Мани Сэньявон
Особенный мозг. Загадочные болезни, благодаря которым ученые узнали, как работает наш мозг
– Семантическая память связана со всеми общими знаниями, которые у вас есть о мире: благодаря ей вы помните, что Элвис Пресли – это певец; что человек высаживался на Луну; что Токио – столица Японии. Благодаря ей вы способны пользоваться языком.
– Эпизодическая память позволяет помнить пережитые события, например, о проведенных летних каникулах на берегу моря. Иногда говорят, что с этим видом памяти можно мысленно путешествовать во времени, потому что он активируется не только в случаях, когда вы погружаетесь в воспоминания, но и когда задумываетесь о будущем. У Генри пострадал как раз этот вид памяти.
РОЛЬ ГИППОКАМПА
Как гиппокамп позволяет запомнить моменты нашей жизни? Например, я помню, как в детстве зашла на кухню, где бабушка варила малиновое варенье. Когда я присутствовала при этой сцене, активировалось множество нейронов, расположенных в разных областях коры головного мозга, под воздействием различных элементов обстановки: расположение кухни; бабушка, помешивающая варенье; звук ложки о стенку таза; запах закипающих ягод… Так же происходит в каждый момент жизни – множество нейронов слаженно работают, чтобы обработать поступающую информацию. Когда я что-то вспоминаю, задействуются те же нейроны, что и тогда, и я снова «вижу» событие.
В основе реактивации – работа гиппокампа и областей, которые его окружают: они выступают в роли дирижера, руководящего игрой нейронов-оркестрантов в музыкальной композиции. Во время «игры» гиппокамп и окружающие его области мозга усиливают взаимодействие между различными группами нейронов, что делает возможным воспоминание. С течением времени это взаимодействие становится, по-видимому, достаточно прочным, чтобы обходиться без гиппокампа: нейроны коры могут самостоятельно разыграть композицию. Это объясняет, почему у пациентов с удаленным, как у Генри, гиппокампом живы старые воспоминания.
БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА – САМОЕ ИЗВЕСТНОЕ ЗАБОЛЕВАНИЕ, ПОРАЖАЮЩЕЕ ПАМЯТЬ
Расстройства памяти могут вызывать разные неврологические заболевания. Среди них, конечно, болезнь Альцгеймера – самая известная как из-за старения населения и увеличения числа больных, так и благодаря кампаниям Министерства здравоохранения, которое в последние годы предлагает меры по предупреждению недуга. Болезнь Альцгеймера связана с дегенерацией нейронов. В первую очередь она обычно поражает гиппокамп и окружающие области, именно поэтому потеря памяти – это первый ее симптом. По мере ее развития гибнут нейроны коры, уменьшается объем мозга и развивается недостаточность других когнитивных функций: нарушения речи, расстройства поведения и так далее.
На сегодняшний день не существует специфического лечения, но изучаются различные терапевтические стратегии. По всей видимости, насыщенная интеллектуальная и общественная жизнь отдаляет появление симптомов. Неоднозначное преимущество, потому что, компенсируя когнитивные потери, вызванные болезнью, активная деятельность может отодвинуть диагностику.
ОШИБКИ, КОТОРЫЕ СОВЕРШАЕТ НАУКА
Случай Генри остался уникальным, потому что после операции его хирург доктор Сковилл предупредил весь медицинский мир о пагубных эффектах, которые она вызвала. Он очень жалел о вмешательстве, которое сам назвал «откровенно экспериментальным». Конечно, Генри больше не мог вести нормальную жизнь, даже избавившись от эпилепсии. Но сколько всего удалось узнать благодаря его случаю! Не только о механизмах запоминания, но и о последствиях хирургического удаления гиппокампа.
Пенфилд
Открытие гомункулуса
В 1930-е годы в Монреале (Канада) работал один неординарный нейрохирург – Уайлдер Пенфилд[10]. Он не только отличался высочайшим профессионализмом и глубоким гуманизмом, но и был выдающимся исследователем функций мозга: уже при жизни его считали the greatest Canadian alive – самым великим канадцем своего времени. Самое интересное, что он родился не в Канаде, а в США.
Доктор Пенфилд проводил операции на головном мозге по самым разным причинам (как правило, это были серьезные травмы и опухоли мозга), но особенно его интересовала хирургия эпилепсии.
Во многих случаях эпилепсия связана с нарушениями функционирования группы нейронов, которые можно блокировать медикаментозно. Можно, как и при опухолях, попытаться вылечить пациента путем удаления пораженной части мозга. Хирургическое вмешательство – это крайняя мера.
Следует заметить, что участок мозга, запланированный для удаления, у разных пациентов может располагаться практически в любой области мозга. Поэтому врачам приходится проводить огромную работу по определению локализации поражения, чтобы не задеть здоровые участки мозга, ведь это может привести к таким серьезным последствиям, как, например, амнезия или паралич. Для этого доктор Пенфилд использовал новую в то время методику – что-то вроде опроса при открытом черепе!
Научное объяснение
Чтобы понять принцип процедуры, нужно представлять себе, как функционируют нейроны, и что происходит во время приступа эпилепсии. Нейроны – это клетки, которые обмениваются между собой информацией через слабые электрические импульсы. Когда активируется тот или иной участок мозга, находящиеся в нем нейроны начинают свою работу, передавая друг другу сигналы.
В обычных условиях такое взаимовозбуждение нейронов упорядочивается и контролируется, но при эпилепсии нейроны определенной зоны проявляют избыточную активность.
Именно поэтому проявления приступов эпилепсии будут отличаться в зависимости от участка головного мозга, где локализуется этот разряд. Например, если он происходит там, где обрабатываются запахи, у пациента может возникнуть впечатление, что он чувствует какой-то странный запах или у него появляется горький привкус во рту.
Давайте ближе познакомимся с техникой опроса доктора Пенфилда. Сам по себе мозг лишен рецепторов боли, поэтому сразу после удаления волосяного покрова и трепанации черепа можно «слегка потрогать» нейроны – больно не будет. Такая особенность позволяла доктору Пенфилду изучать мозг своих пациентов, когда они были в сознании. В ходе операций он использовал электричество для искусственного возбуждения нейронов, отправляя им небольшие заряды с помощью электродов. Таким образом он мог воспроизводить процессы, происходившие, когда нейроны функционировали самостоятельно, и в то же время спрашивать у пациентов, какие ощущения вызывала такая стимуляция.
В тот день доктор Пенфилд должен был прооперировать госпожу Грин. Когда он вошел в операционный блок в медицинском халате, маске и перчатках, больная лежала на боку на операционном столе. Над ней была установлена тканевая перегородка, что-то вроде шторки, отделяющей лицо от той части головы, на которой врачи собирались проводить операцию.
Доктор Пенфилд сделал укол, чтобы обезболить кожу головы, надрезал ее и снял, как обложку с книги. Затем он распилил череп и обнажил мозг. Доктор Пенфилд последовательно прикладывал электрод вдоль точек на одной линии, идущей приблизительно посередине мозга, – ее называют центральной бороздой[11]. Стимулирование одного участка вызывало движение руки, а другого – сжатие кисти.
Все полученные эффекты были тщательно записаны, и на каждом проверенном участке к мозгу были приложены маленькие этикетки. Доктор Пенфилд повторил опыт, помещая электрод и на заднюю борозду.
Доктор Пенфилд осторожно удалил эту часть мозга, стараясь не затронуть участки, которые отвечали за движения и были идентифицированы как здоровые. После этого он вернул на место крышку черепа, снятую в начале операции, и наложил швы на кожу.
Процедуру, которую мы только что описали, доктор Пенфилд выполнил более чем на 150 пациентах! Во время каждой такой операции он фиксировал места, стимуляция которых вызывала то движение руки, то покалывание в пальцах…
Со временем он пришел к выводу, что эти зоны были расположены приблизительно одинаково и имели почти одинаковую форму у всех пациентов.
Самое главное происходило в продольных участках, расположенных по обеим сторонам от вышеупомянутой центральной борозды – линии, пересекающей кору головного мозга от одного уха к другому. Когда доктор Пенфилд стимулировал часть, находящуюся впереди от этой борозды, он вызывал движение, в то время как стимуляция задней части обусловливала у пациента различные ощущения. Но его наблюдения имели еще более продвинутый характер: в частях, которые находились ближе всего к макушке головы, эффект наблюдался в пальцах ног; ниже макушки – в щиколотках… И так далее. В некотором роде, по мере того как он спускался вдоль этих продольных участков коры головного мозга, он словно поднимался по телу: бедро, туловище, плечи, голова.
Структурируя информацию, полученную в результате всех операций, Пенфилд смог составить довольно точную карту этих участков мозга.