Сегодня, 22 июля, международная общественность отмечает Всемирный день мозга. Цель этого события — привлечь внимание людей к вопросам здоровья, расширить знания о работе нервной системы и напомнить об опасности ментальных заболеваний.
Человеческий мозг, несмотря на серьезный прогресс в методах его изучения, до сих пор остается «вещью в себе». Открытия порождают новые вопросы, исследования выявляют новые загадки.
О том, что мы узнали о главном органе человеческого тела и что до сих пор остается неизвестным, рассказала заведующая лабораторией нейрогериатрии РГНКЦ РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России, доцент кафедры болезней старения РНИМУ им. Н.И. Пирогова Элен Араиковна Мхитарян.
Почему мозг человека так притягателен для исследователей?
Головной мозг — основная контролирующая система организма, управляющая практически всеми функциями нашего тела. Это разнородная субстанция, разделенная на многочисленные отделы, каждый из которых контролирует определенную функцию. За любое наше действие, ходьбу, беседу, рисование, попытки вспомнить прошлое отвечает свой участок, и все они взаимосвязаны между собой. Мы существуем благодаря способности головного мозга объединять разнородные функции в единое целое, или, говоря научным языком, его интегративной работе.
Мозг — самый разноплановый и многофункциональный орган, поэтому его крайне сложно изучать. Тем не менее сегодня существуют такие мощные методы исследования, как компьютерная томография, МРТ, позволяющая просматривать структуру серого вещества без вреда для человека.
Появились детальные функциональные методики, выводящие изучение нейросети человека на новый уровень. Мы научились четко выявлять участки мозга, отвечающие за любое действие, например, пациент, которому снимают информацию с головного мозга, производит какое-то действие, допустим читает книгу. В тот же момент на экране высвечивается отдел, отвечающий за чтение. Если пациент сядет за велотренажер, высветится иной участок.
Визуализация функциональных отделов была разработана задолго до появления современных компьютерных методов, позволяющих увидеть структуру полушарий. Так называемые «карты головного мозга», где наглядно показано, какой отдел отвечает за ту или иную функцию, были созданы практически «вручную», без применения КТ и МРТ. Это был титанический труд, невероятно сложный и трудоемкий. Работа проводилась примерно так: человек, перенесший инсульт, исследовался на предмет потери функциональных возможностей, а затем, после смерти пациента, мозг подвергался аутопсии — изучались пораженные участки. По аналогии с расстройствами больного ученые делали выводы о контролирующих отделах. Например, если в результате инсульта человек лишался возможности говорить, то в головном мозге поражался отдел, отвечающий за речевые функции. С появлением компьютерных систем сканирования выяснилось, что мозг — настолько сложная структура, что, даже несмотря на современные методы исследований, ученые не могут получить детальное представление о том, как же он работает.
Чего мы не можем понять?
Например, нам до сих пор неизвестна природа неактивных клеток серого вещества. Дело в том, что головной мозг не работает на сто процентов, функционирует лишь определенная его часть. Остальные клетки находятся в неактивном состоянии, хотя их и можно заставить работать. Зачем нужны эти клетки, понятно: они способны заменить погибшие нейроны. Но к их развитию и вообще к существованию такой структуры в мозге возникает ряд вопросов:
- Почему эти клетки неактивны, почему они не работают в своем «нормальном» состоянии?
- По какому принципу одни клетки мозга работают, а другие — нет?
- Если эти нейроны были неактивными изначально, как они развиваются в мозге?
- Как могли эти клетки сохраниться в ходе эволюции, ведь неработающие органы и ткани постепенно должны исчезать?
- Почему они вообще формируются, если не работают?
Вопросов много — ответов нет.
Мы до сих пор мало преуспели в лечении болезни Альцгеймера. Патогенез болезни хорошо изучен, мы досконально знаем, как она развивается, но что является пусковым фактором заболевания, отчего начинаются эти необратимые изменения —не знает никто. Мы не можем восстановить мозг, пораженный болезнью. Мы не можем даже остановить деградацию — наши исследования сейчас направлены на разработку лекарств, способных хотя бы замедлить этот процесс.
Еще один вопрос, который, возможно является главным в изучении мозга — как восстановить погибшие нервные клетки? Если погибает ядро нейрона — клетка не восстанавливается, и мы пока ничего не можем с этим поделать.
Изучаются ли такие явления, как телекинез или телепатия?
Нет, ни один серьезный научно-исследовательский институт паранормальными явлениями не занимается. Не из-за того, что это «лженаука», скорее потому, что это вообще не наука. Нами не изучено такое количество «нормальных» явлений, что на проверку способности мозга читать мысли или двигать предметы нет ни времени, ни желания.
Какие направления исследования мозга представляются вам наиболее перспективными?
Основные исследования направлены на изучение заболеваний головного мозга, которые инвалидизируют человека — сосудистые катастрофы, деменция, болезнь Альцгеймера.
Большие надежды ученые возлагают на исследования с помощью позиционно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Пациенту вводят определенное вещество, состоящее из меченых молекул, а затем определяют зоны его концентрации. Такая методика, в частности, позволила увидеть изменения, характерные для болезни Альцгеймера за 20-30 лет до проявления первых симптомов. То есть определить будущего пациента оказалось возможным за 15-20 лет до начала болезни, а чем раньше диагностируется заболевание, тем больше возможностей задержать ее развитие.
Очень важное направление — разработка систем искусственного интеллекта, создание нейроинтерфейсов для экзосклетов, управляемых непосредственно мозгом. В частности, исследователи НИИ трансляционной медицины РНИМУ им. Н.И. Пирогова разработали специальную насадку на руку больного, перенесшего инсульт, которая помогает восстановить функции парализованной кисти. Такая «перчатка-экзопротез» надевается на неработающую кисть пациента, после чего, давая команды головному мозгу, больной пытается двигать пальцами. Сигнал мозга с помощью энцефалограммы передается на механизм, и воспроизводится движение. Кисть сгибается, мозг получает информацию о работе, и с помощь постоянно повторяющейся обратной связи функции управления рукой восстанавливаются.
Пока тренажер работает под управлением стационарного реабилитационного комплекса, однако эту перчатку можно назвать прототипом нейропротеза. Остается придать системе компактный вид, а это — дело времени.
Сможем ли мы когда-нибудь так же восстанавливать зрение или слух при помощи нейроинтерфейсов?
Такие исследования ведутся. В случае с потерей слуха мы достигли заметных успехов. Детям, у которых от рождения не развит наружный слуховой отдел, в ткань мозга вживляется аппарат, который воспринимает звуки и передает полученную информацию в височную долю, где расположена слуховая кора, отвечающая за переработку аудиосигналов.
Со зрением сложнее. Если нарушена работа участка, обрабатывающего визуальные образы, мы ничего не можем исправить. Мы также бессильны при атрофии зрительного нерва. Однако при поражении глаз (и сохранении нерва) можно создать аппарат, передающий зрительную информацию в кору больших полушарий.
Так что в принципе создание зрительного и слухового нейропротеза при определенных условиях — вполне осуществимая мечта.
Важное направление — попытки регенерации нервной ткани. Это не просто научные эксперименты, это возможность предупреждения и лечения ментальных заболеваний, так как подобные болезни сопровождаются гибелью клеточных структур. Наиболее перспективным направлением в этой сфере представляется работа со стволовыми клетками.
В свое время была выдвинута теория создания специфических клеток из стволового материала. Считается, что если стволовые клетки поместить в область, которая нуждается в обновлении, то они начнут создавать необходимое клеточное наполнение. В нашем случае стволовые клетки могли бы создать нервную ткань, и в случае успешных результатов это могло бы стать самым эффективным способом лечения нейропатологий. Пока успехи скромные, но когда-нибудь мы научимся воссоздавать погибшие нейроны и сможем лечить безнадежные ныне заболевания.
Кроме того, мы учимся повышать эффективность работы мозга путем активизации тех самых неработающих клеток, о которых говорили выше. Методы просты — физическая активность и тренировка памяти (так называемая когнитивно-поведенческая терапия). Тренинги на запоминание заставляют мозг подключать нейроны, которые находятся в «спящем» состоянии. Физическая активность тоже заставляет работать неактивные участки и улучшает отток крови от нервных тканей. Еще один путь реабилитации — контроль над питанием. Существует ряд убедительных данных о благотворном воздействии средиземноморской диеты, включающей в себя большое количество фруктов, овощей и морепродуктов.
Сможем ли мы когда-нибудь до конца изучить мозг человека?
Я очень на это надеюсь. С развитием компьютерных технологий мы сделали огромный шаг в этом направлении и сейчас знаем о мозге больше, чем когда-либо. Нам известно то, что еще недавно казалось непостижимым, так что полное овладение тайнами мозга — не безнадежная задача.
Вряд ли мы получим все ответы в обозримом будущем — скорее всего, это случится не при нашем поколении. Но загадки мозга настолько значимы и интересны, что ими стоит заниматься!
Фото из открытых источников
