Що знає наука про мозок

Член-кореспондент РАН С. В. Медведєв

Незважаючи на всі досягнення сучасної науки, людський мозок залишається самим загадковим об'єктом. За допомогою тонкої складної апаратури вчені Інституту мозку людини Російської АН змогли "проникнути" у глибини мозку, не порушуючи його роботи, і з'ясувати, яким чином відбувається запам'ятовування інформації, обробка мови, як формуються емоції. Ці дослідження допомагають не тільки розібратися в тому, як виконує мозок свої найважливіші психічні функції, а й розробити методи лікування тих людей, у яких вони порушені. Про ці та інші роботах Інституту мозку людини розповідає його директор С.В. Медведєв.

Мозок проти мозку - хто кого?

Проблема дослідження мозку людини, співвідношення мозку і психіки - одна із самих захоплюючих завдань, які коли-небудь виникали в науці. Вперше поставлена мета пізнати щось, рівну за складністю самого інструменту пізнання. Адже все, що до цих пір досліджувався - і атом, і галактика, і мозок тварини - було простіше, ніж мозок людини. З філософської точки зору невідомо, чи можливо в принципі рішення цього завдання. Адже, крім приладів і методів, головним засобом пізнання мозку залишається знову-таки наш людський мозок. Зазвичай прилад, який вивчає якесь явище або об'єкт, складніше цього об'єкту, в цьому ж випадку ми намагаємося діяти на рівних - мозок проти мозку.

Грандіозність завдання приваблювала багато великих розумів: про принципи роботи мозку висловлювалися і Гіппократ, і Арістотель, і Декарт та багато інших.

В минулому столітті були виявлені зони мозку, що відповідають за мову, - на ім'я відкривачів їх називають області Брока і Верніке. Проте справжній науковий дослідження мозку почалося з робіт нашого геніального співвітчизника І.М. Сеченова. Далі - В.М. Бехтерєв, І.П. Павлов ... Тут я зупинюся в переліку імен, так як видатних дослідників мозку в двадцятому столітті багато, і дуже велика небезпека кого-небудь пропустити (особливо з нині живих, не дай Бог). Були зроблені великі відкриття, але можливості методик того часу для вивчення людських функцій досить обмежені: психологічні тести, клінічні спостереження і починаючи з тридцятих років електроенцефалограма. Це все одно, що намагатися дізнатися, як працює телевізор, по гудіння ламп і трансформаторів або по температурі футляра, або спробувати зрозуміти роль складових його блоків, виходячи з того, що відбудеться з телевізором, якщо цей блок розбити.

Однак пристрій мозку, його морфологію вивчили вже досить добре. А ось уявлення про функціонування окремих нервових клітин були дуже уривчастими. Таким чином, не вистачало повноти знань про цеглинки, складових мозок, і необхідних інструментів для їх дослідження.

Два прориву в дослідженнях мозку людини

Реально перший прорив у пізнанні мозку людини був пов'язаний із застосуванням методу довгострокових і короткострокових імплантованих електродів для діагностики та лікування хворих. У той же час учені почали розуміти, як працює окремий нейрон, як відбувається передача інформації від нейрона до нейрону і по нерву. У нашій країні першими в умовах безпосереднього контакту з мозком людини стали працювати академік Н.П. Бехтерева і її співробітники.

Так були отримані дані про життя окремих зон мозку, про співвідношення його найважливіших розділів - кори й підкірки та багато інших. Проте мозок складається з десятків мільярдів нейронів, а за допомогою електродів можна спостерігати лише за десятками, та й то в поле зору дослідників часто потрапляють не ті клітини, які потрібні для дослідження, а ті, що опинилися поряд з лікувальним електродом.

Тим часом у світі відбувалася технічна революція. Нові обчислювальні можливості дозволили вивести на новий рівень дослідження вищих функцій мозку за допомогою електроенцефалографії і викликаних потенціалів. Виникли і нові методи, що дозволяють "заглянути всередину" мозку: магнітоенцефалографія, функціональна магніторезонансна томографія і позитронно-емісійна томографія. Все це створило фундамент для нового прориву. Він дійсно відбувся в середині вісімдесятих років.

В цей час науковий інтерес і можливість його задоволення збіглися. Мабуть, тому Конгрес США оголосив дев'яності роки десятиріччям вивчення людського мозку. Ця ініціатива швидко стала міжнародною. Зараз в усьому світі над дослідженням людського мозку працюють сотні найкращих лабораторій.

Треба сказати, що у нас в той час у верхніх ешелонах влади було багато розумних і хворіють за державу людей. Тому і в нашій країні зрозуміли необхідність дослідження мозку людини і запропонували мені на базі колективу, створеного і керованого академіком Бехтерева, організувати науковий центр з дослідження мозку -- Інститут мозку людини РАН.

Головне напрямок діяльності інституту: фундаментальні дослідження організації мозку людини і його складних психічних функцій - мови, емоцій, уваги, пам'яті. Але не тільки. Одночасно вчені повинні вести пошук методів лікування тих хворих, у яких ці важливі функції порушені. З'єднання фундаментальних досліджень і практичної роботи з хворими було одним з основних принципів діяльності інституту, розроблених його науковим керівником Наталею Петрівною Бехтерева.

Неприпустимо ставити експерименти на людині. Тому більша частина досліджень мозку проводиться на тваринах. Однак є явища, які можуть бути вивчені тільки на людину. Наприклад, зараз молодий співробітник моїй лабораторії захищає дисертацію про обробку мови, її орфографії та синтаксису в різних структурах мозку. Погодьтеся, що це важко досліджувати на щура. Інститут спеціально орієнтований на дослідження того, що не можна вивчати на тваринах. Ми проводимо психофізіологічні дослідження на добровольцях із застосуванням так званої неінвазивної техніки, не "залазячи" всередину мозку і не завдаючи людині особливих незручностей. Так здійснюються, наприклад, томографічні обстеження або картування мозку за допомогою електроенцефалографії.

Але буває, що хвороба або нещасний випадок "ставлять експеримент" на людському мозку - наприклад, у хворого порушується мова або пам'ять. У цій ситуації можна і потрібно досліджувати ті області мозку, робота яких порушена. Або, навпаки, у пацієнта загублений або пошкоджений шматочок мозку, і вченим надається можливість вивчити, які свої "обов'язки" мозок не може виконувати з таким порушенням.

Але просто спостерігати за такими пацієнтами, м'яко кажучи, неетично, і в нашому інституті не тільки досліджують хворих з різними ушкодженнями мозку, але й допомагають їм, у тому числі і за допомогою новітніх, розроблених нашими співробітниками методів лікування. Для цієї мети при інституті існує клініка на 160 ліжок. Дві завдання - дослідження та лікування - нерозривно пов'язані у роботі наших співробітників.

У нас прекрасні висококваліфікованих доктора та медсестри. Без цього не можна -- адже ми на передньому краї науки, і потрібна висока кваліфікація, щоб реалізувати нові методики. Практично кожна лабораторія інституту замкнута на відділення клініки, і це запорука безперервного появи нових підходів. Крім стандартних методів лікування у нас проводять хірургічне лікування епілепсії та паркінсонізму, псіхохірургіческіе операції, лікування мозкової тканини магнітостімуляціей, лікування афазії за допомогою електростимуляції, а також багато іншого. У клініці лежать важкі хворі, і буває вдається допомогти їм у випадках, які вважалися безнадійними. Звичайно, це можливо не завжди. Взагалі, коли чуєш будь-які безмежні гарантії в лікуванні людей, це викликає дуже серйозні сумніви.

Будні і зоряні годинник лабораторій

В кожної лабораторії є свої досягнення. Наприклад, лабораторія, якій керує професор В.А. Ілюхіна, веде розробки в галузі нейрофізіології функціональних станів головного мозку.

Що це таке? Спробую пояснити на простому прикладі. Кожен знає, що одна й та сама фраза іноді сприймається людиною діаметрально протилежно залежно від того, в якому стані він знаходиться: хворий або здоровий, збуджений або спокійний. Це схоже на те, як одна й та сама нота, витягувана, наприклад, з органу, має різний тембр залежно від регістру. Наш мозок і організм - складна многорегістровая система, де роль регістра грає стан людини. Можна сказати, що весь спектр взаємин людини з навколишнім середовищем визначається його функціональним станом. Воно визначає і можливість "Зриву" оператора за пультом управління складною машиною, і реакцію хворого на прийняте ліки.

В лабораторії професора Ілюхін досліджують функціональні стану, а також те, яким чином вони визначаються, як ці параметри і самі стану залежать від регуляторних систем організму, як зовнішні та внутрішні впливи змінюють стану, іноді викликаючи хвороба, і як у свою чергу стану мозку і організму впливають на перебіг захворювання і дія лікарських засобів. За допомогою отриманих результатів можна зробити правильний вибір між альтернативними шляхами лікування. Проводиться і визначення пристосувальних можливостей людини: наскільки він буде стійкий при будь-якому лікувальному впливі, стресі.

Дуже важливим завданням займається лабораторія нейроіммунологіі. Порушення імунорегуляції часто призводять до виникнення важких захворювань головного мозку. Цей стан треба діагностувати і підібрати лікування -- імунокорекції. Типовий приклад нейроіммунного захворювання - розсіяний склероз, вивченням якого в інституті займається лабораторія під керівництвом професора І.Д. Столярова. Не так давно він увійшов до ради Європейського комітету, що займається дослідженням і лікуванням розсіяного склерозу.

В двадцятому столітті людина почала активно змінювати навколишній світ, святкуючи перемогу над природою, але виявилося, що святкувати рано: при цьому загострюються проблеми, створені самою людиною, так звані техногенні. Ми живемо під впливом магнітних полів, при світлі миготливих газосветних ламп, годинами дивимося на дисплеї комп'ютера, говоримо по мобільному телефону ... Все це далеко не байдуже для організму людини: наприклад, добре відомо, що миготливий світло здатний викликати епілептичний припадок. Можна усунути шкода, що наноситься при цьому мозку, дуже простими заходами - закрити одне око. Щоб різко знизити "Вражає дія" радіотелефону (до речі, воно ще точно не доведено), можна просто змінити його конструкцію так, щоб антена була спрямована вниз і мозок НЕ опромінювався. Цими дослідженнями займається лабораторія під керівництвом доктора медичних наук Є.Б. Лисково. Наприклад, він і його співробітники показали, що вплив змінного магнітного поля негативно позначається на процесі навчання.

На рівні клітин мозку робота пов'язана з хімічними перетвореннями різних речовин, тому для нас важливі результати, отримані в лабораторії молекулярної нейробіології, керованої професором С.А. Дамбіновой. Співробітники цієї лабораторії розробляють нові методи діагностики захворювань мозку, проводять пошук хімічних речовин білкової природи, які здатні нормалізувати порушення в тканині мозку при паркінсонізмі, епілепсії, наркотичної та алкогольної залежності. Виявилося, що вживання наркотиків і алкоголю призводить до руйнування нервових клітин. Їх фрагменти, потрапляючи в кров, спонукають імунну систему виробляти так звані "аутоантитіла". "Аутоантитіла" залишаються в крові ще довгий час, навіть у людей, перестали вживати наркотики. Це своєрідна пам'ять організму, що зберігає інформацію про вживання наркотиків. Якщо виміряти в крові людини кількість аутоантитіл до специфічних фрагментів нервових клітин, можна поставити діагноз "Наркоманія" навіть через кілька років після того, як людина перестала вживати наркотики.

Чи можна «перевиховати» нервові клітини?

Одне з найсучасніших напрямків у роботі інституту - стереотаксіс. Це медична технологія, що забезпечує можливість малотравматичні, що щадить, прицільного доступу до глибоких структур головного мозку і дозоване вплив на них. Це нейрохірургія майбутнього. Замість "відкритих" нейрохірургічних втручань, коли, щоб досягти мозку, роблять велику трепанацію, пропонуються малотравматичні, щадні впливу на головний мозок.

В розвинених країнах, насамперед у США, клінічний стереотаксіс зайняв гідне місце в нейрохірургії. У США в цій сфері сьогодні працюють близько 300 нейрохірургів - Членів Американського стереотаксичної суспільства. Основа стереотаксіса -- математика та точні прилади, що забезпечують прицільне занурення в мозок тонких інструментів. Вони дають змогу "зазирнути" в мозок живої людини. При цьому використовується позитронно-емісійна томографія, магніторезонансна томографія, комп'ютерна рентгенівська томографія. "Стереотаксіс - мірило методичної зрілості нейрохірургії "- думка нині покійного нейрохірурга Л.В. Абракова. Для стереотаксичної методу лікування дуже важливе знання ролі окремих "точок" у мозку людини, розуміння їх взаємодії, знання того, де і що саме потрібно змінити в мозку для лікування тієї чи іншої хвороби.

В інституті існує лабораторія стереотаксичних методів, якою керує доктор медичних наук, лауреат Державної премії СРСР А.Д. Анічков. По суті, це провідний стереотаксичної центр Росії. Тут народилося найсучасніше напрямок - комп'ютерний стереотакcіс з програмно-математичним забезпеченням, яке здійснюється на електронній обчислювальній машині. До наших розробок стереотаксичні розрахунки проводилися нейрохірургами вручну під час операції, зараз же у нас розроблено десятки стереотаксичних приладів; деякі пройшли клінічну апробацію і здатні вирішувати найскладніші завдання. Спільно з колегами з ЦНИИ "Електроприлад" створена і вперше в Росії серійно випускається стереотаксична комп'ютеризована система, що по ряду основних показників перевершує аналогічні зарубіжні зразки. Як висловився невідомий автор, "нарешті, несміливі промені цивілізації висвітлили наші темні печери ".

В нашому інституті стереотаксіс застосовується при лікуванні хворих, що страждають руховими порушеннями (паркінсонізмом, хворобою Паркінсона, хореєю Гентінгтона та іншими), епілепсією, неприборкані болями (зокрема, фантомне-больовим синдромом), деякими психічними порушеннями. Крім того, стереотаксіс використовується для уточнення діагнозу та лікування деяких пухлин головного мозку, для лікування гематом, абсцесів, кіст мозку. Стереотаксичні втручання (як і всі інші нейрохірургічні втручання) пропонуються хворому тільки в тому випадку, якщо вичерпані всі можливості медикаментозного лікування і саме захворювання загрожує здоров'ю пацієнта або позбавляє його працездатності, робить асоціальним. Всі операції проводяться тільки за згоди хворого і його родичів, після консиліуму фахівців різного профілю.

Існують два види стереотаксіса. Перший, нефункціональний, застосовується тоді, коли в глибині мозку є якесь органічне ураження, наприклад, пухлина. Якщо її видаляти за допомогою звичайної техніки, доведеться зачепити здорові, що виконують важливі функції структури мозку і хворому випадково може бути заподіяна шкода, іноді навіть несумісний з життям. Припустимо, що пухлина добре видно за допомогою магніторезонансного і позитронно-емісійного томографів. Тоді можна розрахувати її координати і ввести за допомогою малотравматичні тонкого щупа радіоактивні речовини, які вижгут пухлина і за короткий час розпадуться. Пошкодження при проході крізь мозкову тканину мінімальні, а пухлина буде знищена. Ми провели вже кілька таких операцій, колишні пацієнти живуть до цих пір, хоча при традиційних методів лікування у них не було ніякої надії.

Суть цього методу в тому, що ми усуваємо "дефект", який чітко бачимо. Головна завдання - вирішити, як до нього дістатися, який шлях обрати, щоб не зачепити важливі зони, який метод усунення "дефек?? а "вибрати.

Принципово інша ситуація при "функціональному" стереотаксісе, який теж застосовується при лікуванні психічних захворювань. Причина хвороби часто полягає в тому, що одна маленька група нервових клітин або кілька таких груп працюють неправильно. Вони або не виділяють необхідні речовини, або виділяють їх занадто багато. Клітини можуть бути патологічно порушені, і тоді стимулюють "Негарну" активність інших, здорових клітин. Ці "збилися зі шляху" клітки треба знайти і або знищити, або ізолювати, або "перевиховати" за допомогою електростимуляції. У такій ситуації не можна "побачити" уражену ділянку. Ми повинні його вирахувати чисто теоретично, як астрономи вирахували орбіту Нептуна.

Саме тут для нас особливо важливі фундаментальні знання про принципи роботи мозку, про взаємодії його ділянок, про функціональну ролі кожної ділянки мозку. Ми використовуємо результати стереотаксичної неврології - нового напрямку, розробленого в інституті покійним професором В.М. Смирновим. Стереотаксична неврологія - це "вищий пілотаж ", однак саме на цьому шляху треба шукати можливість лікування багатьох важких захворювань, у тому числі і психічних.

Результати наших досліджень і дані інших лабораторій вказують на те, що практично будь-яка, навіть дуже складна психічна діяльність мозку забезпечується розподіленої в просторі і мінливої в часі системою, що складається з ланок різного ступеня жорсткості. Зрозуміло, що втручатися в роботу такої системи дуже важко. Проте зараз ми це вміємо: наприклад, можемо створити новий центр мовлення замість зруйнованого при травмі.

При цьому відбувається своєрідне "перевиховання" нервових клітин. Справа в тому, що існують нервові клітини, які від народження готові до своєї роботи, але є і інші, які "виховуються" в процесі розвитку людини. Навчившись виконувати одні завдання, вони забувають інші, але не назавжди. Навіть пройшовши "Спеціалізацію", вони в принципі здатні взяти на себе виконання якихось інших завдань, можуть працювати і по-іншому. Тому можна спробувати примусити їх взяти на себе роботу втрачених нервових клітин, замінити їх.

Нейрони мозку працюють як команда корабля: один добре вміє вести судно за курсом, другий - стріляти, третє - готувати їжу. Але ж і стрілка можна навчити готувати борщ, а кока - наводити знаряддя. Потрібно тільки пояснити їм, як це робиться. У принципі це природний механізм: якщо травма мозку сталася у дитини, у нього нервові клітини мимовільно "переучуються". У дорослих же для "перенавчання" клітин потрібно застосовувати спеціальні методи.

Цим і займаються дослідники - намагаються стимулювати одні нервові клітини виконувати роботу інших, які вже не можна відновити. У цьому напрямку вже отримані добрі результати: наприклад, деяких пацієнтів з порушенням області Брока, що відповідає за формування мови, вдалося навчити говорити заново.

Інший приклад - лікувальний вплив псіхохірургіческіх операцій, спрямованих на "вимкнення" структур області мозку, що називається лімбічної системою. При різних хворобах у різних зонах мозку виникає потік патологічних імпульсів, які циркулюють по нервових шляхах. Ці імпульси з'являються в результаті підвищеної активності зон мозку, і такий механізм призводить до цілого ряду хронічних захворювань нервової системи, таких, як паркінсонізм, епілепсія, нав'язливі стани. Шляхи, по яких проходить циркуляція патологічних імпульсів, треба знайти і максимально щадяще "Вимкнути".

В останні роки проведено багато сотень (особливо в США) стереотаксичних псіхохірургіческіх втручань для лікування хворих, що страждають деякими психічними порушеннями (перш за все, нав'язливими станами), у яких виявилися неефективними нехірургічні методи лікування. На думку деяких наркологів, наркоманію теж можна розглядати як різновид такого роду розлади, тому в разі неефективності медикаментозного лікування може бути рекомендовано стереотаксичної втручання.

Детектор помилок

Дуже важливий напрям роботи інституту - дослідження вищих функцій мозку: уваги, пам'яті, мислення, мови, емоцій. Цими проблемами займаються кілька лабораторій, в тому числі та, якою я керую, лабораторія академіка Н.П. Бехтерева, лабораторія доктора біологічних наук Ю.Д. Кропотова.

Притаманні тільки людині функції мозку досліджуються за допомогою різних підходів: використовується "звичайна" електроенцефалограма, але на новому рівні картування мозку, вивчення викликаних потенціалів, реєстрація цих процесів спільно з імпульсною активністю нейронів при безпосередньому контакті з мозковою тканиною - для цього застосовуються імплантовані електроди й техніка позитронно-емісійної томографії.

Роботи академіка Н.П. Бехтерева в цій області досить широко висвітлювалися в науковій та науково-популярної друку. Вона почала планомірне дослідження психічних процесів у мозку ще тоді, коли більшість учених вважали це практично непізнавані, справою далекого майбутнього. Як добре, що хоча б в науці істина не залежить від позиції більшості. Багато хто з тих, хто заперечував можливість таких досліджень, тепер вважають їх пріоритетними.

В рамках цієї статті можна згадати лише про найцікавіші результати, наприклад про детекторі помилок. Кожен з нас стикався з його роботою. Уявіть, що ви вийшли з дому і вже на вулиці вас починає мучити дивне відчуття - щось не так. Ви повертаєтеся - так і є, забули вимкнути світло в ванною. Тобто, ви забули виконати звичайне, стереотипне дію - клацнути вимикачем, і цей пропуск автоматично включив контрольний механізм в мозку. Цей механізм у середині шістдесятих було відкрито Н.П. Бехтерева і її співробітниками. Незважаючи на те, що результати були опубліковані в наукових журналах, у тому числі і закордонних, зараз вони "перевідкриття" на Заході людьми, що знають роботи наших вчених, але не гребує прямим запозиченням у них. Зникнення великої держави призвело і до того, що в науці стало більше випадків прямого плагіату.

Детекция помилок може стати і хворобою, коли цей механізм працює більше, ніж потрібно, і людині весь час здається, що він щось забув.

В загальних рисах нам сьогодні ясний і процес запуску емоцій на рівні мозку. Чому одна людина з ними справляється, а інший - "западає", не може вирватися із замкнутого кола однотипних переживань? Виявилося, що у "стабільного" людини зміни обміну речовин в мозку, пов'язані, наприклад, з горем, обов'язково компенсуються спрямованими в інший бік змінами обміну речовин в інших структурах. У "нестабільного" ж людини ця компенсація порушена.

Хто відповідає за граматику?

Дуже важливий напрямок роботи - так зване мікрокартірованіе мозку. У наших спільні дослідження виявлені навіть такі механізми, як детектор граматичної правильності осмисленої фрази. Наприклад, "блакитна стрічка" і "голубой стрічка ". Сенс зрозумілий в обох випадках. Але є одна "маленька, але горда" група нейронів, яка "злітає", коли граматика порушена, і сигналізує про це мозку. Навіщо це потрібно? Ймовірно, потім, що розуміння мови часто йде в першу чергу за рахунок аналізу граматики (згадаймо "Глок куздру" академіка Щерби). Якщо з граматикою щось не так, надходить сигнал - треба проводити додатковий аналіз.        

Дослідження, проведені в останні роки в Інституті   мозку людини Російської академії наук, дозволили визначити, які області   мозку відповідають за осмислення різних особливостей сприймається людиною   мови: за граматику, синтаксис, орфографію та інші.   

  

  

  

Область, що відповідає за визначення граматичних   характеристик слова   

  

Зона, активна при необхідності використання короткочасної   пам'яті   

  

Зони мовної моторики   

  

Зони первинної обробки кольору   

  

Зони, що беруть участь в обробці синтаксичної структури   пропозицій   

  

Зона орфографічної обробки слів   

  

Область, що бере участь у свідомій і мимовільної   обробці сенсу слів   

  

Галузі, імовірно керуючі придушенням   обробки мовних ознак у задачі на обробку фізичного ознаки слова,   наприклад кольору     

Знайдено мікроучасткі мозку, які відповідають за рахунок, за розрізнення конкретних і абстрактних слів. Показані відмінності в роботі нейронів при сприйнятті слова рідної мови (чашка), квазіслова рідної мови (чохна) і слова іноземного (вахт - час по-азербайджанські).

В цієї діяльності по-різному беруть участь нейрони кори і глибоких структур мозку. У глибоких структурах в основному спостерігається збільшення частоти електричних розрядів, не дуже "прив'язана" до якоїсь певної зоні. Ці нейрони як би будь-яке завдання вирішують усім світом. Зовсім інша картина в корі головного мозку. Один нейрон ніби промовляє: "А ну-ка, хлопці, мовчіть, це моя справа, і я буду виконувати його сам ". І справді, у всіх нейронів, крім деяких, знижується частота импульсации, а у "обранців" підвищується.

Завдяки техніці позитронно-емісійної томографії (або скорочено ПЕТ) стало можливо детальне вивчення одночасно всіх областей мозку, що відповідають за складні "Людські" функції. Суть методу полягає в тому, що мала кількість ізотопу вводять в речовину, що бере участь в хімічних перетвореннях усередині клітин мозку, а потім спостерігають, як змінюється розподіл цієї речовини в нас цікавить області мозку. Якщо до цієї області посилюється приплив глюкози з радіоактивною міткою - значить, збільшився обмін речовин, що говорить про посилену роботі нервових клітин на цій ділянці мозку.

А тепер уявіть, що людина виконує якесь складне завдання, що вимагає від нього знання правил орфографії або логічного мислення. При цьому у нього найбільш активно працюють нервові клітини в області мозку, "відповідальною" саме за ці навички. Посилення роботи нервових клітин можна зареєструвати за допомогою ПЕТ щодо збільшення кровотоку в активізованою зоні. Таким чином вдалося визначити, які області мозку "відповідають" за синтаксис, орфографію, зміст промови і за вирішення інших завдань. Наприклад, відомі зони, які активізуються при пред'явленні слів, не важливо, треба їх читати чи ні. Є й зони, які активізуються, щоб "нічого не робити", коли, наприклад, людина слухає розповідь, але не чує його, стежачи за чимось іншим.

Що таке увагу?

Не менш важливо зрозуміти, як "працює" увагу у людини. Цією проблемою в нашому інституті займається і моя лабораторія, і лабораторія Ю.Д. Кропотова. Дослідження ведуться спільно з колективом учених під керівництвом фінського професора Р. Наатанена, який відкрив так званий механізм мимовільного уваги. Щоб зрозуміти, про що йде мова, уявіть ситуацію: мисливець крадеться лісом, вистежуючи здобич. Але він і сам є здобиччю для хижого звіра, якого не помічає, тому що налаштований тільки на пошук оленя або зайця. І раптом випадковий тріск в кущах, може бути, і не дуже помітний на тлі пташиного щебету і шуму струмка, миттєво перемикає його увагу, подає сигнал: "Поруч небезпека ". Механізм мимовільної уваги сформувався в людини в глибокій старовини, як захисний механізм, але працює і зараз: наприклад, водій веде машину, слухає радіо, чує крики дітей, що грають на вулиці, сприймає всі звуки навколишнього світу, увага його неуважно, і раптом тихий стукіт мотора миттєво перемикає його увагу на машину - він усвідомлює, що з двигуном щось не в порядку (до речі, це явище схоже на детектор помилок).

Такий перемикач уваги працює у кожної людини. Ми виявили зони, які активізуються на ПЕТ під час роботи цього механізму, а Ю.Д. Кропотов досліджував його за допомогою методу імплантованих електродів. Іноді у найскладнішій наукової роботи бувають смішні епізоди. Так було, коли ми в поспіху закінчили цю роботу перед дуже важливим і престижним симпозіумом. Ю.Д. Кропотов і я поїхали на симпозіум робити доповіді, і тільки там з подивом і "почуттям глибокого задоволення "несподівано з'ясували, що активізація нейронів відбувається в одних і тих же зонах. Так, іноді двом таким, що сидить поруч треба поїхати в іншу країну, щоб поговорити.        

  

  

Цікаві результати дає такий експеримент. Випробуваному   розповідають одночасно дві різні історії: у ліве вухо одну, в праве --   іншу. На верхньому фото зображені різні проекції мозку - стрілками відзначені   активізовані зони, коли увага зосереджена на історії,   розповідається в ліве вухо. Увага випробуваного "перемкнулася" на "історію   у правому вусі "(нижнє фото). Можна відмітити, що для фіксації уваги на "історію   у правому вусі "потрібно набагато менша активність мозку. Це пов'язано з праворукості   більшості людей - зазвичай вони беруть телефонну трубку правою рукою і прикладають   її до правого вуха.     

Якщо механізми мимовільної уваги порушуються, то можна говорити про хворобу. У лабораторії Кропотова вивчають дітей з так званим дефіцитом уваги і гіперактивністю. Це важкі діти, частіше хлопчики, які не можуть зосередитися на уроці, їх часто лають вдома та в школі, а насправді їх потрібно лікувати, тому що у них порушені деякі певні механізми роботи мозку. Ще недавно це явище не розглядалося як хвороба і найкращим методом боротьби з ним рахувалися "Силові" методи. Ми зараз можемо не тільки визначити це захворювання, а й запропонувати методи лікування дітей з дефіцитом уваги.

Однак хочеться засмутити деяких молодих читачів. Далеко не кожна витівка пов'язана з цим захворюванням, і тоді ... "силові" методи виправдані.

Крім мимовільної уваги є ще і селективне. Це так зване "увагу на прийомі ", коли всі навколо говорять разом, а ви стежите тільки за співрозмовником, не звертаючи уваги на нецікаву вам базікання сусіда справа. Під час експерименту випробуваному розповідають історії: в одне вухо - одну, в інший -- іншу. Ми стежимо за реакцією на історію то в правому вусі, то в лівому і бачимо на екрані, як радикально змінюється активізація областей мозку. При цьому активізація нервових клітин на історію в правому вусі значно менше - тому, що більшість людей беруть телефонну трубку в праву руку і прикладають її до правого вуха. Їм стежити за історією в правому вусі простіше, треба менше напружуватися, мозок збуджується менше.

Таємниці мозку ще чекають свого часу

Ми часто забуваємо очевидне: людина - це не тільки мозок, але ще і тіло. Не можна зрозуміти роботу мозку, не розглядаючи все багатство взаємодії мозкових систем з різними системами організму. Іноді це очевидно - наприклад, викид в кров адреналіну змушує мозок перейти на новий режим роботи. У здоровому тілі - здоровий дух - це саме про взаємодію тіла і мозку. Однак далеко не все тут зрозуміло. Вивчення цієї взаємодії ще чекає на своїх дослідників.

Сьогодні можна сказати, що ми добре уявляємо, як працює одна нервова клітина. Багато білі плями зникли і на карті мозку, визначені області, отвечающіе за психічні функції. Але між кліткою і областю мозку знаходиться ще один, дуже важливий рівень - сукупність нервових клітин, ансамбль нейронів. Тут поки що багато незрозумілого. За допомогою ПЕТ ми можемо простежити, які області мозку "включаються" при виконанні тих чи інших завдань, а от що відбувається всередині цих областей, які сигнали посилають один одному нервові клітини, в якій послідовності, вони собою взаємодіють між - про це ми поки знаємо мало. Хоча певний прогрес є і в цьому напрямку.

Раніше вважали, що мозок поділений на чітко розмежовані ділянки, кожен з яких "Відповідає" за свою функцію: це зона згинання мізинця, а це зона любові до батьків. Ці висновки грунтувалися на простих спостереженнях: якщо дана ділянка пошкоджений, то і функція його порушена. З часом стало ясно, що все більш складно: нейрони всередині різних зон взаємодіють між собою дуже складним шляхом і не можна здійснювати скрізь чітку "прив'язку" функції до області мозку в тому, що стосується забезпечення вищих функцій. Можна лише сказати, що ця область має відношення до мови, до пам'яті, до емоцій. А сказати, що цей нейронний ансамбль мозку (не шматочок, а широко розкинуться мережа) і лише він відповідає за сприйняття букв, а цей - слів і пропозицій, поки не можна. Це завдання майбутнього.

Робота мозку із забезпечення вищих видів психічної діяльності схожа на спалах салюту: ми бачимо спочатку безліч вогнів, а потім вони починають згасати і знову загорятися, перемігіваясь між собою, якісь шматочки залишаються темними, інші спалахують. Також і сигнал порушення надсилається в певну область мозку, але діяльність нервових клітин всередині неї підпорядковується своїм особливим ритмам, своєї ієрархії. У зв'язку з цими особливостями руйнування одних нервових клітин може виявитися непоправною втратою для мозку, а інші цілком можуть замінити сусідні "перевчитися" нейрони. Кожний нейрон може розглядатися тільки всередині всього скупчення нервових клітин. По-моєму, зараз основне завдання -- розшифровка нервового коду, то є розуміння того, як конкретно забезпечуються вищі функції мозку. Швидше за все, це можна буде зробити через дослідження взаємодії елементів мозку, через розуміння того, як окремі нейрони об'єднуються в структуру, а структура - в систему і в цілісний мозок. Це головна завдання наступного століття. Хоча де-не-що ще залишилося і на частку двадцятого.

Словничок

Афазія - Розлад мови в результаті пошкодження мовних зон мозку або нервових шляхів, що ведуть до них.

Магнітоенцефалографія - Реєстрація магнітного поля, збуджуваного електричними джерелами в мозку.

магніторезонансна томографія - томографічне дослідження мозку, що грунтується на явищі ядерного магнітного резонансу.

Позитрон-емісійна томографія - високоефективний спосіб стеження за надзвичайно малими концентраціями ультракороткожівущіх радіонуклідів, якими позначені фізіологічно значущі з'єднання в мозку. Використовується для вивчення обміну речовин, що беруть участь у реалізації функцій мозку.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://wsyachina.narod.ru/