Текст книги "Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе"

Электрошоковая терапия

Итак, в начале ХХ века в науке утвердилась идея об электрической природе нервного импульса. Учёные ещё совершенно не понимали, как это работает, но питали огромные надежды. Например, Никола Тесла рассуждал о возможности сна под воздействием электричества на мозг и был убеждён, что электрическая анестезия станет практической реальностью. Какой простор для экспериментов! Если у тебя есть любопытство, богатая фантазия, источник электричества, не слишком высокие моральные принципы и медицинский диплом как индульгенция на право экспериментировать с живой плотью, то открытия тебе обеспечены.

Один из самых известных и самых пугающих методов лечения психических недугов – электросудорожная терапия или электрошок. Впервые она была испытана на пациентах в 1934 году, и в последующие несколько десятилетий популярность метода только росла. (Прошло ровно сто лет с тех пор, как последователи Гальвани устраивали публичные демонстрации экспериментов по подключению электричества к трупам повешенных преступников.)

Венгерский врач Ласло Медуна (Laszlo, или Ladislaus von Meduna, 1896 – 1964) заметил, что пациентам, страдающим шизофренией, становится лучше после конвульсивного припадка: больные на время избавлялись от галлюцинаций, бреда и бессвязности речи. Медуна предположил, что искусственно вызванный припадок, может оказать аналогичное благотворное воздействие, и начал использовать в терапии препарат кардиозол вызывавший приступ буквально через несколько секунд после приёма. (Исследовались и другие способы провокации припадков: от воздействия на головной мозг фарадическим током или повышенного парциального давления кислорода до замораживания отдельных участков коры́ головного мозга и введения в организм разных эпилептоге́нных веществ). Состояние пациентов действительно улучшалось, и, хотя позже симптомы возвращались, врачи считали, что это лишь вопрос длительности терапии.

Узнав об этом революционном открытии, Уго Черлетти (Hugo Cerletti) – декан факультета психических и нервных болезней Римского университета, заявил, что знает более эффективный способ. Он со своей командой много лет занимался изучением альтернативных средств провокации судорожных припадков с применением электричества. Конкретно в 1934 г. они проводили эксперименты на животных, используя ректально-краниальное расположение электродов; но оно оказалось опасным из-за высокой вероятности остановки сердца.

Иной способ расположения электродов они позаимствовали на мясоперерабатывающем заводе, в цехе где забой скота начинался с электрического удара, подаваемого на боковые поверхности голов́ы животного. При этом животные не погибали мгновенно, а лишь отключались, и их обездвиженные тела попадали в руки забойщиков. [21]

В конечном итоге, Черлетти предположил, что вызывать припадки у пациентов таким способом будет эффективнее.

Далее был сконструирован аппарат и подобраны безопасные параметры тока.

Энтузиазм и полученные на животных доказательства безопасности припадков при краниальном наложении электродов помогли итальянцам преодолеть сомнения и робость, и 11 апреля 1938 года (день рождения ЭСТ) они впервые приложили электроды своего аппарата к вискам человека – пациента с острым приступом шизофрении. Больной «выздоровел».

Первые результаты применения ЭСТ своим эффектом произвели большое впечатление, и в том же году методика начала своё триумфальное шествие по психиатрическим клиникам всего мира. Принимавший участие в первых итальянских опытах по ЭСТ немецкий врач Лотар Бруно Калиновский (Lothar В. Kalinowsky) в 1939 году отправляется в вынужденное турне (подальше от нацистов); он посещает Нидерланды, Францию, Швейцарию, Великобританию и США, и всюду популяризует изобретение итальянских психиатров и способствует распространению ЭСТ в мире.

Так появилась электросудорожная терапия (ЭСТ), она же электрошоковая терапия (ЭШТ).

Поначалу, при проведении сеанса ЭШТ электроды просто укрепляли по бокам головы и пускали ток. При этом электричество раздражало и оба полушария, и все другие отделы мозга. Со временем процедуру усовершенствовали: накладывая электроды специальным образом стали раздражать только правое полушарие. Выбор объясняется тем, что последствия припадков в этом случае были мягче, они не вызывали у больных особо тягостных воспоминаний и меньше затрагивали речевые центры.

После левостороннего воздействия первое, что слышал врач – это жалобы больного. Пациенты становились подавленными и раздражительными. Всё вызывало у них негативную реакцию, неудовольствие. Такая реакция на ЭШТ может показаться вполне адекватной, но при правостороннем раздражении последствия кардинально отличались. Едва закончились судороги, пациент ещё не в состоянии говорить, а выглядит он вполне счастливым. Настроение значительно поднимается. Всё происходящее воспринимается им в розовом свете. Такие изменения, наступающее сразу же после «лечения», производили отличное впечатление, особенно на родственников больного.

Между тем воздействие электрическим током катастрофически дезорганизует работу мозга. Записи электрокардиограммы мозга показывают, что после раздражения надолго изменяется его ритмика. ЭШТ на много часов, а то и дней изменяла эмоциональную окраску поведения.

На «лечение электрошоком» в те годы согласие пациента не требовалось, кроме того, не использовались ни анестезия, ни препараты для расслабления мышц. Поэтому тело пациента изгибалось дугой, из лёгких выходил воздух, руки и ноги беспорядочно двигались, организм непроизвольно избавлялся от мочи, кала и семенной жидкости. В костях даже появлялись микротрещины. Первоначальный вариант методики предусматривал своеобразный состав врачебной бригады: психотерапевт, подключающий электроды, и несколько физически сильных санитаров для удержания бьющегося в конвульсиях тела пациента.

В 1942 году двумя канадскими анестезиологами Гриффитом и Джонсоном была открыта возможность с помощью кураре достигать миорелакса́ции, и вскоре западные психиатры начали проводить ЭСТ с миорелаксантами. Росту популярности ЭСТ в 40—50-х годах способствовало введение в практику короткодействующего (менее 10 минут) мышечного релаксанта суксаметония.

При этом ЭШТ пытались применять для лечения абсолютно всех психических заболеваний и расстройств, так что почти ни один пациент психиатрических лечебниц в середине прошлого века не избежал хотя бы одного сеанса «электрошока». Почти все они теряли память. Как правило, она восстанавливалась в течение нескольких дней, но у некоторых не восстанавливалась никогда.

Прошёл через 13 сеансов и писатель Эрнест Хемингуэй. Его память так никогда полностью и не восстановилась, и незадолго до того, как покончить с собой, он сказал: «Эти врачи, что делали мне электрошок, писателей не понимают… Пусть бы все психиатры поучились писать художественные произведения, чтобы понять, что значит быть писателем… Какой был смысл в том, чтобы разрушать мой мозг и стирать мою память, которая представляет собой мой капитал, и выбрасывать меня на обочину жизни?»

В 1970-годах возник «ренессанс» ЭСТ: было разработано новое поколение аппаратов ЭСТ. А в 80-90-е годы, появились публикации по сравнению традиционной синусоидальной стимуляции со «вновь открытой» короткоимпульсной.

К концу XX – началу XXI столетия в России по понятным причинам сложилась на редкость благоприятная (по сравнению с западными странами) обстановка для развития ЭСТ. К сожалению сторонников этого метода «лечения», хватает и сегодня.

Ласло Медуна, в соответствии с уровнем развития современной ему науки, считал, что в мозге больных шизофренией имеется недостаточно глиальных клеток, а у больных эпилепсией – их избыток. Поэтому теоретическим обоснованием судорожных методов, и, в частности, ЭСТ, была надежда на стимуляцию с помощью припадков роста «недостающей» глии в шизофреническом мозге. Современные обоснования применения ЭШТ так же далеки от истины как в 1930-х.

Инсулиношоковая терапия

Инсулиношоковая (инсулинокоматозная) терапия была предложена как метод лечения Манфредом Джошуа Са́келем в 1933 году. В то время Сакель работал в Берлине в маленькой частной психиатрической клинике, специализировавшейся на оказании помощи наркоманам, страдающим от героиновой и морфиновой зависимости. Как раз в это время был совершён грандиозный прорыв в терапии диабета с использованием инсулина. Сакель заинтересовался этим гормоном и начал испытывать его на своих пациентах, в надежде снять эффекты абстинентного синдрома у наркоманов и улучшить аппетит. В результате такой терапии пациенты периодически впадали в гипогликемическую ко́му.

После прихода к власти фашистов Сакель переехал из Берлина в Вену, где занялся лечением пациентов с шизофренией, экспериментируя с искусственным введением в гипогликемическую ко́му, методом, который он назвал инсулиношоковой терапией (ИШТ). Смертельные исходы по итогам такой терапии были нередки – от 2 до 5%. В 1938 году Сакель опубликовал результаты своих исследований в книге «Лечение шизофрении посредством фармакологического шока».

Разочарование пришло после войны. Уже в 1953 году в медицинском журнале «Ланцет» психиатр Гарольд Борн (Harold Bourne) опубликовал статью «Миф инсулина», в которой заявил, что метод не работает с точки зрения доказательной медицины.

Клинические исследования показали полную неэффективность метода, что вызвало возмущение у видных психиатров той эпохи, активно практиковавших этот способ лечения. ИШТ изредка применялась в некоторых западных клиниках вплоть до 1970-х годов.

Метод ИШТ сло́жен и трудоёмок, требует особой подготовки персонала и тщательного присмотра за пациентом в коме и ночью после комы. Не способствовало популярности метода сопутствующие ощущения, описываемые пациентами как крайне мучительные.

При использовании инсулиношоковой терапии существовали риски затянувшейся комы, повторного развития коматозного состояния через несколько часов. Применение её было сопряжено с высоким риском летального исхода.

Рисунок 19 Инсулиношоковая терапия

Если лечение порой и срабатывало, то лишь потому, что пациенты подбирались предвзято и к ним было особое отношение. «Инсулиновые пациенты, как правило, элитная группа, – отметил H. Bourne. – Они имеют привилегии и хороший прогноз». В 1957 году журнал «Ланцет» провёл независимое сравнительное исследование лечения шизофрении. Были взяты две группы пациентов – первую лечили инсулиновыми комами, другую вводили в бессознательное состояние с помощью барбитуратов. Никакой разницы между группами авторы исследования не обнаружили.

В России ИШТ практиковалась вплоть до 2000-х годов. Сегодня, благодаря распространению нейролептиков применение ИШТ сократилось. Впрочем, в стандартах Минздрава РФ этот метод сохраняется и сегодня, хотя и рассматривается как резервный и может быть использован лишь в случае безуспешности других методов врачебной помощи.

Возможно, что к поиску лечения методом «Клин клином» врачей подтолкнул относительно успешный опыт лечения нейросифилиса. Ныне излечиваемое психическое заболевание, вызываемое бактериями вида Treponema pallidum (бледная трепонема) и известное под названием прогрессивного паралича, представляет собой позднюю стадию сифилиса мозга. До использования химиотерапии как эффективного средства лечения при первых проявлениях сифилиса (1906 год, П. Эрлих) все больные оставались практически без всякого лечения. Спустя примерно десять лет у трети больных развивалось постепенное ухудшение памяти и способности к концентрации внимания, появлялась хроническая усталость и сонливость в сопровождении эмоциональной неустойчивости – от мании величия до глубокой депрессии. Как показали посмертные вскрытия, в результате заболевания у больных оказывались серьёзно поражены обширные участки мозга.

Незадолго до окончания Первой мировой войны австрийский врач Юлиус фон Вагнер-Яурегг (Julius Wagner Ritter von Jauregg) изобрёл способ лечения сифилиса с помощью лихорадки. Больных сифилисом заражали малярией, как следствие у них сильно повышалась температура тела и чувствительные к высокой температуре бактерии сифилиса погибали.

Последующее лечение малярии казалось не слишком большой платой за избавление от перспективы прогрессирующего слабоумия, вызванного нейросифилисом.

Далее доктор на основе «малярийной терапии» разработал обобщённую теорию «раздражающей» терапии, которую он применял также при лечении рассеянного склероза и шизофрении. Заметив, что у некоторых душевнобольных наблюдалось улучшение после перенесения ими брюшного тифа, или туберкулёза. Вагнер-Яурегг начал экспериментировать с заражением своих пациентов туберкулёзом, тифом, и т. д. без особого, впрочем, эффекта.

Он был уверен, что посредством раздражающей терапии могут быть убиты дефектные нервные клетки, и восстановится нормальная структура мозга.

Впоследствии фон Вагнер-Яурегг получил за предложенный способ лечения Нобелевскую премию (1927 г).

Конечно, сегодня сифилис прекрасно лечится на ранних стадиях с помощью антибиотиков, в результате чего практически исчез и вызываемый им прогрессивный паралич, а вот с рассеянным склерозом и шизофренией до сих пор не всё так однозначно. [22]

Идея лечения высокой температурой оказалась живучей, теперь она называется – пиротерапия. Даже в конце XX века этого же эффекта достигали с помощью сульфозина (который пришёл на смену керосиновым инъекциям): пациенту вводят под кожу масленичную взвесь серы. Температура тела при этом повышается до 40 и более градусов. А назначали эту терапию больным, страдающим психическими расстройствами.

Нейролептики

Современное медицинское сообщество полностью отвергло и осудило варварскую лоботомию, почти полностью отказалось от применения электросудорожной и инсулиношоковой терапии. Думаете это произошло благодаря современным идеям гуманизма? Не обольщайтесь. Врачей никогда особо не сдерживали страдания пациентов на пути к выздоровлению. Благодарить надо открытие химических препаратов – нейролептиков. Об этом наша следующая история.

Болезни Альцгеймера и Паркинсона, болезнь Гентингтона, шизофрения и маниакально-депрессивный психоз – все они имеют одну общую черту – это хронические заболевания неизвестного происхождения.

Бо́льшую часть этих недугов сегодня можно лечить с помощью препаратов, полезность которых не была предсказана исходя из теоретических представлений о природе болезни. Кто-то назовёт это методом проб и ошибок, а по сути это простой перебор препаратов в поисках подходящего. [22]

В 1950 году было создано лекарство под названием аминазин (один из основных и наиболее типичных препаратов этого класса), которое на первых порах называли «химической лоботомией». Люди боялись, что аминазин тоже может навсегда изменить их личность.

Препарат был синтезирован как производное от противопаразитарного средства – фенотиазина, а применялся он поначалу для усиления действия наркоза в хирургии.

Психиатр Фрэнк Айд (Frank Joseph Ayd Jr.; 1920—2008) в декабре 1952 года при лечении шизофрении первым начал применять хлорпромазин1 в качестве успокоительного.

Препарат оказался настоящим прорывом в медицине. Это был первый в истории антипсихо́тик, который и сегодня остаётся одним из популярнейших нейролептиков. Даже невзирая на появление многочисленных новых препаратов, он находит широкое применение в отечественной медицинской практике.

Впоследствии появились препараты нового поколения, побочные действия которых значительно меньше выражены чем у типичных нейролептиков. Поначалу из назвали атипичными антипсихо́тиками. Впоследствии вместо термина «нейролептики» в отношении данных препаратов стал употребляется термин «антипсихо́тики».

Все известные сегодня антипсихотики обладают аналогичным механизмом действия – они частично блокируют передачу нервных импульсов в тех системах мозга, где преобладают дофаминовые рецепторы.

Учёным известны основные проводящие пути в головном мозге, которые используют дофаминовые сигналы. Например, это лимбическая система, ответственная за порождение наших базовых эмоций.

Самые понятные из задач всех дофаминовых магистралей мозга – формирование мотивации, научение и осуществление подкрепления поведения [23].

1 Хлорпромазин, торговое наименование: «Аминазин»

Структурные изменения мозга

И всё бы, казалось хорошо, но, как выяснилось в результате длительного приёма терапевтической дозы нейролептиков происходит снижение веса и объёма мозга до 8—11%. Связанно оно с уменьшением как серого, так и белого вещества. Уменьшение объёма серого вещества как выяснилось вызвано преимущественно потерей глиальных клеток, в основном астроцитов (до 20% в париетальной области) и олигодендроцитов (до 11%).

Некоторые исследователи полагают, что стремительная потеря серого вещества у пациентов, получающих повышенное количество антипсихотиков, говорит, что приём нейролептиков приводит к постепенной атрофии префронтальной коры, обусловленной подавлением её действием препаратов.

Так что первоначальная тревога пациентов перед «химической лоботомией» была не так уж необоснована. И самый современный метод лечения психических расстройств по сути не лечит, а грубо притупляет нейронные связи химическим способом. Но в отличие от лоботомии, ЭСТ и ИШТ это не больно, и на том спасибо.

Научившись подавлять активность нейронов головного мозга, учёные задались вопросом – а можно ли её усилить? Улучшить настроение, усилить память и остроту ума? Так появилась огромная группа препаратов – психостимуляторов1. К ним можно отнести антидепрессанты, ноотропы, транквилизаторы, седативные средства, и сами нейролептики.

Принцип действия всех этих средств основан на химическом влиянии на работу синаптических связей между нейронами. Для любителей биохакинга специально обращаю внимание, всё это лекарственные препараты, они обладают побочными эффектами и применяются строго по назначению врача.2

1 Психотропные вещества, активизирующие психическую и, в меньшей степени – физическую активность организма

2 Подробнее о механизмах действия мы поговорим в главе Нейромедиаторы и гормоны.

Нейрохирургия

Чем занимается раздел медицины нейрохирургия? Ответ обывателя очевиден – режут и сшивают нервные ткани. Но так ли это в действительности? На самом деле нейрохирурги занимаются устранением последствий черепно-мозговых травм, удалением опухолей и кровоизлияний в мозг, восстановлением сосудов кровоснабжения мозга. В последнее время становится перспективным направлением внедрение имплантатов. Иногда нейрохирурги удаляют некоторые нервные окончания, чтобы отключить болевой синдром.

Но вы не найдёте ни одного солидного издания, в котором бы говорилось о возможности сшивания нервных волокон. И уж тем более о пересадке головы, такая информация в 2018 году мелькала во многих новостных лентах, однако на поверку оказалась банальной «уткой».

Не могу удержаться от такого примера. Давайте возьмём два совершенно одинаковых компьютера, разрежем их пополам какой угодно тонкой пилой, а потом попробуем соединить половинки, попарно поменяв их местами. Получим ли мы хотя бы один рабочий компьютер? Бред, скажете вы. И я соглашусь. Но в отличии от мозга, мы хотя бы знаем, как работает компьютер и что такое электричество. Возможно, если бы мы знали, как функционирует мозг и как работает один нейрон, то не мечтали бы о пересадке головы, не выдумывали бы биологические и торсионные поля. Зато научились бы использовать возможности нашей нервной системы так, как сегодня используем электричество и электромагнитные волны.

Стереотаксическря хирургия мозга

Метод стереотаксической малоинвазивной хирургии мозга был предложен в 1949 году. Его суть состояла в том, что местоположение мишени в мозге (определяется по стереотаксическому атласу) фиксировалось по трём координатам с помощью специального прибора, устанавливаемого на голове пациента. После чего необходимый участок мозга можно было разрушить – например, введением через иглу точно рассчитанного количества этанола.

Стереотаксический атлас представляет собой серию поперечных сечений анатомической структуры (например, человеческого мозга), изображённых в двух-координатной системе. Объединив набор сечений, каждой структуре мозга можно легко присвоить диапазон из трёх координат, который бы использовался для позиционирования стереотаксического устройства. Но мозг пациентов отличается по форме и размеру, а значит, требуется более точная локализация. Для индивидуального позиционирования инструмента применяется специальный тонкий электрод, с помощью которого можно стимулировать отдельные участки мозга и точно определять их принадлежность по функциональной реакции пациента. Такой подход вскоре стал непременным атрибутом большинства стереотаксических операций [24].

Если электроды могут быть применены для стимуляции различных участков мозга во время операции, то почему же не попробовать оставить их в мозге и после, разместив контакты снаружи? Такие электроды можно использовать по мере необходимости в терапевтических целях [25]. Поначалу внедрение этой техники в медицину не получило широкого распространения. А вот для экспериментов над животными она подходила как нельзя лучше. Возможно вы слышали историю с крысами, до изнеможения нажимающими на педальку и получающими электрический разряд в центр удовольствия. Эта хрестоматийная работа Джеймса Олдза и Питера Милнера, опубликованная в 1954 году, стала одной из первых экспериментальных работ по электрической стимуляции глубоколежащих структур мозга [26].

Рисунок 20 Стереотаксическая хирургия

Казалось, что этот же принцип может служить и медицинским целям – электрическая стимуляция выброса эндорфинов могла бы давать заметный обезболивающий эффект. За последующие полвека глубокая стимуляция мозга стала самостоятельным методом лечения. Вживление электродов стало эффективным методом, однако эта операция так и не потеряла некоторого ореола загадочности и авантюрности. Вероятно, по причине того, что механизм действия глубокой стимуляции мозга так и не изучен.

Стоит заметить, что электрическая нейромодуляция – доне́льзя грубый метод воздействия на мозг. Хотя электроды и вводятся с миллиметровой точностью, возбуждению подвергаются миллионы окружающих нейронов. Можно только мечтать о стимуляции отдельных или хотя бы целевых клеток определённого типа!..

В 2019 году Илон Маск презентовал технологию Neuralink. Это инвазивный нейроинтерфейс, где вместо твёрдых электродов в мозг (пока не человека, а крысы) имплантируется массив из 3072 электродов, объединённых 96-ю проводниками толщиной всего 4—6 микрон каждый. Такие проводники очень сложно имплантировать в мозг вручную, поэтому Neuralink разработала специальный стереотаксический инструмент – нейрохирургический манипулятор, который может внедрять в мозг до шести нанопроводников в минуту.