Мозг человека изучен на сколько – Миф о 10 % используемой части мозга — Википедия

Начнем с речи. Долгое время считалось, что «речевой» участок мозга – это его височная область, так называемая зона Вернике. Как это часто бывает в науке, она начинается с упрощенных схем и однозначных прямых соответствий. Так случилось и с господствовавшим долгое время представлением о мозге как локальной области. В соответствии с этим Карл Вернике еще в XIX веке «открыл» специфические «речевые центры».

Однако «острые» (то есть хирургические) опыты на мозге и другие методы позволили полностью изменить это представление. Компьютерная томограмма мозга показала, что за речь отвечает не какая-то отдельная обширная зона, а точечные, довольно незначительные по площади, участки коры.

И.П. Павлов считал, что сознание – луч света на «темном» фоне остальной части мозга. Луч света – это активизирующиеся (электрически активные) участки коры. «Темный» фон – «спящие», бездействующие зоны серого вещества. Эксперименты на человеческом мозге подтвердили эту модель физиолога. Но выявились и удивительные факты. Павлов считал, что луч сознания обегает кору, как своеобразный сканер, считывая информацию, а Карл Вернике был убежден, что за речь несет ответственность строго фиксированная область мозга (эта гипотетическая область была названа его именем). Оказалось, ни то, ни другое.

При речедвигательной активности импульсы возникают в отдельных точках мозга. Они не принадлежат к определенной зоне коры. Активные пятна возбуждения хаотически распределены по поверхности мозгового вещества. У разных людей эта картина распределения очагов возбуждения не совпадает. На томограммах у разных людей хорошо видны эти различные очаги возбуждения, не повторяющиеся и носящие индивидуальный характер. Ученые считают, что именно эта «география» мозга, данная от природы, вероятно и определяет тот или иной речевой склад человека: болтуны, логики, косноязычные, молчуны и так далее.

Практически получается, что «узор» очагов возбуждения, в смысле индивидуальной неповторимости, подобен узору отпечатков пальца, характеру радужки и другим подобным физиологическим и анатомическим показателям, которые определяют неповторимое многообразие людских особей среди миллиардов им подобных.

В принципе, имея карту-томограмму мозга (при наличии заранее составленного алфавита значений), можно предугадать тот или иной речевой тип личности. Это, например, полезно для определения будущей профессии, склонностей и предрасположенности ребенка. Чем это не его «оракул»? Чем не предсказание будущего?

Примеры патологий, которые могут влиять на речь и мышление

Если больной обратился к врачу по поводу затруднения с речью, подозрение падает, прежде всего, на нарушение участков мозга, ответственных за эту функцию (пусть они индивидуальны и носят точечный характер). Например, если пациенту трудно произносить слова, он не может их связать в предложение, не понимает связного смысла картинки и не может ее описать, скорее всего, это признаки инсульта. Неужели человек не заметил его? Увы, в слабой степени протекающее кровоизлияние можно и не почувствовать.

Другой пример, когда обследуемый не в состоянии начать разговор, хотя затруднений в движении губ, голосовых связок и языка нет. Рентгеноскопия мозга выявила нарушения в коре левой височной части. Более тонкие исследования (ангиограмма – с введением в сосудистую систему мозга контрастного вещества) позволили установить: кровеносные сосуды, снабжающие этот участок левого полушария, закрыты. Диагноз гласит: ограниченный тромбоз в ясной части коры, ответственный за речь.

Если бы рентгеноскопия и ангиограмма выявили бы, наоборот, усиление кровотока и уплотнение ткани, диагноз был бы иным: например, опухоль. Она могла бы быть и на кровеносных сосудах, и на ткани мозга.

Могли быть и дегенеративные изменения мозга, с отмиранием нейронов. Такое бывает в пожилом возрасте или при болезни Альцгеймера (известные признаки – потеря памяти, слабоумие, дрожание рук и ног и т.д.). Несмотря на различие морфологических и физиологических причин, результат один – расстройство речи и мышления.

Левое и правое полушария

Общеизвестно, что наше тело симметрично, как и большинство органов. Мозг также имеет две полусферы. В процессе эволюции сформировалась их специализация. Поскольку большинство людей правши (у них более развита правая рука), а управляет правой рукой левое полушарие мозга, оно и предстает эволюционно более развитым. Теперь считается, что именно левое полушарие отвечает за разумное поведение и речь и человека.

Это означает, что импульсация при возбуждении участков мозга в момент, например, произнесения слов, возникает, в основном в левой полусфере коры. Здесь и наблюдается та разнообразная мозаика точек сознания, о которой говорилось выше.

Как показали опыты, у обезьян (шимпанзе), наоборот, точечное возбуждение наблюдается в обоих полусферах (ведь у обезьян тоже два полушария мозга). Это отличает нас от приматов. И к счастью – не только это 🙂

«Рассеяние сознания» по половинкам содержимого их черепков не позволило обезьянам в процессе эволюции развить речь, хотя зачатки мышления у них, несомненно, есть. По этой причине приматы остановились в своем развитии. Так считают физиологи.

Речь позволила человеку общаться с себе подобным, передавать ему опыт и знания. В дальнейшем на базе устной речи возникла и письменность. Так человечество прошло ускоренный курс эволюции от примитивных орудий труда и добычи (что есть у многих животных), до полного преобразования среды обитания. Ни одна пчела, ни одна обезьяна, ни одна «высоколобая» крыса (а они очень умны, умнее даже обезьян) не дойдут до запуска космических кораблей. Вот что такое речь!

Память, прогнозирование и вопрос о том, сколько процентов мозга использует человек

Не секрет, что обезьяны, как и человек, обладают памятью. Но глубина проникновения по стреле времени у человека и животных принципиально различна. Опыты показали, что, например, шимпанзе помнят то, что было вчера, позавчера, но не далее. Хотя, впрочем, мы знаем, животные могут что-то помнить и всю жизнь. Известен нашумевший случай (XIX век), когда в Индии слон убил офицера-англичанина через много лет: он запомнил обиду, которую он ему нанес. Домашние животные отлично помнят сделанное им когда-то добро. То же – дикие звери. Хрестоматийный пример: в эпоху Древнего Рима лев не съел отданного ему на арене на растерзание гладиатора, который некогда излечил его в пустыне.

Обладают животные и прогностическими способностями. Так, хищник обычно выбирает кратчайший путь наперерез жертве, рассчитывая траекторию ее движения. Сократ наблюдал однажды, как собака, искавшая хозяина, подбежала к тройной развилке дорог, понюхала одну тропу, затем другую, а по третьей бежала, не нюхая ее. Это означает, делает вывод Сократ, что она знала, что ее хозяин пошел именно в этом, третьем направлении. Вот вам и логика и предвидение.

Однако память человека и его прогностические способности глубже и богаче. Человек может воскресить в своем воображении многие, в том числе очень давние, эпизоды своей жизни. На этом основано искусство. Люди планируют свое будущее не только на недели и месяцы, но и на сотни лет вперед. К.Э.Циолковский дал прогноз развития жизни на Земле на тысячелетия вперед. Человек делает это благодаря развившейся у него дифференциации полушарий мозга.

Дифференциация эта столь ощутима, что, как показали эксперименты, при некоторых условиях одно полушарие полностью выключается из работы. Когда пациентам усложняли речевые задания, поначалу активны были оба полушария: левое более активно, ему аккомпанировало правое. При достижении некоторого сложного уровня заданий правая полусфера внезапно отключалась. Это позволило предположить, что правая половина мозга – рудиментарный орган и по мере развития интеллекта она будет деградировать.

Однако с этим современным выводом экспериментальной науки нельзя согласиться. Именно правая полусфера мозга ответственна за творческие способности, а это тоже мышление. Более того, этот вид мышления позволяет прорывным образом заглянуть в будущее, делая неожиданные для логики открытия. А без этой деятельности мозга вообще не было бы прогресса. Во всяком случае, в области технологий, науки и искусства.

В настоящее время еще бытует теория о том, что мозг современного человека задействован всего на 5-10 % своих возможностей. Подключение же остальной массы серого вещества, согласно этой теории, намного усилит духовные силы людей. Сторонники этой идеи предполагают, что именно это и происходит у экстрасенсов, медиумов, великих ученых, изобретателей и т.д., то есть их мозг работает более эффективно за счет своих резервов.

Опыты показывают, что это, скорее всего, заблуждение. При поражении некоторых участков коры (например, при инсульте) мозг старается компенсировать потери. В работу частично включаются другие сегменты серого вещества. Но полного восстановления речи и других функций у больного не происходит. Не восстанавливается в полном объеме и память. Человек остается интеллектуальным инвалидом. Следовательно, мозг не может подключать даже в крайних случаях жизнедеятельности новые участки, а если это и делает, то его работа неэффективна. Поэтому «воспитание» гигантов мысли – сверхлюдей будущего – весьма проблематично.

Вопросов много, а ответы, видимо, будут еще не скоро…

Ученые говорят, что сейчас они знают о работе мозга не больше, чем знал Птолемей об астрономии. Удивляет многое. В возрасте трех лет мозг развит на восемьдесят процентов. Наивысшего развития он достигает в возрасте около двадцати лет. Но почему затем его масса уменьшается? Почему остаются неиспользованными его резервы? Зачем эта избыточность, которая, как мы видели, не страхует жизнь от инвалидности? Все это говорит о том, что загадок мозга меньше не стало.

Мозговая ткань содержит 12-14 миллиардов клеток, которые соединяются разными способами. Число соединений около триллиона. Количество клеток мозга превышает количество звезд в Галактике. Зачем эта избыточность? Для какой цели она создана? Может, эволюция человека не закончена и Провидение заготовило материал впрок в расчете на будущее изменение «человека разумного»?

Существует мнение, что масса мозга тоже определяет интеллектуальную мощь людей. Однако масса серого вещества шимпанзе не меньше, чем у хомо сапиенс, а разница в интеллекте несоизмерима.

У европейцев масса мозга в среднем около 1350 граммов. Однако жил человек, масса мозга которого составляла всего 900 граммов. И он был вполне нормален. Маленький мозг был, например, у Анатоля Франса – 1,1 килограмма. В.И.Ленин в период болезни работал на «остатках» серого вещества, поскольку одно полушарие было практически полностью заизвестковано. Так что масса мозга еще ни о чем не говорит. И это тоже одна из загадок интеллекта.

Специфический предмет интеллекта представляет собой память. Есть люди, интеллект которых, например, в области математики или способностей к языкам в разы превосходит возможности среднего человека. Казалось бы, люди высокого интеллекта должны обладать и феноменальной памятью. История показывает обратное. Так, известно, что Эдисон забыл о собственной свадьбе, но, несмотря на слабую память, отличался незаурядными способностями. Они не угасли даже в старости, когда, как известно, ослабевает и память и интеллект. После восьмидесяти лет Эдисон запатентовал, к уже имевшимся сотням патентов, еще сорок новых изобретений. И это тоже тайна «серого вещества», которую еще предстоит разгадать.

www.zdortegi.ru

На сколько процентов изучен человек. На сколько процентов работает мозг человека и как задействовать его полностью

Вместе с учёными Ростова сайт развенчивает распространённые заблуждения и научные мифы. Стоит ли бояться ГМО? Действительно ли мы используем наш мозг лишь на 10%? Чем отличаются чёрные дыры и космические кротовые норы? Эти и другие вопросы мы задаём специалистам из ростовских университетов и научно-исследовательских организаций. Первая беседа была посвящена теме радиации . На этот раз мы решили поговорить о человеческом мозге. Вопросы о нём мы решили задать доценту кафедры психиатрии и наркологии РостГМУ Алексею Перехову.

Загадочный и прекрасный

Человеческий мозг – одна из самых важных и одновременно самых загадочных частей нашего организма. Именно высокоразвитый мозг считается самым главным отличием человека от животных. Однако, несмотря на все усилия учёных, он до сих пор не изучен в полной мере. Его таинственность стала богатой почвой для множества мифов. Некоторые из них даже легли в основу художественных фильмов и стали очень популярны.

Искать ответы мы отправились в Ростовский государственный медицинский университет

Миф №1: Мозг состоит из «серого вещества». Именно оно отличает человека от животных

– На самом деле человеческий мозг состоит из множества самых различных составляющих. Серое вещество – это только его кора. Кроме того, в мозге содержится, например, так называемое белое вещество – подкорковый слой. Оно занимает не меньше места, чем серое вещество. Есть также множество веществ, которые ни к серому, ни к белому веществу не относятся.

Серое вещество также имеется у животных. Оно есть у обезьян, дельфинов, даже у домашних собак. Разница заключается не в самом наличии серого вещества, а в особенностях его развития, его объёме и возможностях.

– А правда ли, что именно от количества серого вещества в мозге зависит интеллект человека?

– Этот миф, скорее всего, исходит из идеи о том, что чем больше мозг, тем умнее человек. Однако это не совсем так. На каком-то этапе размер мозга перестаёт иметь решающее значение. Конечно, есть случаи, когда мозг совсем маленький. Настолько, что не может выполнять свои функции. Тогда это действительно проблема, патология, такие люди становятся тяжёлыми олигофренами. Однако в случае нормально функционирующего мозга решающее значение имеет не размер.

Вес нормального человеческого мозга колеблется примерно от 1 до 1,5 килограмма. При такой логике мы должны были бы сделать вывод о том, что люди, мозг которых весит 1,5 килограмма, значительно умнее тех, у кого всего 1 килограмм. Однако исследования мозга гениев разных лет показывает, что среди них были люди как с большим, так и с маленьким мозгом.

Алексей Перехов: «Интеллект в большей степени зависит от структуры мозга, а не его размеров»

– Что же тогда имеет решающее значение для формирования интеллекта?

– Большое значение имеет то, как устроен мозг, в особенности – устройство нейротрансмиттерных сетей, связывающих десятки миллиардов клеток мозга.

Миф №2: Извилины влияют на запоминание человеком информации. С получением новых знаний образуются и новые извилины

– Это устаревшая информация. Сейчас, в современной науке, никто уже не занимается изучением того, сколько у чело

leathe.ru

25 фактов о невероятно мощном человеческом мозге

Итак, что мы знаем сегодня? Фактрум собрал 25 фактов о чудесном, странном и невероятно мощном человеческом мозге.

1. Мозг живого человека имеет розовый оттенок. Серые клетки, составляющие 40% нашего мозга становятся серыми только после отмирания.

2. В мозге находится порядка 80–100 миллиардов нейронов (нервных клеток). В левом полушарии почти на 200 млн нейронов больше, чем в правом.

3. Нейроны различаются по размеру от 4 до 100 мкм в ширину. Чтобы получить представление о том, как это мало, посмотрите на точку в конце это предложения, она порядка около 500 микрон в окружности, значит, более 100 самых маленьких нейронов может поместиться внутри неё.

4. Половые различия в мозге являются спорными, но в соответствии с исследованием 2014 года, опубликованном в журнале Neuroscience, серого вещества больше в мозге женщин.

5. Больший процент серого вещества может составлять у людей гуманитарного склада ума.

6. Исследования показывают, что регулярные физические упражнения могут привести к увеличению серого вещества внутри гиппокампа.

7. У мужчин при меньшем количестве серого вещества, больше белого и спинномозговой жидкости.

8. Белое вещество, составляющее остальные 60% мозга, получает свой цвет от миелина, который изолирует аксоны и увеличивает скорость, с которой перемещаются электрические импульсы.

9. Жир может повредить сердцу, но он хорош для мозга. Более половины мозга, в том числе миелина, состоит из жира.

10. При весе в около 1,3 кг, мозг составляет лишь 2% до 3% от массы тела, но потребляет 20% кислорода в организме и от 15% до 20% от ее глюкозы.

11. Мозг вырабатывает невероятное количество энергии. Энергия спящего мозга могла бы зажечь 25-ваттную лампочку.

12. Размер мозга не влияет на умственные способности человека. Так, например, мозг Альберта Эйнштейна весил 1,2 кг, что чуть меньше среднего размера человеческого мозга.

13. Аксоны (нейриты, по которому нервные импульсы идут от тела клетки к иннервируемым органам) в мозге каждого человека могут быть порядка 161 000 км, и могут окутать Землю 4 раза.

14. В мозге нет болевых рецепторов. Поэтому нейрохирурги могут резать мозг человека в сознании.

15. Не верьте глупому мифу о 10%. Мы используем 100% нашего мозга.

16. Морщины нашего мозга, так называемые извилины, увеличивают площадь поверхности мозга, позволяя содержать большее количество нейронов, отвечающих за память и мысли.

17. Хотите больше извилин? Попробуйте медитацию. Процесс познания своего внутреннего мира тесно связан с увеличением количества извилин в области мозга отвечающей за концентрацию, самоанализ и эмоциональный контроль.

18. Устали читать этот текст? Зевните! Зевок охлаждает мозг, в то время как отсутствие сна повышает его температуру.

19. Но даже измученный мозг может быть продуктивным. Некоторые эксперты утверждают, что в день у человека проскакивает 70 000 мыслей.

20. Информация в мозге проходит через различные типы нейронов на разных скоростях, начиная от 1,5 км в час до 440 км в час (сопоставимо со скоростью самого быстрого автомобиля в мире).

21. Наш мозг может сканировать и обрабатывать сложные изображения (например, платформа метро в час пик) в течение лишь 13 миллисекунд. Это довольно быстро, учитывая, что мигание глаза занимает несколько сотен миллисекунд.

22. Еще 15 лет назад ученые считали, что мозг формируется в течение первых лет жизни человека. Но недавние исследования показали, что у подростков происходит критические изменения в мозге, особенно в префронтальной коре и лимбической системе, отвечающих за принятие социальных решений, импульсный контроль и эмоциональную обработку.

23. Когда дело касается головного мозга, задержка в его развитии является абсолютно нормальным явлением. Конечно, юридически вы становитесь взрослым уже в 18 лет, но, как утверждают нейробиологи развитие мозга продолжается вплоть до 25 летнего возраста.

Читайте также: 35 коротких фактов о мозге, которые помогут вам лучше понять, как он работает

www.factroom.ru

ЧТО ЗНАЕТ НАУКА О МОЗГЕ

Интересные результаты дает такой эксперимент. Испытуемому рассказывают одновременно две разные истории: в левое ухо одну, в правое — другую.

Исследования, проведенные в последние годы в Институте мозга человека Российской академии наук, позволили определить, какие области мозга отвечают за осмысление различных особенностей воспринимаемой человеком речи.

‹

›

Мозг против мозга — кто кого?

Проблема исследования мозга человека, соотношения мозга и психики — одна из самых захватывающих задач, которые когда-либо возникали в науке. Впервые поставлена цель познать нечто, равное по сложности самому инструменту познания. Ведь все, что до сих пор исследовалось — и атом, и галактика, и мозг животного — было проще, чем мозг человека. С философской точки зрения неизвестно, возможно ли в принципе решение этой задачи. Ведь, кроме приборов и методов, главным средством познания мозга остается опять-таки наш человеческий мозг. Обычно прибор, который изучает какое-то явление или объект, сложнее этого объекта, в этом же случае мы пытаемся действовать на равных — мозг против мозга.

Грандиозность задачи привлекала многие великие умы: о принципах работы мозга высказывались и Гиппократ, и Аристотель, и Декарт и многие другие.

В прошлом веке были обнаружены зоны мозга, отвечающие за речь, — по имени открывателей их называют области Брока и Вернике. Однако настоящее научное исследование мозга началось с работ нашего гениального соотечественника И. М. Сеченова. Далее — В. М. Бехтерев, И. П. Павлов… Здесь я остановлюсь в перечислении имен, так как выдающихся исследователей мозга в двадцатом веке много, и слишком велика опасность кого-нибудь пропустить (особенно из ныне здравствующих, не дай Бог). Были сделаны великие открытия, но возможности методик того времени для изучения человеческих функций весьма ограничены: психологические тесты, клинические наблюдения и начиная с тридцатых годов электроэнцефалограмма. Это все равно, что пытаться узнать, как работает телевизор, по гудению ламп и трансформаторов или по температуре футляра, либо попробовать понять роль составляющих его блоков, исходя из того, что произойдет с телевизором, если этот блок разбить.

Однако устройство мозга, его морфологию изучили уже довольно хорошо. А вот представления о функционировании отдельных нервных клеток были очень отрывочными. Таким образом, не хватало полноты знаний о кирпичиках, составляющих мозг, и необходимых инструментов для их исследования.

Два прорыва в исследованиях мозга человека

Реально первый прорыв в познании мозга человека был связан с применением метода долгосрочных и краткосрочных имплантированных электродов для диагностики и лечения больных. В то же время ученые начали понимать, как работает отдельный нейрон, как происходит передача информации от нейрона к нейрону и по нерву. В нашей стране первыми в условиях непосредственного контакта с мозгом человека стали работать академик Н. П. Бехтерева и ее сотрудники.

Так были получены данные о жизни отдельных зон мозга, о соотношении его важнейших разделов — коры и подкорки и многие другие. Однако мозг состоит из десятков миллиардов нейронов, а с помощью электродов можно наблюдать лишь за десятками, да и то в поле зрения исследователей часто попадают не те клетки, которые нужны для исследования, а те, что оказались рядом с лечебным электродом.

Тем временем в мире совершалась техническая революция. Новые вычислительные возможности позволили вывести на новый уровень исследование высших функций мозга с помощью электроэнцефалографии и вызванных потенциалов. Возникли и новые методы, позволяющие «заглянуть внутрь» мозга: магнитоэнцефалография, функциональная магниторезонансная томография и позитронно-эмиссионная томография. Все это создало фундамент для нового прорыва. Он действительно произошел в середине восьмидесятых годов.

В это время научный интерес и возможность его удовлетворения совпали. Видимо, поэтому Конгресс США объявил девяностые годы десятилетием изучения человеческого мозга. Эта инициатива быстро стала международной. Сейчас во всем мире над исследова нием человеческого мозга трудятся сотни лучших лабораторий.

Надо сказать, что у нас в то время в верхних эшелонах власти было много умных и болеющих за державу людей. Поэтому и в нашей стране поняли необходимость исследования мозга человека и предложили мне на базе коллектива, созданного и руководимого академиком Бехтеревой, организовать научный центр по исследованию мозга — Институт мозга человека РАН.

Главное направление деятельности института: фундаментальные исследования организации мозга человека и его сложных психических функций — речи, эмоций, внимания, памяти. Но не только. Одновременно ученые должны вести поиск методов лечения тех больных, у которых эти важные функции нарушены. Соединение фундаментальных исследований и практической работы с больными было одним из основных принципов деятельности института, разработанных его научным руководителем Натальей Петровной Бехтеревой.

Недопустимо ставить эксперименты на человеке. Поэтому большая часть исследований мозга проводится на животных. Однако есть явления, которые могут быть изучены только на человеке. Например, сейчас молодой сотрудник моей лаборатории защищает диссертацию об обработке речи, ее орфографии и синтаксиса в различных структурах мозга. Согласитесь, что это трудно исследовать на крысе. Институт специально ориентирован на исследование того, что нельзя изучать на животных. Мы проводим психофизиологические исследования на добровольцах с применением так называемой неинвазивной техники, не «залезая» внутрь мозга и не причиняя человеку особенных неудобств. Так осуществляются, например, томографические обследования или картирование мозга с помощью электроэнцефалографии.

Но бывает, что болезнь или несчастный случай «ставят эксперимент» на человеческом мозге — например, у больного нарушается речь или память. В этой ситуации можно и нужно исследовать те области мозга, работа которых нарушена. Или, наоборот, у пациента утерян или поврежден кусочек мозга, и ученым предоставляется возможность изучить, какие свои «обязанности» мозг не может выполнять с таким нарушением.

Но просто наблюдать за такими пациентами , мягко говоря, неэтично, и в нашем институте не только исследуют больных с различными повреждениями мозга, но и помогают им, в том числе и с помощью новейших, разработанных нашими сотрудниками методов лечения. Для этой цели при институте существует клиника на 160 коек. Две задачи — исследование и лечение — неразрывно связаны в работе наших сотрудников.

У нас прекрасные высококвалифицированниые доктора и медсестры. Без этого нельзя — ведь мы на переднем крае науки, и нужна высочайшая квалификация, чтобы реализовать новые методики. Практически каждая лаборатория института замкнута на отделения клиники, и это залог непрерывного появления новых подходов. Кроме стандартных методов лечения у нас проводят хирургическое лечение эпилепсии и паркинсонизма, психохирургические операции, лечение мозговой ткани магнитостимуляцией, лечение афазии с помощью электростимуляции, а также многое другое. В клинике лежат тяжелые больные, и бывает удается помочь им в случаях, считавшихся безнадежными. Конечно, это возможно не всегда. Вообще, когда слышишь какие-либо безграничные гарантии в лечении людей, это вызывает очень серьезные сомнения.

Будни и звездные часы лабораторий

В каждой лаборатории есть свои достижения. Например, лаборатория, которой руководит профессор В. А. Илюхина, ведет разработки в области нейрофизиологии функциональных состояний головного мозга.

Что это такое? Попробую объяснить на простом примере. Каждый знает, что одна и та же фраза иногда воспринимается человеком диаметрально противоположно в зависимости от того, в каком состоянии он находится: болен или здоров, возбужден или спокоен. Это похоже на то, как одна и та же нота, извлекаемая, например, из органа, имеет разный тембр в зависимости от регистра. Наш мозг и организм — сложнейшая многорегистровая система, где роль регистра играет состояние человека. Можно сказать, что весь спектр взаимоотношений человека с окружающей средой определяется его функциональным состоянием. Оно определяет и возможность «срыва» оператора за пультом управления сложнейшей машиной, и реакцию больного на принимаемое лекарство.

В лаборатории профессора Илюхиной исследуют функциональные состояния, а также то, какими параметрами они определяются, как эти параметры и сами состояния зависят от регуляторных систем организма, как внешние и внутренние воздействия изменяют состояния, иногда вызывая болезнь, и как в свою очередь состояния мозга и организма влияют на течение заболевания и действие лекарственных средств. С помощью полученных результатов можно сделать правильный выбор между альтернативными путями лечения. Проводится и определение приспособительных возможностей человека: насколько он будет устойчив при каком-либо лечебном воздействии, стрессе.

Очень важной задачей занимается лаборатория нейроиммунологии. Нарушения иммунорегуля ции часто приводят к возникновению тяжелых заболеваний головного мозга. Это состояние надо диагносцировать и подобрать лечение — иммунокоррекцию. Типичный пример нейроиммун ного заболевания — рассеянный склероз, изучением которого в институте занимается лаборатория под руководством профессора И. Д. Столярова. Не так давно он вошел в совет Европейского комитета, занимающегося исследованием и лечением рассеянного склероза.

В двадцатом веке человек начал активно изменять окружающий его мир, празднуя победу над природой, но оказалось, что праздновать рано: при этом обостряются проблемы, созданные самим человеком, так называемые техногенные. Мы живем под воздействием магнитных полей, при свете мигающих газосветных ламп, часами смотрим на дисплей компьютера, говорим по мобильному телефону… Все это далеко не безразлично для организма человека: например, хорошо известно, что мигающий свет способен вызвать эпилептический припадок. Можно устранить вред, наносимый при этом мозгу, очень простыми мерами — закрыть один глаз. Чтобы резко снизить «поражающее действие» радиотелефона (кстати, оно еще точно не доказано), можно просто изменить его конструкцию так, чтобы антенна была направлена вниз и мозг не облучался. Этими исследованиями занимается лаборатория под руководством доктора медицинских наук Е. Б. Лыскова. Например, он и его сотрудники показали, что воздействие переменного магнитного поля отрицательно сказывается на процессе обучения.

На уровне клеток работа мозга связана с химическими превращениями различных веществ, поэтому для нас важны результаты, полученные в лаборатории молекулярной нейробиологии, руководимой профессором С. А. Дамбиновой. Сотрудники этой лаборатории разрабатывают новые методы диагностики заболеваний мозга, проводят поиск химических веществ белковой природы, которые способны нормализовать нарушения в ткани мозга при паркинсонизме, эпилепсии, наркотической и алкогольной зависимости. Оказалось, что употребление наркотиков и алкоголя приводит к разрушению нервных клеток. Их фрагменты, попадая в кровь, побуждают иммунную систему вырабатывать так называемые «аутоантитела». «Аутоантитела» остаются в крови еще долгое время, даже у людей, переставших употреблять наркотики. Это своеобразная память организма, хранящая информацию об употреблении наркотиков. Если измерить в крови человека количество аутоантител к специфическим фрагментам нервных клеток, можно поставить диагноз «наркомания» даже через несколько лет после того, как человек перестал употреблять наркотики.

Можно ли «перевоспитать» нервные клетки?

Одно из самых современных направлений в работе института — стереотаксис. Это медицинская технология, обеспечивающая возможность малотравматичного, щадящего, прицельного доступа к глубоким структурам головного мозга и дозированное воздействие на них. Это нейрохирургия будущего. Вместо «открытых» нейрохирургических вмешательств, когда, чтобы достичь мозга, делают большую трепанацию, предлагаются малотравматичные, щадящие воздействия на головной мозг.

В развитых странах, прежде всего в США, клинический стереотаксис занял достойное место в нейрохирургии. В США в этой сфере сегодня работают около 300 нейрохирургов — членов Американского стереотаксического общества. Основа стереотаксиса — математика и точные приборы, обеспечивающие прицельное погружение в мозг тонких инструментов. Они позволяют «заглянуть» в мозг живого человека. При этом используется позитронно-эмиссионная томография, магниторезонансная томография, компьютерная рентгеновская томография. «Стереотаксис — мерило методической зрелости нейрохирургии» — мнение ныне покойного нейрохирурга Л. В. Абракова. Для стереотаксического метода лечения очень важно знание роли отдельных «точек» в мозге человека, понимание их взаимодействия, знание того, где и что именно нужно изменить в мозге для лечения той или иной болезни.

В институте существует лаборатория стереотаксических методов, которой руководит доктор медицинских наук, лауреат Государственной премии СССР А. Д. Аничков. По существу, это ведущий стереотаксический центр России. Здесь родилось самое современное направление — компьютерный стереотакcис с программно-математическим обеспечением, которое осуществляется на электронной вычислительной машине. До наших разработок стереотаксические расчеты проводились нейрохирургами вручную во время операции, сейчас же у нас разработаны десятки стереотаксических приборов; некоторые прошли клиническую апробацию и способны решать самые сложные задачи. Совместно с коллегами из ЦНИИ «Электроприбор» создана и впервые в России серийно выпускается компьютеризированная стереотаксическая система, которая по ряду основных показателей превосходит аналогичные зарубежные образцы. Как выразился неизвестный автор, «наконец, робкие лучи цивилизации осветили наши темные пещеры».

В нашем институте стереотаксис применяется при лечении больных, страдающих двигательными нарушениями (паркинсонизмом, болезнью Паркинсона, хореей Гентингтона и другими), эпилепсией, неукротимыми болями (в частности, фантомно-болевым синдромом), некоторыми психическими нарушениями. Кроме того, стереотаксис используется для уточнения диагноза и лечения некоторых опухолей головного мозга, для лечения гематом, абсцессов, кист мозга. Стереотаксические вмешательства (как и все остальные нейрохирургические вмешательства) предлагаются больному только в том случае, если исчерпаны все возможности медикаментозного лечения и само заболевание угрожает здоровью пациента или лишает его трудоспособности, делает асоциальным. Все операции производятся только при согласии больного и его родственников, после консилиума специалистов разного профиля.

Существуют два вида стереотаксиса. Первый, нефункциональный, применяется тогда, когда в глубине мозга имеется какое-то органическое поражение, например опухоль. Если ее удалять с помощью обычной техники, придется затронуть здоровые, выполняющие важные функции структуры мозга и больному случайно может быть нанесен вред, иногда даже несовместимый с жизнью. Предположим, что опухоль хорошо видна с помощью магниторезонансного и позитронно-эмиссионного томографов. Тогда можно рассчитать ее координаты и ввести с помощью малотравматичного тонкого щупа радиоактивные вещества, которые выжгут опухоль и за короткое время распадутся. Повреждения при проходе сквозь мозговую ткань минимальны, а опухоль будет уничтожена. Мы провели уже несколько таких операций, бывшие пациенты живут до сих пор, хотя при традиционных методах лечения у них не было никакой надежды.

Суть этого метода в том, что мы устраняем «дефект», который четко видим. Главная задача — решить, как до него добраться, какой путь выбрать, чтобы не задеть важные зоны, какой метод устранения «дефекта» выбрать.

Принципиально другая ситуация при «функциональном» стереотаксисе, который тоже применяется при лечении психических заболеваний. Причина болезни часто заключается в том, что одна маленькая группа нервных клеток или несколько таких групп работают неправильно. Они либо не выделяют необходимые вещества, либо выделяют их слишком много. Клетки могут быть патологически возбуждены, и тогда стимулируют «нехорошую» активность других, здоровых клеток. Эти «сбившиеся с пути» клетки надо найти и либо уничтожить, либо изолировать, либо «перевоспитать» с помощью электростимуляции. В такой ситуации нельзя «увидеть» пораженный участок. Мы должны его вычислить чисто теоретически, как астрономы вычислили орбиту Нептуна.

Именно здесь для нас особенно важны фундаментальные знания о принципах работы мозга, о взаимодействии его участков, о функциональной роли каждого участка мозга. Мы используем результаты стереотаксической неврологии — нового направления, разработанного в институте покойным профессором В. М. Смирновым. Стереотаксическая неврология — это «высший пилотаж», однако именно на этом пути нужно искать возможность лечения многих тяжелых заболеваний, в том числе и психических.

Результаты наших исследований и данные других лабораторий указывают на то, что практически любая, даже очень сложная психическая деятельность мозга обеспечивается распределенной в пространстве и изменчивой во времени системой, состоящей из звеньев различной степени жесткости. Понятно, что вмешиваться в работу такой системы очень трудно. Тем не менее сейчас мы это умеем: например, можем создать новый центр речи взамен разрушенного при травме.

При этом происходит своеобразное «перевоспитание» нервных клеток. Дело в том, что существуют нервные клетки, которые от рождения готовы к своей работе, но есть и другие, которые «воспитываются» в процессе развития человека. Научаясь выполнять одни задачи, они забывают другие, но не навсегда. Даже пройдя «специализацию», они в принципе способны взять на себя выполнение каких-то других задач, могут работать и по-другому. Поэтому можно попытаться заставить их взять на себя работу утраченных нервных клеток, заменить их.

Нейроны мозга работают как команда корабля: один хорошо умеет вести судно по курсу, другой — стрелять, третий — готовить пищу. Но ведь и стрелка можно научить готовить борщ, а кока — наводить орудие. Нужно только объяснить им, как это делается. В принципе это естественный механизм: если травма мозга произошла у ребенка, у него нервные клетки самопроизвольно «переучиваются». У взрослых же для «переучивания» клеток нужно применять специальные методы.

Этим и занимаются исследователи — пытаются стимулировать одни нервные клетки выполнять работу других, которые уже нельзя восстановить. В этом направлении уже получены хорошие результаты: например, некоторых пациентов с нарушением области Брока, отвечающей за формирование речи, удалось обучить говорить заново.

Другой пример — лечебное воздействие психохирургических операций, направленных на «выключение» структур области мозга, называемой лимбической системой. При разных болезнях в разных зонах мозга возникает поток патологических импульсов, которые циркулируют по нервным путям. Эти импульсы появляются в результате повышенной активности зон мозга, и такой механизм приводит к целому ряду хронических заболеваний нервной системы, таких, как паркинсонизм, эпилепсия, навязчивые состояния. Пути, по которым проходит циркуляция патологических импульсов, надо найти и максимально щадяще «выключить».

В последние годы проведены многие сотни (особенно в США) стереотаксических психохирургических вмешательств для лечения больных, страдающих некоторыми психическими нарушениями (прежде всего, навязчивыми состояниями), у которых оказались неэффективными нехирургические методы лечения. По мнению некоторых наркологов, наркоманию тоже можно рассматривать как разновидность такого рода расстройства, поэтому в случае неэффективности медикаментозного лечения может быть рекомендовано стереотаксическое вмешательство.

Детектор ошибок

Очень важное направление работы института — исследование высших функций мозга: внимания, памяти, мышления, речи, эмоций. Этими проблемами занимаются несколько лабораторий, в том числе та, которой руковожу я, лаборатория академика Н. П. Бехтеревой, лаборатория доктора биологических наук Ю. Д. Кропотова.

Присущие только человеку функции мозга исследуются с помощью различных подходов: используется «обычная» электроэнцефалограмма, но на новом уровне картирования мозга, изучение вызванных потенциалов, регистрация этих процессов совместно с импульсной активностью нейронов при непосредственном контакте с мозговой тканью — для этого применяются имплантированные электроды и техника позитронно-эмиссионной томографии.

Работы академика Н. П. Бехтеревой в этой области достаточно широко освещались в научной и научно-популярной печати. Она начала планомерное исследование психических процессов в мозге еще тогда, когда большинство ученых считали это практически непознаваемым, делом далекого будущего. Как хорошо, что хотя бы в науке истина не зависит от позиции большинства. Многие из тех, кто отрицал возможность таких исследований, теперь считают их приоритетными.

В рамках этой статьи можно упомянуть только о самых интересных результатах, например о детекторе ошибок. Каждый из нас сталкивался с его работой. Представьте, что вы вышли из дому и уже на улице вас начинает терзать странное чувство — что-то не так. Вы возвращаетесь — так и есть, забыли выключить свет в ванной. То есть, вы забыли выполнить обычное, стереотипное действие — щелкнуть выключателем, и этот пропуск автоматически включил контрольный механизм в мозге. Этот механизм в середине шестидесятых был открыт Н. П. Бехтеревой и ее сотрудниками. Несмотря на то, что результаты были опубликованы в научных журналах, в том числе и зарубежных, сейчас они «переоткрыты» на Западе людьми, знающими работы наших ученых, но не гнушающимися прямым заимствованием у них. Исчезновение великой державы привело и к тому, что в науке стало больше случаев прямого плагиата.

Детекция ошибок может стать и болезнью, когда этот механизм работает больше, чем нужно, и человеку все время кажется, что он что-то забыл.

В общих чертах нам сегодня ясен и процесс запуска эмоций на уровне мозга. Почему один человек с ними справляется, а другой — «западает», не может вырваться из замкнутого круга однотипных переживаний? Оказалось, что у «стабильного» человека изменения обмена веществ в мозге, связанные, например, с горем, обязательно компенсируются направленными в другую сторону изменениями обмена веществ в других структурах. У «нестабильного» же человека эта компенсация нарушена.

Кто отвечает за грамматику?

Очень важное направление работы — так называемое микрокартирование мозга. В наших совместных исследованиях обнаружены даже такие механизмы, как детектор грамматической правильности осмысленной фразы. Например, «голубая лента» и «голубой лента». Смысл понятен в обоих случаях. Но есть одна «маленькая, но гордая» группа нейронов, которая «взвивается», когда грамматика нарушена, и сигнализирует об этом мозгу. Зачем это нужно? Вероятно, затем, что понимание речи часто идет в первую очередь за счет анализа грамматики (вспомним «глокую куздру» академика Щербы). Если с грамматикой что-то не так, поступает сигнал — надо проводить добавочный анализ.

Найдены микроучастки мозга, которые отвечают за счет, за различение конкретных и абстрактных слов. Показаны различия в работе нейронов при восприятии слова родного языка (чашка), квазислова родного языка (чохна) и слова иностранного (вахт — время по-азербайджански).

В этой деятельности по-разному участвуют нейроны коры и глубоких структур мозга. В глубоких структурах в основном наблюдается увеличение частоты электрических разрядов, не очень «привязанное» к какой-то определенной зоне. Эти нейроны как бы любую задачу решают всем миром. Совершенно другая картина в коре головного мозга. Один нейрон словно говорит: «А ну-ка, ребята, помолчите, это мое дело, и я буду выполнять его сам». И действительно, у всех нейронов, кроме некоторых, понижается частота импульсации, а у «избранников» повышается.

Благодаря технике позитронно-эмиссионной томографии (или сокращенно ПЭТ) стало возможно детальное изучение одновременно всех областей мозга, отвечающих за сложные «человеческие» функции. Суть метода состоит в том, что малое количество изотопа вводят в вещество, участвующее в химических превращениях внутри клеток мозга, а затем наблюдают, как меняется распределение этого вещества в интересующей нас области мозга. Если к этой области усиливается приток глюкозы с радиоактивной меткой — значит, увеличился обмен веществ, что говорит об усиленной работе нервных клеток на этом участке мозга.

А теперь представьте, что человек выполняет какое-то сложное задание, требующее от него знания правил орфографии или логического мышления. При этом у него наиболее активно работают нервные клетки в области мозга, «ответственной» именно за эти навыки. Усиление работы нервных клеток можно зарегистрировать с помощью ПЭТ по увеличению кровотока в активизированной зоне. Таким образом удалось определить, какие области мозга «отвечают» за синтаксис, орфографию, смысл речи и за решение других задач. Например, известны зоны, которые активизируются при предъявлении слов, неважно, надо их читать или нет. Есть и зоны, которые активизируются, чтобы «ничего не делать», когда, например, человек слушает рассказ, но не слышит его, следя за чем-то другим.

Что такое внимание?

Не менее важно понять, как «работает» внимание у человека. Этой проблемой в нашем институте занимается и моя лаборатория, и лаборатория Ю. Д. Кропотова. Исследования ведутся совместно с коллективом ученых под руководством финского профессора Р. Наатанена, который открыл так называемый механизм непроизвольного внимания. Чтобы понять, о чем идет речь, представьте ситуацию: охотник крадется по лесу, выслеживая добычу. Но он и сам является добычей для хищного зверя, которого не замечает, потому что настроен только на поиск оленя или зайца. И вдруг случайный треск в кустах, может быть, и не очень заметный на фоне птичьего щебета и шума ручья, мгновенно переключает его внимание, подает сигнал: «Рядом опасность». Механизм непроизвольного внимания сформировался у человека в глубокой древности, как охранный механизм, но работает и сейчас: например, водитель ведет машину, слушает радио, слышит крики детей, играющих на улице, воспринимает все звуки окружающего мира, внимание его рассеянно, и вдруг тихий стук мотора мгновенно переключает его внимание на машину — он осознает, что с двигателем что-то не в порядке (кстати, это явление похоже на детектор ошибок).

Такой переключатель внимания работает у каждого человека. Мы обнаружили зоны, которые активизируются на ПЭТ при работе этого механизма, а Ю. Д. Кропотов исследовал его с помощью метода имплантированных электродов. Иногда в самой сложной научной работе бывают смешные эпизоды. Так было, когда мы в спешке закончили эту работу перед очень важным и престижным симпозиумом. Ю. Д. Кропотов и я поехали на симпозиум делать доклады, и только там с удивлением и «чувством глубокого удовлетворения» неожиданно выяснили, что активизация нейронов происходит в одних и тех же зонах. Да, иногда двоим сидящим рядом надо поехать в другую страну, чтобы поговорить.

Если механизмы непроизвольного внимания нарушаются, то можно говорить о болезни. В лаборатории Кропотова изучают детей с так называемым дефицитом внимания и гиперактивностью. Это трудные дети, чаще мальчики, которые не могут сосредоточиться на уроке, их часто ругают дома и в школе, а на самом деле их нужно лечить, потому что у них нарушены некоторые определенные механизмы работы мозга. Еще недавно это явление не рассматривалось как болезнь и лучшим методом борьбы с ним считались «силовые» методы. Мы сейчас можем не только определить это заболевание, но и предложить методы лечения детей с дефицитом внимания.

Однако хочется огорчить некоторых молодых читателей. Далеко не каждая шалость связана с этим заболеванием, и тогда… «силовые» методы оправданы.

Кроме непроизвольного внимания есть еще и селективное. Это так называемое «внимание на приеме», когда все вокруг говорят разом, а вы следите только за собеседником, не обращая внимания на неинтересную вам болтовню соседа справа. Во время эксперимента испытуемому рассказывают истории: в одно ухо — одну, в другое — другую. Мы следим за реакцией на историю то в правом ухе, то в левом и видим на экране, как радикально меняется активизация областей мозга. При этом активизация нервных клеток на историю в правом ухе значительно меньше — потому, что большинство людей берут телефонную трубку в правую руку и прикладывают ее к правому уху. Им следить за историей в правом ухе проще, нужно меньше напрягаться, мозг возбуждается меньше.

Тайны мозга еще ждут своего часа

Мы часто забываем очевидное: человек - это не только мозг, но еще и тело. Нельзя понять работу мозга, не рассматривая все богатство взаимодействия мозговых систем с различными системами организма. Иногда это очевидно — например, выброс в кровь адреналина заставляет мозг перейти на новый режим работы. В здоровом теле — здоровый дух — это именно о взаимодействии тела и мозга. Однако далеко не все здесь понятно. Изучение этого взаимодействия еще ждет своих исследователей.

Сегодня можно сказать, что мы хорошо представляем, как работает одна нервная клетка. Многие белые пятна исчезли и на карте мозга, определены области, отвечающие за психические функции. Но между клеткой и областью мозга находится еще один, очень важный уровень — совокупность нервных клеток, ансамбль нейронов. Здесь пока еще много неясного. С помощью ПЭТ мы можем проследить, какие области мозга «включаются» при выполнении тех или иных задач, а вот что происходит внутри этих областей, какие сигналы посылают друг другу нервные клетки, в какой последовательности, как они взаимодействуют между собой — об этом мы пока знаем мало. Хотя определенный прогресс есть и в этом направлении.

Раньше считали, что мозг поделен на четко разграниченные участки, каждый из которых «отвечает» за свою функцию: это зона сгибания мизинца, а это зона любви к родителям. Эти выводы основывались на простых наблюдениях: если данный участок поврежден, то и функция его нарушена. Со временем стало ясно, что все более сложно: нейроны внутри разных зон взаимодействуют между собой весьма сложным путем и нельзя осуществлять везде четкую «привязку» функции к области мозга в том, что касается обеспечения высших функций. Можно только сказать, что эта область имеет отношение к речи, к памяти, к эмоциям. А сказать, что этот нейронный ансамбль мозга (не кусочек, а широко раскинутая сеть) и только он отвечает за восприятие букв, а этот — слов и предложений, пока нельзя. Это задача будущего.

Работа мозга по обеспечению высших видов психической деятельности похожа на вспышку салюта: мы видим сначала множество огней, а потом они начинают гаснуть и снова загораться, перемигиваясь между собою, какие-то кусочки остаются темными, другие вспыхивают. Также и сигнал возбуждения посылается в определенную область мозга, но деятельность нервных клеток внутри нее подчиняется своим особым ритмам, своей иерархии. В связи с этими особенностями разрушение одних нервных клеток может оказаться невосполнимой потерей для мозга, а другие вполне могут заменить соседние «переучившиеся» нейроны. Каждый нейрон может рассматриваться только внутри всего скопления нервных клеток. По-моему, сейчас основная задача — расшифровка нервного кода, то есть понимание того, как конкретно обеспечиваются высшие функции мозга. Скорее всего, это можно будет сделать через исследование взаимодействия элементов мозга, через понимание того, как отдельные нейроны объединяются в структуру, а структура — в систему и в целостный мозг. Это главная задача следующего века. Хотя кое-что еще осталось и на долю двадцатого.

Словарик

Афазия — расстройство речи в результате повреждения речевых зон мозга или нервных путей, ведущих к ним.

Магнитоэнцефалография — регистрация магнитного поля, возбуждаемого электрическими источниками в мозге.

Магниторезонансная томография - томографическое исследование мозга, основанное на явлении ядерного магнитного резонанса.

Позитрон-эмиссионная томография — высокоэффективный способ слежения за чрезвычайно малыми концентрациями ультракороткоживущих радионуклидов, которыми помечены физиологически значимые соединения в мозге. Используется для изучения обмена веществ, участвующих в реализации функций мозга.

www.nkj.ru