Мы – это наш мозг: От матки до Альцгеймера - читать онлайн

I.1 Мы – это наш мозг

Всё, что мы думаем, делаем и не делаем, осуществляется нашим мозгом. Строение этой фантастической машины определяет наши возможности, наши ограничения и наш характер; мы – это наш мозг. Исследование мозга – не только поиски причин мозговых заболеваний, но также поиски ответа на вопрос, почему мы такие, какие мы есть, поиски самих себя.

Нервные клетки, или нейроны, – это строительные кирпичики нашего мозга. Мозг весит полтора килограмма и содержит 100 миллиардов нейронов (что в пятнадцать раз превышает население земного шара). Кроме того, в мозге имеются глиальные клетки, которых в десять раз больше, чем нейронов. Прежде считалось, что глиальные клетки всего лишь удерживают нейроны рядом друг с другом (греческое γλία означает клей). Новейшие исследования, однако, показывают, что глиальные клетки, которыми человеческий организм обладает в бóльшем количестве, чем какой-любой другой, имеют решающее значение для химической передачи информации и тем самым для всех процессов в головном мозге, а также для долговременной памяти. Это проливает особый свет на известный факт, что мозг Эйнштейна содержал так много глиальных клеток. Продуктом взаимодействия всех этих миллиардов нервных клеток и является наша духовная сущность. Как почка выделяет мочу, так мозг выделяет мысль – неподражаемо сформулировал Якоб Молескотт (1822–1893). Но теперь мы знаем, что речь идет об электрической активности, о передаче химических посланцев, об изменениях в клеточных контактах, в активности нервных клеток (см. I.1 и XV.1). Томография мозга позволяет не только выявить его заболевания, но и увидеть высвеченными области мозга, задействованные при чтении, думании, счете, слушании музыки, религиозных переживаниях, влюбленности, сексуальном возбуждении. Непосредственно наблюдая за изменениями активности своего мозга, мы можем тренировать собственный мозг, чтобы заставить его работать иначе. С помощью функционального томографа пациентов учили осуществлять контроль активности передней части мозга. Таким образом, страдающие хроническими болями могли уменьшить болевые ощущения.

Нарушения в этой высокоэффективной машине, обрабатывающей информацию, ведут к психическим и неврологическим заболеваниям. Эти нарушения многое сообщают о нормальной работе нашего мозга. Для ряда психиатрических и неврологических картин болезни уже разработаны эффективные терапии. Болезнь Паркинсона уже давно лечится леводопой, 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 развитие мозга было нарушено уже во время пребывания в матке. Лечить шизофрению можно лекарствами: «Приму что-либо таблеток взамен, и делаюсь больше шизо, чем френ»[2], – по выражению поэта-лауреата Кееса Винклера, в течение многих лет работавшего библиотекарем у нас в институте.

Вплоть до недавнего времени неврологи могли всего лишь точно локализовать нарушение, с которым больному приходилось мириться до конца жизни. Но сейчас растворяют тромбы, которые могут стать причиной инсульта, останавливают кровотечение и проводят стентирование[3] суженных сосудов мозга. Уже более 3 500 человек завещали передать после смерти 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 Паркинсона, рассеянный склероз и депрессия. Поиски точек приложения 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 эффективность. Впервые этот метод применили для страдающих болезнью Паркинсона (рис. 22). Поразительно, что интенсивное дрожание сразу же исчезает, как только больной нажимает на кнопку стимулятора. Глубинные электроды применяются сейчас также при кластерных головных болях, мышечных спазмах и обсессивно-компульсивных расстройствах (навязчивых состояниях). Больные, которые сотни раз в день мыли руки, с имплантированным в мозг электродом получают возможность вести нормальную жизнь. Глубокая имплантация электрода в мозг вернула сознание человеку, который шесть лет находился в состоянии минимального сознания. Делаются попытки лечить этими методами ожирение и синдром зависимости.

Магнитная стимуляция префронтальной коры (рис. 14) позволяет улучшить настроение при депрессии, а стимуляция слуховой коры головного мозга заставляет исчезнуть мешающие мелодии, которые непроизвольно звучат у людей с нарушением чувствительности внутреннего уха. С галлюцинациями у больных шизофренией также можно успешно бороться методами 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 проводятся 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 4 × 4 мм с 96 электродами. Мысленно производя соответствующие движения, он мог управлять мышью компьютера, читать сообщения электронной почты и играть в компьютерные игры. Силой мысли можно было даже управлять движениями протеза руки (см. XII.5).

Уже производятся попытки репарации мозга нейротрансплантацией кусочков эмбриональной ткани коры головного мозга для страдающих болезнью Паркинсона и болезнью Хантингтона. Генную терапию пробуют применять для страдающих болезнью Альцгеймера. Многообещающе выглядит использование стволовых клеток для репарации ткани головного мозга, однако здесь еще предстоит преодолеть серьезные трудности, такие как возможное образование опухолей (см. XII.6, 7).

Болезни мозга всё еще плохо поддаются лечению, но период пораженчества сменился радостью от появления новых воззрений и оптимизмом в отношении новых возможностей лечения в ближайшем будущем.

I.2 Метафоры мозга

На протяжении веков мозг неизменно приводил людей в изумление, и они пытались объяснить его функции, прибегая к моделям, основанным на новейших технических достижениях своей эпохи. Так в XV в., в эпоху Ренессанса, когда в Европе развивается книгопечатание, мозг описывают как «всеохватную книгу», а наш язык как «живой алфавит». В XVI в. метафорой работы мозга становится выражение «театр в голове». 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) рассматривал 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, запахов, запечатление их в общем чувствилище, удержание или запечатление этих идей в памяти, низменные движения желаний 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 механизма <…>». Его знаменитая метафора мозга – церковный оргáн. Воздух, который нагнетают в оргáн, 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 называем plexus choroideus). Жизненные духи через трубки-нервы препровождаются к мышцам. Клавиатурой выступает эпифиз, направляющий жизненные духи к желудочкам мозга, так же как клавиатура оргáна 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 × 1 000 миллиардов пунктов вступать в контакт, или – как выразился нобелевский лауреат Рамон-и-Кахаль – «браться за руки» с помощью синапсов[4]. Нервные клетки соединены друг с другом нервными волокнами протяженностью более чем 100 000 километров. Это умопомрачительное количество клеток (см. I.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 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 нейронов! Фантастически эффективный агрегат с параллельными переключениями, гораздо лучше приспособленный для образования ассоциаций и обработки образов, чем любой компьютер. Когда после вскрытия держишь в руках мозг умершего, испытываешь поразительное ощущение. Понимаешь, что у тебя в руках целая жизнь. И вместе с тем видишь, до какой степени soft выглядит hardware[5] нашего мозга. 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 перед нами при посещении в сердце Лондона подземного комплекса помещений, наполненных различной аппаратурой, откуда Уинстон Черчилль вместе с военным Кабинетом министров и многочисленным персоналом, начиная с 1940 года, день и ночь вел войну против Гитлера. Увешанные картами штабные помещения, куда вся информация, кодируемая различными способами или некодируемая, через разветвленную сеть коммуникаций поступает со всего мира. Внимание фокусируется на важнейших на данный момент сведениях, которые проверяют, оценивают, обрабатывают и сохраняют. Этим заняты многочисленные хорошо скоординированные отделы. На основе отобранной информации (в передней части мозга, префронтальной коре, рис. 14) предлагается, разрабатывается и тестируется предварительный план, для которого оценивается вся имеющаяся информация. Концепции плана обсуждаются с многочисленными специалистами внутри страны, и если это необходимо, то по прямой линии со специалистами в США. Взвесив все точки зрения и всю доступную информацию, принимают решение о приведении в исполнение окончательно утвержденного плана – или об отказе от операции. 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 военно-воздушными силами (нейротрансмиттеры, которые точно ориентированы на определенную мозговую структуру). Разумеется, наиболее эффективным будет скоординированное взаимодействие всех видов вооруженных сил. Да, наш мозг действует как сложный командный центр, снабженный самой современной аппаратурой, а не как телефонная станция или компьютер с непосредственными соединениями между двумя абонентами. Командный центр на протяжении жизни ведет борьбу, сначала – чтобы родиться; затем – чтобы успешно сдать экзамены, найти место, обеспечивающее получение средств к жизни и позволяющее прочно встать на ноги; чтобы сохранять жизнь, порой во враждебном окружении, и, наконец, чтобы умереть так, как сам это выберешь. Командный центр защищен – не как бункер Черчилля, способный выдержать прямое попадание авиабомбы, – но костями черепа, который в состоянии обезвредить немало ударов. Сам Черчилль, впрочем, терпеть не мог этот подземный бункер и во время налетов поднимался на крышу, чтобы следить 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 аэропорта. Но если собрать все метафоры последних столетий, окажется, что мы называем метафорой, собственно, не что иное, как новейшие достижения, характеризующие состояние нашего мозга. Последним его продуктом становится сама метафора мозга. Действительно, ничего более сложного, чем это фантастическое устройство, кажется, и вправду не существует.

Рис. 2. Схематическое изображение головного мозга, продольный разрез: 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 вырабатывает гормон сна мелатонин, задерживающий у детей наступление половой зрелости); 4) свод конечного мозга (fornix), транспортирует информацию памяти из гиппокампа в сосцевидное тело (corpus mamillare) в задней части гипоталамуса (см. рис. 25), из памяти информация затем следует дальше к таламусу и коре больших полушарий; 5) таламус, сюда информация поступает от органов чувств и памяти; 6) гипоталамус, имеет решающее значение для выживания индивидуума и всего вида; 7) зрительный перекрест (оптическая хиазма); 8) гипофиз; 9) мозжечок (cerebellum); 10) ствол мозга; 11) спинной мозг.