Мы - это наш мозг. От матки до Альцгеймера
Шрифт:
XII.2. Серендипити (нечаянная находка): счастье в несчастье Рис. 22. Пациенту с бо¬ лезнью Паркинсона им¬ плантирован электрод (Е) в нужное место в субтала¬ мическом ядре (nucleus subthalamicus). Т—тала¬ мус; ТО — tractus opticus (зрительный тракт). 293
XII. Репарация и электрическая стимуляция плантация электрода приводит к кровотечению или повреж¬ дению мозга, после чего отмечаются проявления деменции, которые исчезают, если стимулятор по-другому отрегулиро¬ вать. Есть также сведения о возникновении психозов, сексуаль¬ ной несдержанности и игрозависимости. Пациент, который до операции был типичным бережливым голландцем, после имплантации электрода уже больше не мог спокойно пройти мимо игрового автомата. Лишь после того, как через несколь¬ ко лет он из-за громадных долгов вынужден был продать дом, его подруга хотела его оставить и он совершил попытку са¬ моубийства, решено было обратиться к врачу. Игрозависи- мость может возникнуть также при классическом лечении болезни Паркинсона леводопой. Дофаминовая система (рис. 15) играет центральную роль при возникновении зависимостей. Необычное побочное действие наблюдалось у пациента, ко¬ торый стал покупать дома в Испании и Турции, не имея для этого средств; несмотря ни на что, он отказывался отключить стимулятор. Стимуляция глубинными электродами может иногда вызывать нарушения мышления, речи и памяти. По¬ бочные явления психического характера, вызванные глубо¬ кой электростимуляцией электродами, всё же в основном преходящи, они хорошо поддаются лечению и их даже воз¬ можно предотвращать. Они также дают нам возможность что-то узнать о функции структур и нейронных цепей мозга
ХН.з. Глубинная стимуляция мозга этого метода кажутся неисчерпаемыми. Купер о таком и не помышлял, когда в 1952 году по оплошности вызвал крово¬ течение мозгового сосуда. XII.з Глубинная стимуляция мозга Глубинная электрическая стимуляция мозга, похоже, открывает не только большие кли¬ нические возможности применения этого ме¬ тода, она снабжает нас также основополагаю¬ щей информацией о работе нашего мозга. Поразительный результат применения имплантируемых электродов был достигнут у 39-летнего пациента, находив¬ шегося после несчастного случая 6 лет в состоянии мини¬ мального сознания. Лишь время от времени мог он поддер¬ живать контакт с внешним миром движением глаз и пальцев, но никогда не с помощью речи. Обычно в таком состоянии после 12 месяцев выздоровление практически исключается. Поворот произошел после того, как в таламус, центр мозга, куда поступает информация от органов чувств, с двух сторон были имплантированы стимулирующие электроды. После двух дней стимуляции он открыл глаза и реагировал пово¬ ротом головы на голос, когда его окликали. В ходе четырех¬ месячного периода электрической стимуляции он снова на¬ чал говорить, есть, пить и причесываться. Навязчивые состояния — новая область применения глу¬ бинных электродов. Пациенты с обсессивно-компульсивным расстройством, страдающие навязчивым состоянием, напри¬ мер, сотни раз в день моют руки или вырывают один за дру¬ гим волосы на голове, пока не возникают проплешины. Они испытывают чувство страха, если не предаются своему навяз¬ 295
XII. Репарация и электрическая стимуляция чивому занятию, и нормальная жизнь в обществе становится для них невозможна. Поскольку, предаваясь навязчивому занятию, они поддерживают в себе хорошее самочувствие, ученые предполагают, что в это время в прилежащем ядре (nucleus accumbens, рис. 15) высвобождается вознаграждаю¬ щее химическое вещество дофамин. Исследования профес¬ сора Дамиаана Денейса показали, что у пациентов, которым нельзя помочь традиционными методами, может наступить улучшение от применения двусторонней имплантации элек¬ тродов в прилежащем ядре (nucleus accumbens). За этим сто¬ ит идея, что при стимуляции глубинными электродами в прилежащем ядре высвобождается дофамин, сообщающий пациентам то же приятное ощущение, какое они обычно испытывают от своих навязчивых занятий. Навязчивое мытье рук может быть таким образом сведено от 10 часов в день к 15 минутам, что уже возвращает к обычной жизни. Обсессивно-компульсивный пациент с помощью глубинных электродов обуздал свое навязчивое состояние и уже не должен был постоянно думать только о сексе. Электрод нахо¬ дился близко к ядру ложа (bed nucleus) концевой полоски (stria terminalis). Действительно ли именно там следовало искать объяснение его навязчивых сексуальных фантазий, пока не ясно. В связи с имплантацией глубинных электродов сообща¬ ют не только о новых достижениях, но также и о новых по¬ бочных явлениях. Тиннитус появляется у людей при насту¬ плении глухоты, когда мозг больше не получает достаточно информации от органа слуха. Тогда мозг сам начинает созда¬ вать ощущение звучания, из-за чего людям постоянно слы¬ шится музыка (см. XI.4). Казалось логичным стимулировать область мозга, которая больше не получает звуковой инфор¬ мации, с тем чтобы избавиться от всех этих песенок. Пациент, которому для лечения тиннитуса был имлантирован глубин¬ 296
XII-3. Глубинная стимуляция мозга ный электрод в височную долю (cortex temporalis, рис. 27), не избавился от мешающих шумов; кроме того, у него воз¬ никло чувство, будто он вышел из своего тела. Ему казалось, что он стоит в полуметре левее и сзади себя самого (см. так¬ же VIII. 5). Височная доля также очень чувствительна к кис¬ лородной недостаточности, что может служить объяснением, почему при остановке сердца так часто активируется имен¬ но эта область и в околосмертном состоянии возникает ощу¬ щение выхода из собственного тела (см. XVII.3). Другой неожиданный эффект проявился у пациента, ко¬ торому был имплантирован электрод в гипоталамус, чтобы пресечь обжорство. Он был настолько тучен, что не поме¬ щался в томограф. Стимуляция электродом не помогла ему уменьшить свой вес, потому что ночью он отключал свой электрод, чтобы снова наесться досыта. Но при включенном электроде перед его внутренним взором внезапно вставали картины 30-летней давности: он бежит с друзьями по лесу, и ему вспоминается всё больше деталей. Это явление также могло быть вызвано активацией теменной доли. Подобные эпизодические воспоминания случаются с людьми, которые в околосмертном состоянии видят, как вся их жизнь про¬ носится перед ними (см. XVII.3). Височная доля отвечает за память, и, поскольку память улучшается при стимуляции, сейчас изучают вопрос, не может ли стимуляция помочь при решении проблем, связанных с нарушением памяти. Эта тех¬ ника имеет большое будущее не только в клинической облас¬ ти багодаря поразительным эффектам, вызванным неточ¬ но установленными стимулирующими электродами, и она откроет немало тайн, касающихся работы нашего мозга. 297
XII. Репарация и электрическая стимуляция XII.4 Стимуляция мозга и счастье Счастье — это хорошее здоровье и плохая память. Эрнест Хемингуэй (1899-1961) Арьян Харинг задался интригующим вопросом: почему, где и как мы испытываем счастье? — и организовал на эту тему симпозиум. Рюют Феенховен, роттердамский «профессор счастья», объяснил, что чувство счастья не зависит от того, имеет жизнь какую-либо цель или нет. Это меня нисколько не удивило, потому что жизнь случайно возникла и эволю¬ ционировала и не имеет никакой цели. Но наслаждаться явно полезно, потому что это тесно связано с пищей и размно¬ жением и тем самым имеет решающее значение для выжи¬ вания. Гедонистические чувства столь сильны, что приводят к перенаселению и ожирению. Влюбленность, материнская любовь и удовольствие от социальных контактов также от¬ носятся к позитивным ощущениям, ибо обеспечивают вы¬ живание нашего вида. Умственное развитие человека позво¬ лило вознести чувство удовольствия в сферу более высокого порядка искусств и наук, альтруизма, финансовых и трансцен¬ дентных занятий и, тем самым, к счастью. Счастье заражает. Когда кто-то счастлив, шансы на счастье повышаются у его друзей, семьи, спутника жизни. О расстройствах позитивных чувств мы знаем из психиатрии. Сильное ощущение счастья может сочетаться с манией. Отсутствие же всякого приятно¬ го чувства, ангедония*, это признак депрессии и наблюдает¬ ся также при шизофрении, аутизме и разных зависимостях. Globus pallidus ventralis/nucleus accumbens (вентральный от¬ * Ангедонйя (др.-греч. av-, отрицательная приставка, и рбоуг), наслажде¬ ние) — ненормальное состояние психики, выражающееся в неспособ¬ ности ощущать удовольствие от жизни. 298
XII.4- Стимуляция мозга и счастье дел бледного шара/прилежащее ядро) — ключевой участок мозга для объяснения ангедонии. У больных паркинсонизмом с поражением в этой области иногда отмечают сглаживание аффектов и даже ангедонию. И обратно, стимуляция в этой области помогает бороться с депрессией. Высокое содержание гормонов коры надпочечников при депрессии тормозит вы¬ деление дофамина в области globus pallidus ventralis и таким образом, вероятно, блокирует всякое приятное чувство. Чувство удовольствия, счастья сопровождается измене¬ ниями активности во многих областях мозга. В префронталь¬
XII. Репарация и электрическая стимуляция лишь единственная гедонистическая горячая точка в осно¬ вании мозга необходима для того, чтобы нам нравилось слад¬ кое. Выключение этой области мозга меняет ощущение вкус¬ ности сладкого на прямо противоположное его восприятие. Гипоталамус необходим для чувства влюбленности, материн¬ ской любви и формирования пары. Другие области мозга, по¬ казывающие изменение активности в моменты удовольствия или счастья, необходимы не для возникновения этого чувст¬ ва, а для связанных с ним процессов обучения, работы памя¬ ти, принятия решений или нашего поведения. Существует множество химических нейротрансмитте¬ ров, связанных с различными чувствами удовольствия. До¬ фаминовая система вознаграждения участвует в предвкуше¬ нии удовольствия, мотивации и в ориентации на получение удовольствия. При депрессиях стрессовый гормон кортизол тормозит эту систему, из-за чего мы не можем больше испы¬ тывать чувство удовольствия. Кокаин заботится о том, чтобы дофамин дольше оставался доступен тем клеткам мозга, на которые он воздействует. Опиоподобные химические транс¬ миттеры, вырабатываемые мозгом, также ответственны за чувство удовольствия. Влюбленность, оргазм, формирование пары, материнская любовь не обходятся без окситоцина и вазопрессина. Установлено, что при аутизме обоих этих ве¬ ществ вырабатывается недостаточно. Некоторые могут сами вызывать у себя ощущение счастья. Монахини, которые в томографе могли вызывать у себя по команде чувство экстатической любви к Богу, действительно показывали изменения активности в системе вознагражде¬ ния мозга. Опухоль мозга в теменной доле может вызывать почти такие же экстатические переживания, как непосред¬ ственный контакт с Иисусом. После удаления опухоли эти пе¬ реживания больше не возникали. С помощью стимулирующего электрода, имплантиро¬ ванного в определенное место мозга, увы, невозможно вы¬ Зоо
XII.5. Мозговые протезы зывать интенсивное чувство счастья, однако определенные горячие точки для самостоятельной стимуляции существуют. Имплантированный крысе в особую область мозга стимули¬ рующий электрод она может активировать множество раз в минуту, возбуждая у себя желание есть, пить и спариваться. Но действительно ли это доставляет ей удовольствие — вопрос, который результаты изучения стимуляции у людей оставля¬ ют пока без ответа. Стимуляция области nucleus accumbens/ septum (прилежащее ядро/перегородка) у одного молодого человека привела его к интенсивной аутостимуляции. Он яростно протестовал, когда стимулятор был удален. Электрод вызывал ощущения удовольствия, подъема, теплоты, сексу¬ ального возбуждения, желания мастурбировать, но не оргаз¬ ма и не настоящего удовлетворения. Эротические пережи¬ вания, которые, постоянно стимулируя себя, получала одна молодая женщина, никогда не доходили до степени оргазма. Из-за постоянного стимулирования она совершенно запусти¬ ла себя. О подлинном удовольствии и речи быть не могло. Мы уже указывали на старые способы получения удоволь¬ ствия и счастья. И против этого нечего возразить. XII.5 Мозговые протезы Звонили из мастерской. Ваш мозг готов. Уоллес У. Туртеллотте Наш мозг получает от органов чувств информацию из внешне¬ го мира и берется за дело, управляя моторикой. До недавнего времени выход из строя одного из органов чувств был равно¬ значен слепоте или глухоте в течение всей жизни, а повреж¬ дение спинного мозга приводило к параличу. В ходе работы 301
XII. Репарация и электрическая стимуляция International Summerschool of Brain Research [Международной летней школы исследований мозга] Нидерландского инсти¬ тута неврологии в 2008 году были представлены новейшие разработки, которые с помощью интерфейсов «мозг-компью¬ тер», или нейропротезов, позволяли заглянуть в будущее, когда слепые снова прозреют и парализованные снова смо¬ гут ходить. В протезировании слуха достижения особенно впечатляющие. С 1960 года в случае глухоты из-за болезни внутреннего уха применяется бионическое ухо, кохлеарный имплантат для стимуляции нервных клеток, соединенных с уже не действующими волосяными клетками во внутреннем ухе. Начиная с 1980 года стало возможно имплантировать 22 электрода, и уже более 100 000 пациентов получили кох¬ леарные имплантаты, с помощью которых они стали гораз¬ до лучше слышать или даже обрели совершенно нормальный слух. Если глухота вызвана двусторонним повреждением слу¬ хового нерва, имплантат не работает. В этом случае с недав¬ него времени имплантируют 12 электродов в ствол мозга, благодаря чему слуховая информация может достигать моз¬ га и коммуникация улучшается. Во всем мире насчитываются миллионы людей, ослепших из-за разрушения светочувствительных клеток сетчатки, так называемых фоторецепторов. Джералд Чейдер, глазной врач из Лос-Анджелеса, сообщил об исследованиях трех полностью слепых пациентов. От миниатюрной камеры в очках инфор¬ мация посылалась в миниприемник, имплантированный в сетчатку. Микропроцессор преобразовывал зрительные сиг¬ налы в электрические. 16 электродов были соединены с ниж¬ ними нервными клетками сетчатки, которые еще были ак¬ тивны и передавали информацию по глазному нерву дальше в мозг. После длительной тренировки пациенты могли разли¬ чать крупные предметы (голову или тарелку). Число электро¬ дов шаг за шагом увеличивают до 1 000, так что через 5-10 лет уже можно будет различать лица. Другая группа исследова¬ 302
ХП.5- Мозговые протезы телей информацию от миниатюрной камеры посылает для электронной обработки в прибор, который пациент носит в брючном кармане. Оттуда информация передается к прием¬ нику, который соединен с многочисленными микроэлектро¬ дами, имплантированными в зрительную кору больших по¬ лушарий (рис. 21). Исходя из электрической активности множества управ¬ ляющих моторикой клеток коры головного мозга, становит¬ ся всё более возможно делать заключение об их намерениях и тем самым управлять, например, рукою-роботом. Это по¬ зволяет надеяться, что в будущем от паралича можно будет успешно избавиться. Опыты на животных показали, что при параличе, при отсутствии управления со стороны мозга, воз¬ можно выработать динамический стереотип для ходьбы с помощью электростимуляции спинного мозга, трехмесячной тренировки и медикаментозной поддержки. Грегуар Кур¬ тин из Цюриха рассчитывает, что в течение ближайших пяти лет сможет применить эту технику на парализованных па¬ циентах. Впечатляющий результат был достигнут у 25-летне¬ го Мэтью Нейгла, который был полностью парализован после удара ножом в шею. Ему имплантировали в моторную об¬ ласть коры пластинку величиной 4x4 мм с 96 электродами (рис. 21). Электрической активности клеток мозга, управ¬ ляющих моторикой, оказалось достаточно, чтобы работать с компьютером. Он за несколько минут научился этому пос¬ ле того, как его попросили представить себе, что он двигает рукой, чтобы управлять курсором на экране компьютера. Ему удалось также, только силой воображения, нарисовать круг на экране, читать электронную почту, играть в компью¬ терные игры и даже сжимать и разжимать пальцы протеза руки. Эксперимент выявил не только возможности такого нейропротеза, но и его границы. Нейгл еще до операции мог управлять компьютером с помощью голоса. После операции он был привязан к большому компьютеру, и при нем всегда 303