Львиная доля современных знаний о мозге получена в результате изучения его болезней.
Особенно велик научный вклад врачей, лечивших эпилепсию, и, конечно, их пациентов.
Для жителя Древнего мира времен Геркулеса и Гильгамеша любой недуг был наказанием богов за грехи. Однако эпилепсию считали не просто господней карой, а вторжением злого духа в несчастного больного, что значительно хуже. С припадочным человеком опасались общаться, хотя, как мы знаем сейчас, конвульсии вызывают вовсе не злые духи.
Эпилептический приступ с судорогами, пеной у рта и непроизвольными криками хоть раз в жизни испытывают почти 10% людей. Болезнь встречается так часто, поскольку в ее основе лежит относительно небольшой сбой в работе нервных клеток. Именно поэтому она помогла понять базовые принципы функционирования мозга.
Наши домашние питомцы – собаки, кошки и грызуны – тоже подвержены эпилепсии.
Первые шаги
Кто: И. М. Сеченов, русский физиолог.
Когда: 1860-е годы.
Что сделал: Иван Сеченов сначала предположил, а потом и продемонстрировал в экспериментах над животными, что работа мозга основана не только на процессах возбуждения, но и на процессах торможения активности нервных клеток. Торможение – не менее важный для работы мозга процесс, как и возбуждение.
Результаты для науки: С появлением более точных исследовательских методов стало понятно, что эпилептический припадок – это как раз яркий пример того, что происходит, когда процессы активации преобладают над процессами торможения. В норме одни нейроны посылают возбуждающие сигналы и активируют другие клетки, а другие, напротив, посылают тормозные сигналы и «успокаивают» своих соседей. Когда этот процесс нарушается, мышцы воспринимают самые слабые команды нейронов как сигнал к активному сокращению, и мы получаем эпилептические судороги.
Фармакология взяла на вооружение знания о том, как важен баланс торможения и возбуждения в мозге, и создала антиконвульсанты. Эти препараты имитируют вещества, которые использует для сигнала о торможении наш мозг. К сожалению, противоэпилептические препараты имеют ряд тяжелых побочных эффектов. Угнетая работу возбуждающих нейронов, они подавляют деятельность всей нервной системы в целом. А главная неприятность в том, что первые антиконвульсанты помогали далеко не всем больным.
6 из 10 случаев эпилепсии имеют неясное происхождение: почему болезнь проявилась у конкретного человека, никто не знает.
Зачастую невозможно было понять, почему препарат не сработал, а припадки у больного между тем усиливались. Что делать? Примерно то же, что при аппендиците: вырезать больной участок, чтобы больше не тревожил. Но как понять, где конкретно в мозге возбуждение пересилило торможение до такой степени, что случился приступ?
Чаще всего расположение эпилептического фокуса (то есть той области мозга, где клетки аномально активны) определяется с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Несколько десятков электродов накладывают на определенные точки на голове пациента и регистрируют микротоки, порожденные нервными клетками. Несколько десятков раз в секунду результирующее напряжение меняется, и на записи это отражается в виде ритмичных волн или пиков.
По картине ЭЭГ врач может абсолютно точно сказать, что у пациента начинается или идет эпилептический припадок. Для припадков характерен собственный рисунок: пики 3 раза в секунду с плавными волнами после каждого. Оценка разницы между сигналами от разных электродов позволяет довольно точно оценить, где именно у пациента локализован очаг патологического возбуждения.
ЭЭГ появилась независимо от изучения эпилепсии, но именно ради лечения этой болезни метод интенсивно развивался и стал значительно более точным.
Но это все диагностика. А как же лечили эпилепсию, когда она не поддавалась лекарствам?
Карта мозга
Кто: Уайлдер Пенфилд, канадский нейрохирург.
Когда: 1950-е годы.
Что сделал: Создал метод кортикальной электростимуляции. При этом пациенту под местной анестезией снимают часть черепной коробки, накладывают электроды на кору головного мозга и стимулируют нейроны слабыми токами. При этом клетки с эпилептической активностью проявляют реакцию, похожую на припадок, а здоровые клетки ее не дают. Метод позволяет удалить именно больные нейроны, не затрагивая здоровые участки мозговой ткани.
Результаты для науки: «Рутинный» метод Пенфилда принес больше пользы, чем ожидалось. Пациенты во время процедуры находились в сознании и могли рассказать о своих ощущениях, а ощущали они совершенно разные вещи. Кому-то хотелось смеяться, кто-то видел перед собой кристально четкие образы своих знакомых и родственников, кому-то хотелось двигать рукой или ногой. При этом действие тока на одни и те же области коры у разных людей давало похожий эффект. Это позволило получить огромное количество информации о функциях разных отделов мозга. В частности, так были найдены зрительные и слуховые зоны коры, а также построена «карта тела в полушариях», она же гомункулус – самый наглядный способ объяснить, как мозг воспринимает сенсорные ощущения и управляет движениями.
Слова и эмоции
Кто: Роджер Сперри, Майкл Гэззенига, американские нейропсихологи.
Когда: 1960–1970 годы.
Что сделали: Работали с пациентами, у которых после хирургического лечения эпилепсии была нарушена связь между двумя полушариями мозга. Получили множество научных данных о функциях правого и левого полушарий.
Результат для науки: При тяжелых формах эпилепсии припадок может начаться в одном полушарии, а затем распространиться на другое. Чтобы снизить интенсивность припадка, таким пациентам рассекали мозолистое тело, которое связывает правое и левое полушария. Как выяснилось, рассечение мозолистого тела не только помогало против припадков, но и вносило важные изменения в поведение и мышление пациентов. Дело в том, что речевые центры расположены только в одной половине мозга – как правило, в левой. Таким образом, правое полушарие после рассечения мозолистого тела оказывалось «запертым» в мозге, лишенным возможности выразить себя с помощью слов – и в то же время воспринимающим информацию и способным к переживанию эмоций.
Опыты Сперри и Майкла Гэззениги были связаны в основном с речью и зрением. Многие серии экспериментов были основаны на предъявлении изображений таким образом, чтобы в левое и правое полушария поступала различная информация. Например, одна из быстро мелькающих картинок была приятной, а другая (обычно ее старались показать правому полушарию) – отталкивающей. После просмотра многих пар таких рисунков пациент ощущал непонятное напряжение, но объяснить его никак не мог: причина не доходила ни до сознания, ни до языка. В попытке связать ощущения с эмоциями левое полушарие шло на всевозможные уловки. Например, одна испытуемая решила перекинуть ответственность за свою тревогу после подобного эксперимента на доктора, который находился рядом.
«Не знаю почему, но я чувствую себя напуганной. Как-то мне неспокойно… Я знаю, что мне нравится доктор Гэззенига, но прямо сейчас я как будто боюсь его».
В 1981 году Роджер Сперри, разработавший эти эксперименты, стал одним из лауреатов Нобелевской премии за открытия, касающиеся функциональной специализации полушарий головного мозга.
По недавним оценкам, до 40% больных эпилепсией не испытывают значимого улучшения после приема лекарств.
Без памяти
Кто: Генри Молайсон, более известный как пациент Г. М., и его врачи Уильям Сковилл и Бренда Милнер.
Когда: 1953–2008 годы.
Что сделали: Хирургическая процедура избавила Генри Молайсона от тяжелейшей эпилепсии… и лишила способности запоминать события дольше чем на несколько минут. Следующие 55 лет пациент прожил под наблюдением врачей и помог им узнать о человеческой памяти больше, чем любой другой человек на планете.
Результат для науки: Личная трагедия одного человека привела к большому прорыву в науке о мозге. Чтобы вылечить эпилепсию, пациенту удалили височную кору и довольно крупный участок гиппокампа, расположенного под ней. После операции выяснилось, что Г. М. больше не способен формировать воспоминания, переводить информацию из кратковременной памяти в долговременную. Без этого процесса нарушается само сознание: из непрерывного потока ощущений и мыслей оно превращается в бессмысленный набор картин и смешанных чувств.
Пациент Г. М., имя которого до его смерти в 2008 скрывали согласно врачебной тайне, мог, впрочем, освоить новые физические навыки – например, играть на фортепиано или писать слова зеркально. Вот только применения этим знаниям не было: Генри все равно не помнил о том, что чему-то научился.
Memento
Вы просыпаетесь в хорошем настроении. Впереди теплый летний день, и у вас, 27-летнего мужчины, практически вся жизнь впереди. Раньше у вас случались проблемы со здоровьем, но скоро они закончатся: операция, которая избавит вас от изнурительных эпилептических припадков, состоится со дня на день.
Вы подходите к зеркалу. Из зеркала на вас смотрит седой морщинистый старик. Как? Кто это? Нет, видимо, вам показалось. Это какая-то злая шутка. Может, это не зеркало вовсе. Впрочем… о чем вы только что думали?
История пациента Г. М. напоминает сказку Андерсена о Русалочке, которая лишилась голоса в обмен на возможность жить на суше. Г. М. каждый день по много раз заново знакомился со своими докторами, хотя хорошо помнил то, что произошло с ним до операции. Казалось бы, жить одним днем – разве это не прекрасно? Выходит, не очень: человек оказывается подвешенным во времени, навсегда застывает в одном-единственном миге, из которого нельзя выбраться ни в прошлое, ни в будущее.
Век технологий
Хотя фармакология и не стоит на месте, случаи эпилепсии, при которой лекарства не помогают, сейчас все еще не редкость. Поэтому нейрохирурги тестируют новые способы удаления эпилептических очагов, например, с помощью ультразвука или лазера. Такие «ножи» гораздо точнее металлических инструментов и наносят меньше повреждений окружающей ткани.
Но самое интересное направление – это разработка устройств, которые можно будет вживить в мозг и буквально забыть про них: аппарат для стимуляции будет запускаться сам, когда его детекторы (инфракрасные или основанные на анализе записи ЭЭГ, которую сделает сам прибор) обнаружат аномальную активацию группы нейронов. А еще, как предполагается, вместо стимуляции электрическим током устройство сможет выделять по сигналу небольшие количества антиконвульсантов, которые будут действовать точно в цель, не подавляя при этом работу всей нервной системы.
