar en desacuerdo al confirmar verbalmente el campo visual izquierdo, rara vez respondían con estímulos, principalmente porque el campo visual derecho (el hemisferio izquierdo) bloqueaba las respuestas del otro hemisferio.
El propósito de la investigación científica es obtener una comprensión esencial y regular del objeto de investigación, que eventualmente se reflejará en forma de teoría. Wimsatt, de la Universidad de Chicago, señaló una vez en un artículo: "La teoría de Sperry (teoría de la interacción mente-cerebro) está estrechamente integrada y explicada por su investigación empírica, especialmente el estudio de los 'cerebros disociados' que condujo a su "
Por un lado, Sperry se basa en nuevos descubrimientos científicos en investigaciones aisladas del cerebro durante los últimos 20 años, que es la base científica para establecer nuevas teorías; por otro lado, Sperry intenta utilizar la teoría de sistemas para explicar el; origen y desarrollo de la conciencia y la relación causal entre el cerebro y la mente. La estructura organizativa, características y funciones del cerebro y las neuronas. y propuso la teoría de la interacción mente-cerebro.
Sperry creía que la conciencia es una característica emergente de los procesos cerebrales. "Sólo el carácter general de ciertas dinámicas que surgen en la actividad cerebral superior es un fenómeno consciente. Los eventos mentales son causales, no sólo correlacionales". La mente superior desciende para controlar la neurofisiología del nivel inferior. En su opinión, el cerebro es como un enorme generador del que surgen nuevos fenómenos, controlando actividades de bajo nivel de arriba a abajo (es decir, hacia abajo). Al mismo tiempo, cerebro y espíritu son partes inseparables de un mismo nivel continuo. Es una causalidad y determinación de abajo hacia arriba que los elementos subatómicos del cerebro se abren camino hacia arriba a través de las moléculas, células, circuitos neuronales y procesos cerebrales que caracterizan la conciencia. Por el contrario, los fenómenos de conciencia de alto nivel ejercen un control descendente sobre la neurofisiología de bajo nivel e incluso sobre las células nerviosas. Ésta es la interacción corazón-cerebro.
Sperry también cree que, en circunstancias normales, el cuerpo calloso conecta las funciones conscientes de los dos hemisferios en un único proceso unificado. Por tanto, la actividad del cuerpo calloso pasa a formar parte del acontecimiento consciente. Cuando los dos hemisferios del cerebro se separan, la experiencia consciente se separa, creando dos reinos de conciencia separados. Cada uno de los dos hemisferios del cerebro tiene funciones especializadas de alto nivel. El hemisferio derecho es superior al hemisferio izquierdo en términos de discriminación musical, discriminación espacial, reconocimiento de imágenes y expresión emocional. Los dos hemisferios del cerebro son funcionalmente independientes y complementarios. Normalmente, los dos hemisferios del cerebro están estrechamente integrados y funcionan como una unidad, en lugar de que uno esté encendido y el otro inactivo. Las actividades conscientes de los dos hemisferios siempre se influyen e interactúan entre sí. La conciencia de ambos hemisferios puede considerarse una entidad emergente superior porque "no sólo es mayor que la conciencia de los cerebros izquierdo y derecho combinados, sino que tiene un poder trascendente directo sobre el pensamiento y la acción".
Los descubrimientos de Sperry y las demostraciones en la investigación de la conciencia del cerebro refutaron efectivamente la hipótesis conductista, atacaron el reduccionismo mecánico, criticaron la visión dualista y transformaron la relación mente-cerebro de la visión original no causal de la mente y el cuerpo a la de las nuevas explicaciones de la década de 1970. interacciones causales. Este fue un punto de inflexión importante y, en palabras de Sperry: "se produjo una revolución psicológica". Por lo tanto, la "teoría de la interacción mente-cerebro" de Sperry ganó popularidad en la década de 1970 entre filósofos, psicólogos y grandes elogios por parte de los educadores.
Sperry es enorme. El nuevo descubrimiento de funciones cerebrales avanzadas ha pasado por un largo y arduo proceso de exploración, que comenzó con la investigación neuroembriológica en la década de 1940, se basó en la investigación sobre la "separación cerebral" en animales en la década de 1950 y se convirtió en la investigación sobre la "separación cerebral" en humanos en la década de 1960.
Aprovechó datos científicos convincentes para revelar las funciones altamente especializadas de los dos hemisferios del cerebro humano, revisó el concepto tradicional de que "el hemisferio izquierdo es superior al hemisferio derecho", que había sido popular durante más de 100 años, y propuso la Hipótesis de la interacción corazón-cerebro.
La clave de la principal contribución científica de Sperry al estudio de la división funcional de los dos hemisferios del cerebro radica en su diligente comprensión de cuestiones sustanciales, su ingeniosa selección de puntos de avance, su ingenioso diseño de planes experimentales y su Experimentación meticulosa, que tiene tanto una dirección de investigación general como objetivos escalonados. Es un proceso de exploración y descubrimiento continuo. Su modelo de descubrimiento científico se puede resumir en: problema-experimento-falsificación-hipótesis. Es decir, son buenos para descubrir problemas a partir del conocimiento previo y luego diseñar cuidadosamente procedimientos experimentales y luego falsificar teorías tradicionales y proponer nuevas hipótesis basadas en los hechos científicos obtenidos de los experimentos.
Para estudiar las funciones avanzadas específicas de los dos hemisferios del cerebro, Sperry desarrolló de forma independiente un camino cálido y adoptó un "método de aislamiento" que era completamente diferente del método de investigación tradicional, es decir, mediante cortando el canal entre los dos hemisferios del cerebro (en la situación anatómica especial del cuerpo calloso), mientras se garantiza que las funciones de los hemisferios izquierdo y derecho estén intactas, los hemisferios izquierdo y derecho procesan la información de entrada por separado sin comunicarse con entre sí, determinando así la información específica de los dos hemisferios del cerebro. Este fue un paso clave en su éxito al desentrañar el misterio de los dos hemisferios del cerebro.
La investigación científica es un proceso de exploración continua de lo desconocido, y el descubrimiento científico es el producto inevitable del desarrollo histórico y lógico. Los científicos con un rico conocimiento científico y una perspicacia aguda a menudo pueden comenzar a partir de un problema, rastrear la fuente y profundizar cada vez más, lo que resulta en nuevos descubrimientos uno tras otro e incluso desencadenan revoluciones científicas, ¡tal como el proceso de descubrimiento científico de Sperry!