Мы - это наш мозг. От матки до Альцгеймера
Шрифт:
I. Введение допой, а СПИД-деменция больше не возникает при правильно подобранной терапии. Генетические и иные факторы риска шизофрении очень быстро картографируются. В микроскоп можно видеть, что у больного шизофренией нормальное разви¬ тие мозга было нарушено уже во время пребывания в матке. Лечить шизофрению можно лекарствами: «Приму что-либо таблеток взамен, и делаюсь больше шизо, чем френ»*, — по выражению поэта-лауреата Кееса Винклера, в течение мно¬ гих лет работавшего библиотекарем у нас в институте. Вплоть до недавнего времени неврологи могли всего лишь точно локализовать нарушение, с которым больному прихо¬ дилось мириться до конца жизни. Но сейчас растворяют тром¬ бы, которые могут стать причиной инсульта, останавливают кровотечение и проводят стентирование** суженных сосудов мозга. Уже более 3 500 человек завещали передать после смер¬ ти свой мозг для исследований Нидерландскому банку мозга (Nederlandse Hersenbank: www.hersenbank.nl). Это дает новое понимание молекулярных процессов, вызывающих такие недуги, как болезнь Альцгеймера, шизофрения, болезнь Паркин¬ сона, рассеянный склероз и депрессия. Поиски точек прило¬ жения для новых медикаментов идут полным ходом. Однако эти исследования принесут клинические результаты лишь следующим поколениям. Стимулирующие электроды, имплантируемые в точно установленные места в глубине мозга, уже доказали свою эф¬ фективность. Впервые этот
1.1. Мы — это наш мозг ются сейчас также при кластерных головных болях, мышеч¬ ных спазмах и обсессивно-компульсивных расстройствах (навязчивых состояниях). Больные, которые сотни раз в день мыли руки, с имплантированным в мозг электродом получа¬ ют возможность вести нормальную жизнь. Глубокая имплан¬ тация электрода в мозг вернула сознание человеку, который шесть лет находился в состоянии минимального сознания. Делаются попытки лечить этими методами ожирение и синд¬ ром зависимости. Магнитная стимуляция префронтальной коры (рис. 14) позволяет улучшить настроение при депрессии, а стимуляция слуховой коры головного мозга заставляет исчезнуть мешаю¬ щие мелодии, которые непроизвольно звучат у людей с наруше¬ нием чувствительности внутреннего уха. С галлюцинациями у больных шизофренией также можно успешно бороться мето¬ дами транскраниальной магнитной стимуляции (см. XI.4). Нейропротезы могут всё лучше и лучше заменять наши органы чувств. Сегодня более 100 000 пациентов снабжены кохлеарными имплантатами, с помощью которых зачастую они могут слышать на удивление хорошо. Для слепых прово¬ дятся эксперименты с электронными камерами, информация с которых направляется в зрительную кору головного мозга (рис. 21). 25-летний молодой человек находился в состоянии полного поперечного паралича после удара ножом в шею. Ему была имплантирована в кору головного мозга пластинка размерами 4x4 мм с 96 электродами. Мысленно производя соответствующие движения, он мог управлять мышью компью¬ тера, читать сообщения электронной почты и играть в компью¬ терные игры. Силой мысли можно было даже управлять дви¬ жениями протеза руки (см. XII.5). Уже производятся попытки репарации мозга нейротранс¬ плантацией кусочков эмбриональной ткани коры головно¬ го мозга для страдающих болезнью Паркинсона и болезнью Хантингтона. Генную терапию пробуют применять для стра¬ 29
I. Введение дающих болезнью Альцгеймера. Многообещающе выглядит использование стволовых клеток для репарации ткани го¬ ловного мозга, однако здесь еще предстоит преодолеть серьез¬ ные трудности, такие как возможное образование опухолей (см. XII.6, 7). Болезни мозга всё еще плохо поддаются лечению, но пе¬ риод пораженчества сменился радостью от появления новых воззрений и оптимизмом в отношении новых возможностей лечения в ближайшем будущем. 1.2 Метафоры мозга На протяжении веков мозг неизменно приводил людей в изумление, и они пытались объяснить его функции, прибе¬ гая к моделям, основанным на новейших технических дости¬ жениях своей эпохи. Так в XV в., в эпоху Ренессанса, когда в Европе развивается книгопечатание, мозг описывают как «все¬ охватную книгу», а наш язык как «живой алфавит». В XVI в. метафорой работы мозга становится выражение «театр в го¬ лове». В это же время прибегают к параллелям между мозгом и кунсткамерой или музеем, где можно хранить и обозревать самые разные вещи. Философ Декарт (1596-1650) рассматри¬ вал человеческое тело и мозг как машину: «Я желаю, чтобы вы наконец убедились, что все отправления, свойственные этой живой машине, как то: пищеварение, питание <...>, дыхание, бодрствование и сон, восприятие света, звуков, запа¬ хов, запечатление их в общем чувствилище, удержание или запечатление этих идей в памяти, низменные движения жела¬ ний и страстей и, наконец, внешние движения всех членов <...>, — я желаю, говорю я, чтобы вы заметили, что все эти отправления суть естественные последствия расположения органов этой машины, подобные движению часового меха¬ 30
1.2. Метафоры мозга низма <...>». Его знаменитая метафора мозга — церковный орган. Воздух, который нагнетают в орган, согласно Декарту, соответствует тончайшим и наиболее активным частицам в крови, «жизненным духам», которые через гипотетические отверстия вдуваются в ячейки мозга через систему сосудов (сосудистое сплетение желудочков мозга, которое мы назы¬ ваем plexus choroideus). Жизненные духи через трубки-нервы препровождаются к мышцам. Клавиатурой выступает эпифиз, направляющий жизненные духи к желудочкам мозга, так же как клавиатура органа направляет воздух в определенные органные трубы. Декарт невольно и несправедливо навсегда стал основоположником дуализма в дискуссии «тело и дух», что по его латинизированному имени получило название картезианской философии, — несправедливо, ибо уже древние греки делают различие между телом и духом и таким образом являются истинными основоположниками этого мнения. Когда мозг рассматривают как рационально устроенную биологическую машину, перерабатывающую информацию, компьютерная метафора нашего времени не так уж и плоха. Если посмотреть на число строительных ячеек нашего мозга и на то, как они включаются, такая метафора напрашивается сама собой. Нервные клетки могут в 1 000 х 1 000 миллиардов пунктов вступать в контакт, или — как выразился нобелев¬ ский лауреат Рамон-и-Кахаль — «браться за руки» с помощью синапсов*. Нервные клетки соединены друг с другом нерв¬ ными волокнами протяженностью более чем 100 000 кило¬ метров. Это умопомрачительное количество клеток (см. 1.1) и контактов работает настолько эффективно, что наш мозг потребляет энергии не более чем лампочка мощностью в пятнадцать ватт. Отсюда следует, что, как подсчитал Мишел Хофман, общая стоимость энергии, потребляемой мозгом человека на протяжении жизни длительностью в 80 лет, при * Синапс (др.-греч. ouvaipu;, соединение) — место контакта между двумя нейронами, передает нервный импульс от одной клетки к другой. 31
I. Введение нынешней стоимости электроэнергии не превысит суммы в 1 200 евро. За эти деньги нельзя приобрести приличный и столь же долговечный компьютер. Всего за 12 евро можно в течение всей жизни снабжать энергией один миллиард ней¬ ронов! Фантастически эффективный агрегат с параллельны¬ ми переключениями, гораздо лучше приспособленный для образования ассоциаций и обработки образов, чем любой компьютер. Когда после вскрытия держишь в руках мозг умершего, испытываешь поразительное ощущение. Пони¬ маешь, что у тебя в руках целая жизнь. И вместе с тем ви¬ дишь, до какой степени soft выглядит hardware* нашего моз¬ га. В этой студенистой массе содержится всё, что человек думал, всё, что он пережил, закодированное в структурных и молекулярных изменениях синапсов. Еще более выразительная метафора мозга предстает пе¬ ред нами при посещении в сердце Лондона подземного ком¬ плекса помещений, наполненных различной аппаратурой, откуда Уинстон Черчилль вместе с военным Кабинетом ми¬ нистров и многочисленным персоналом, начиная с 1940 года, день и ночь вел войну против Гитлера. Увешанные картами штабные помещения, куда вся информация, кодируемая раз¬ личными способами или некодируемая, через разветвленную сеть коммуникаций поступает со всего мира. Внимание фоку¬ сируется на важнейших на данный момент сведениях, кото¬ рые проверяют, оценивают, обрабатывают и сохраняют. Этим заняты многочисленные хорошо скоординированные отде¬ лы. На основе отобранной информации (в передней части мозга, префронтальной коре, рис. 14) предлагается, разраба¬ тывается и тестируется предварительный план, для которого оценивается вся имеющаяся информация. Концепции плана обсуждаются с многочисленными специалистами внутри стра¬ ны, и если это необходимо, то по прямой линии со специалиста¬ ми в США. Взвесив все точки зрения и всю доступную инфор¬ * По аналогии с известными компьютерными терминами. 32
1.2. Метафоры мозга мацию, принимают решение о приведении в исполнение окончательно утвержденного плана — или об отказе от опе¬ рации. В реализации плана могут участвовать наземные силы (моторика), военно-морской флот (гормоны), соединения, действующие тайно за линией фронта (автономная нервная система), или всё может быть сведено к бомбардировке воен¬ но-воздушными силами (нейротрансмиттеры, которые точ¬ но ориентированы на определенную мозговую структуру). Разумеется, наиболее эффективным будет скоординирован¬ ное взаимодействие всех видов вооруженных сил. Да, наш мозг действует как сложный командный центр, снабженный самой современной аппаратурой, а не как телефонная стан¬ ция или компьютер с непосредственными соединениями между двумя абонентами. Командный центр на протяжении жизни ведет борьбу, сначала — чтобы родиться; затем — что¬ бы успешно сдать экзамены, найти место, обеспечивающее получение средств к жизни и позволяющее прочно встать на ноги; чтобы сохранять жизнь, порой во враждебном окру¬ жении, и, наконец, чтобы умереть так, как сам это выберешь. Командный центр защищен — не как бункер Черчилля, спо¬ собный выдержать прямое попадание авиабомбы, — но ко¬ стями черепа, который в состоянии обезвредить немало уда¬ ров. Сам Черчилль, впрочем, терпеть не мог этот подземный бункер и во время налетов поднимался на крышу, чтобы сле¬ дить за воздушными боями над Лондоном. Он любил риск. Иногда это врожденное свойство нашего мозга. Мы можем представить себе и более мирные метафоры, например — обеспечение безопасности полетов крупного аэро¬ порта. Но если собрать все метафоры последних столетий, ока¬ жется, что мы называем метафорой, собственно, не что иное, как новейшие достижения, характеризующие состояние на¬ шего мозга. Последним его продуктом становится сама метафо¬ ра мозга. Действительно, ничего более сложного, чем это фан¬ тастическое устройство, кажется, и вправду не существует. 33
I. Введение Рис. 2. Схематическое изображение головного мозга, продольный раз¬ рез: 1) кора больших полушарий (cortex) с извилинами большого мозга (cerebrum); 2) мозолистое тело (corpus callosum), соединение между левым и правым полушариями; 3) эпифиз (шишковидная железа, ночью выра¬ батывает гормон сна мелатонин, задерживающий у детей наступление половой зрелости); 4) fornix (свод конечного мозга, транспортирует информацию памяти из гиппокампа в corpus mamillare, сосцевидное тело в задней части гипоталамуса, см. рис. 25), из памяти информация затем следует дальше к таламусу и коре больших полушарий; 5) тала¬ мус, сюда информация поступает от органов чувств и памяти; б) гипо¬ таламус, имеет решающее значение для выживания индивидуума и всего вида; 7) пересечение зрительных нервов (оптическая хиазма); 8) гипофиз; 9) мозжечок (cerebellum); 10) ствол мозга; 11) спинной мозг.
II. Развитие, рождение и родительская забота II.1 Тончайшая сыгранность матери и ребенка при родах Роды — слишком важная вещь, чтобы возлагать их только на мать. Я поздравляю мою мать в этот день ее мук и бла¬ годарю за то, что она произвела меня на свет. SMS, посланное одной китаянкой матери в день ее рождения Высказывались предположения, что я начал заниматься иссле¬ дованиями мозга из-за того, что мой отец был гинекологом, и поэтому я избрал для себя орган, который далее всего от¬ стоял от сферы его интересов. Против этого психоаналити¬ ческого объяснения говорит тот факт, что в Академическом медицинском центре (АМС) в Амстердаме совместно с гинеко¬ логами, среди которых был Кеес Бур, я исследовал функцию мозга матери и плода во время родов. Выводы его диссерта¬ ции свидетельствовали, что для легких родов необходима хорошая сыгранность между мозгом матери и ребенка. Мозг матери и мозг ребенка ускоряют течение родов тем, что гормон окситоцин поступает из мозга в кровоток и тем са¬ мым стимулирует сокращения матки. Биологические часы мате¬ ри обеспечивают ритм смены дня и ночи в процессе родов. По¬ 35
II. Развитие, рождение и родительская забота этому роды происходят в основном во время спокойной фазы, ночью или рано утром. Это время, когда роды протекают быст¬ рее всего и требуют наименьшего вмешательства акушеров. Сигналом для начала родов является снижение уровня глюкозы у плода — знак того, что мать больше не в состоя¬ нии обеспечивать растущий плод достаточным питанием. Мишел Хофман подсчитал, что, когда на долю плода прихо¬ дится примерно 15% материнского обмена веществ, насту¬ пает момент родов. При многоплодной беременности этот момент наступает раньше, поэтому такие близнецы и раньше рождаются. Клетки мозга в гипоталамусе плода реагируют на снижение уровня глюкозы таким же образом, как позд¬ нее, уже у взрослого человека, они будут реагировать на недо¬ статок пищи. Тем самым стимулируется стрессовая ось* плода, и происходит серия гормональных изменений, что вызыва¬ ет сокращение матки (рис. 3). Схватки, стимулированные окси- тоцином, приводят к тому, что головка плода давит на выход из матки. Это вновь вызывает рефлекс, который передается через спинной мозг матери и приводит к повышенному вы¬ делению окситоцина, из-за чего головка плода еще больше стимулирует этот рефлекс. Вырваться из этого круга дитя мо¬ жет, лишь родившись на свет. Определенное число психических нарушений связано с осложнениями во время родов. Давно известна связь шизо¬ френии со многими проблемами при родах, такими как родо- разрешение с наложением щипцов, вакуумная экстракция, слишком малый вес плода, преждевременные роды, слиш¬ ком раннее отхождение вод и необходимость пребывания в инкубаторе. Думали, что трудные роды приводят к повреж¬ дению мозга и к развитию шизофрении. Теперь мы знаем, что шизофрения — это нарушение развития мозга на ранней стадии, главным образом генетического характера (см. XI.3); ’ Стрессовая, или гормональная, ось: гипоталамус — гипофиз — кора надпочечников.
П.1. Тончайшая сыгранность матери и ребенка при родах Рис. 3. Когда плод в матке отмечает, что мать больше не может обеспе¬ чивать растущий организм достаточным количеством питания, в ги¬ поталамусе плода активируется стрессовая ось. Адренокортикотропный гормон (АСТН) стимулирует производство надпочечниками кортизола, что уменьшает воздействие прогестерона из плаценты и повышает производство эстрогена. Матка становится более чувствительной к окситоцину, это стимулирует схватки, и начинаются роды. 37