Истинный творец всего. Как человеческий мозг сформировал вселенную в том виде, в котором мы ее воспринимаем - Николелис Мигель

Подтверждение такого представления об аутизме появилось в нашей лаборатории за последние пару лет в рамках работы молодого сотрудника из Южной Кореи Бобе Ан. Сначала Бобе Ан установила, что в процессе ухаживания самцы мышей, подобно певчим птицам, исполняют сложные ультразвуковые напевы самкам, с которыми собираются совокупиться. Регистрируя одновременно мозговую активность самцов и самок, Бобе наблюдала появление сложной картины синхронизации между двумя животными. Интересно, что эта межмозговая синхронизация производила волну, распространявшуюся от задней части мозга животных к передней. Далее Бобе повторила эти эксперименты с генетически модифицированными самцами мышей с социальным дефицитом, примерно как при аутизме, взаимодействовавшими с нормальными самками. Бобе показала, что эти генетически модифицированные самцы поют меньше, чем нормальные мыши, и это может объяснить, почему они не устанавливают физический контакт с самками. Интересно, что когда Бобе одновременно регистрировала мозговую активность самок и социально нефункциональных самцов, она выявила отсутствие синхронной межмозговой активности в направлении от затылка ко лбу. Именно такой тип гипосинхронизации, возможно, имеет место у детей с аутизмом при общении с братьями и сестрами или другими людьми.

Но если эпилепсия так широко распространена и может быть связана с большинством патологий центральной нервной системы, почему ее не так часто диагностируют в лабораторных исследованиях? Дело в том, что универсальный метод диагностики эпилептической активности – электроэнцефалография головы – позволяет с очень высокой точностью обнаруживать патологический уровень синхронизации нейронной активности только в самой поверхностной части головного мозга человека, т. е. в коре. Если имеет место хроническая парциальная эпилепсия средней тяжести, ограниченная глубокими субкортикальными областями мозга, ЭЭГ не выявляет какой-либо электрической аномалии, по крайней мере на ранних стадиях заболевания. Регистрация таких повреждений просто-напросто остается за пределами возможностей современной электрофизиологической технологии в применении к человеку.

Но на подопытных животных эта проблема не распространяется. Например, в нашей лаборатории мы регулярно встраиваем от десятков до сотен микропроводников глубоко в мозг мышей, крыс или обезьян для измерения характера активности нейронов, которую невозможно изучать с помощью ЭЭГ. Этот подход позволяет понять, могут ли парциальные повреждения умеренной тяжести ограничиваться субкортикальными зонами и вызывать поведенческие реакции такого типа, как мы наблюдаем у пациентов. Именно таким образом мы с Кафуи обнаружили множество связанных с различными мозговыми нарушениями типов эпилептической активности умеренной тяжести в разных сетях нейронов.

Моя теория о том, что повреждения нейронов определяют общий нейрофизиологический путь клинического проявления большинства мозговых нарушений, также подтвердилась в серии клинических исследований, показавших, что эпилептическая активность часто наблюдается у пациентов с болезнью Альцгеймера – еще одним из самых распространенных мозговых нарушений нашего времени. В обзоре на эту тему в 2017 году Кейт Воссел с коллегами указывали, что наличие повреждений может приводить к ускоренной деградации когнитивной функции. Еще одно подтверждение этой связи следует из наблюдения о возможном положительном эффекте низких доз противосудорожных препаратов для пациентов с болезнью Альцгеймера, у которых на ЭЭГ наблюдаются изменения эпилептического типа. Если все эти данные подтвердятся, это может в значительной степени изменить наш подход к лечению пациентов с болезнью Альцгеймера в будущем. Я убежден, что в будущем не лекарства, а нейроимплантаты такого типа, как мы создали для изучения болезни Паркинсона, или продвинутые неинвазивные методы типа ТМС станут стандартным методом лечения значительного числа мозговых нарушений, включая те, которые сегодня относят к психиатрическим заболеваниям.

Это будущее представляется возможным благодаря многочисленным обнадеживающим разработкам и открытиям в формирующейся сфере нейромодуляции. Например, сейчас научное сообщество постепенно приходит к консенсусу относительно идеи о том, что многократные сеансы ТМС в области дорсолатеральной префронтальной коры эффективно ослабляют симптомы хронической депрессии. ТМС все еще не настолько эффективна, как электросудорожная терапия, до сих пор являющаяся наиболее эффективным методом лечения в случае тяжелой формы депрессии, но она показала положительные результаты в нескольких исследованиях на случайных выборках. Однако главным недостатком нового подхода является то, что пациенты должны часто приходить в больницу или клинику, чтобы проходить сеансы ТМС под наблюдением врачей. Ввиду этого важного ограничения я полагаю, что наш метод электростимуляции спинного мозга может быстро стать альтернативным способом лечения таких пациентов. Наши предварительные результаты уже показывают, что он позволяет ослаблять симптомы депрессии у пациентов. Поскольку это лечение осуществляется с помощью встроенного в спинной мозг нейрочипа без необходимости наблюдения специалиста, пациенты смогут проходить лечение постоянно или по периодическому расписанию стимуляции (например, по часу в день) в домашних условиях и им не придется регулярно посещать клинику. Аналогичным образом, если подтвердится роль кортикальных повреждений в развитии болезни Альцгеймера, в теории можно представить, что электрическая стимуляция спинного мозга также будет использоваться для частичного устранения когнитивного дефицита у таких пациентов или даже для замедления развития заболевания.

Существует интересная перспектива того, что в будущем ТМС спинного мозга воспроизведет результаты, которые мы получили с нашими имплантатами. На самом деле я предвижу сценарий, при котором пациенты с болезнью Паркинсона или Альцгеймера, депрессией и многими другими мозговыми патологиями смогут осуществлять ежедневные лечебные процедуры дома в терапевтическом кресле, в спинку которого встроена портативная система ТМС. В таком случае, пока пациент удобно сидит и читает книгу на протяжении часа или около того, встроенная в кресло система ТМС неинвазивным путем осуществляет электромагнитную стимуляцию спинного мозга, которая требуется для лечения пациента с мозговыми нарушениями[13]. Если в один прекрасный день такая домашняя терапия мозговых нарушений будет реализована на практике, мы станем свидетелями гигантского прорыва в организации клинической помощи и в улучшении качества жизни миллионов пациентов, страдающих от разнообразных мозговых нарушений, не говоря уже о колоссальном сокращении расходов нашей системы здравоохранения.

Забавно, что, если терапия мозга на основе магнитных полей когда-нибудь достигнет предполагаемой мною степени распространенности, она подкрепит популярное и рожденное столетия назад мнение о том, что магнетит (природный камень с магнитными свойствами) обладает некой лечебной магнитной силой. Эту идею в XIII веке распространял англичанин Бартоломью, который писал: «Этот тип камня [магнит] возвращает мужей к женам и увеличивает элегантность и шарм речи. Кроме того, как и мед, он лечит водянку, раздражительность, лисью чесотку и ожоги… Если [магнит] положить на голову целомудренной женщины, яды его немедленно ее окутают, [но] ежели она прелюбодейка, то вскочит сама с постели, убоявшись наваждения».

Как бы удивился Бартоломью, если бы увидел, насколько далеко мы продвинулись в использовании электромагнетизма в медицинских целях!

Прежде чем продолжить, я хочу отдать должное тем, кто до меня изучал электромагнитные свойства нейронов в качестве возможного субстрата для построения общей теории функционирования мозга. За последние шестьдесят лет несколько исследователей выдвигали гипотезы о том, что слабые электромагнитные поля нейронов играют ключевую роль в функционировании человеческого мозга. Одна из первых попыток создать теорию мозга была сделана адептами гештальттерапии, которые считали, что для понимания нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе высших когнитивных функций, следует изучать мозг глобально, а не как мозаику из отдельных частей. На основании этого философского подхода в начале 1950-х годов два известных сторонника гештальтпсихологии, Арон Гурвич и Вольфганг Кёлер, выдвинули идею о том, что электрические поля, создаваемые большими популяциями нейронов, таят в себе секреты человеческого восприятия. Тезис Гурвича и Кёлера решительно отвергали некоторые современные им американские нейробиологи (такие как Карл Лешли и лауреат Нобелевской премии Роберт Сперри), которые в конце 1950-х годов разработали и провели несколько экспериментов на животных с целью опровергнуть заявление Кёлера. Хотя в большинстве современных учебников по психологии говорится, что эти эксперименты успешно доказали несостоятельность идеи Кёлера, когда я через шестьдесят лет вновь обратился к исходным результатам Сперри и Лешли, я не понял, как это возможно. Интересно, что тогда, в 1950-х годах, этого не понял и сам Кёлер. Причина нашего с Кёлером скептицизма заключается в том, что из экспериментов Сперри или Лешли вовсе не следовало, что электромагнитные поля не играют никакой роли в функционировании мозга. Например, Лешли в своих экспериментах наносил на большую часть поверхности мозга обезьяны множество полосок золота. Другому животному он ввел в ограниченные области зрительной коры в обоих полушариях десяток золотых шпилек. Лешли утверждал, что эти манипуляции должны ослабить электрические поля, о которых говорил Кёлер, и тем самым ухудшить способность обезьяны решать зрительные задачи. Далее Лешли в одном эксперименте протестировал обеих обезьян, проверив их способность выполнять очень простую зрительную задачу, которой они обучились до имплантации золотых полос и шпилек. Поскольку обе обезьяны справились с заданиями так же хорошо, как раньше, Лешли заключил, что опроверг теорию Кёлера. Забавно, что Лешли никогда не пытался использовать более сложное визуальное задание или хотя бы зарегистрировать активность мозга во время эксперимента. Хотя Сперри был менее категоричен в интерпретации собственных результатов, он сообщал, что имплантация танталовых шпилек в головной мозг кошек не нарушает зрительное восприятие животных.