Текст книги "Тайны головного мозга. Вся правда о самом медийном органе"

Врожденная нечувствительность к боли – это наследственное заболевание. У людей, рожденных с этой патологией, существует генная мутация, изменяющая транспорт ионов натрия через каналы в мембранах чувствительных нервов. Так как эти каналы не работают, сенсорные нервы не передают в мозг информацию о боли. Таким образом, сигналы об ожогах, язвах и сломанных костях не достигают головного мозга, и больной не предпринимает никаких действия для того, чтобы прекратить воздействие болезнетворного или травмирующего агента. К сожалению, люди, страдающие врожденной нечувствительностью к боли, не доживают, как правило, до среднего возраста, так как часто страдают от повторных травм и тяжелыми расстройствами здоровья.

Библиография

Chen, Y.-C., Auer-Grumbach, M., Matsukawa, S., Zitzelberger, M., Themistocleous, A.C., Strom, T.M., Samara, C., Moore, A.W., Cho, L.T.-Y, Young, G.T., Weiss, C., Schabhutti, M., Stucka, R., Schmid, A.B., Parman, Y., Graul-Neumann, L., Heinritz, W., Passarge, E., Watson, R.M., Hertz, J.M., Moog, U., Baumgartner, M., Valente, E.M., Pereira, D., and Restrepo, C.M., Transcriptional regulator PRDM12 is essential for human pain perception, Nature Genetics, 47:803-8, 2015

Golshani, A.E., Kamdar, A.A., Spence, S.C., and Beckmann, N.M., Congenital indifference to pain: an illustrated case report and literature review, Journal of radiology Case reports, 8:16–23, 2014.

Minett, M.S., Pereira, V., Sikandar, S., Matsuyama, A., Loligner, S., Kannellopoulos, A.H., Mancini, F., Ianetti, G.D., Bogdanov, Y.D., Santana-Varela, S., Millet, Q., Baskozos, G., MacAllister, R., Cox, J.J., Zhao, J., and Wood, J.N., Endogenous opioids contribute to insensitivity to pain in humans and mice lacking sodium channel Nav1,7, Nature Communications, 6, doi:10:1038/ncomms9967, 2015.

Nagasako, E.M., Oaklander, A.L., and Dworkin, R.H., Congenital insensitivity to pain: an update, Pain, 101:213-19, 2003.

ВОПРОС:

Что такое фантомная боль в конечности?

ОТВЕТ:

После того, как человек теряет конечность, например, в результате ампутации, она (конечность) естественно отсутствует, но ее мнимое присутствие остается в виде фантомных ощущений. Эти ощущения включают в себя совершенно реальное ощущение присутствия конечности, ощущение, что она находится в странном, неестественном положении. Бывает чувство покалывания и онемения в отсутствующей конечности, зуд, а в классических случаях ко всему этому добавляется еще и боль. Это очень сильная боль, она изматывает больного и практически не поддается лечению.

Одна из причин того, что фантомную боль трудно подавить, заключается в том, что неясно, где искать источник боли. Определенно, что в культе сохранились поврежденные пучки нервных волокон, но безуспешные попытки ликвидировать боль иссечением этих нервов говорят о том, что это еще не вся история. Представляется, что главная проблема локализована не в культе, а в мозге. Дело в том, что в мозге сохраняется представительство утраченной конечности, а, кроме того, сохраняются двигательные нейроны, управляющие ее движениями. Когда работа мозга не соответствует зрительному ощущению (которое упорно настаивает на том, что конечность отсутствует), тогда в результате возникает боль. Частичным доказательством этой гипотезы являются сообщения об эффективности некоторых новых методов лечения при фантомных болях.

Один из первых таких методов нацелен на рассогласование восприятия. Он заключается в ношении больным зеркального ящика, в котором больной видит отражение своей оставшейся на месте конечности. Таким образом, создается зрительная иллюзия присутствия ампутированной конечности. Это может показаться странным, но мнимую конечность больной начинает воспринимать, как реальную. В состоянии такого воплощения больной может двигать мнимой конечностью или придать ей более удобное положение, уменьшая, таким образом, боль. Оказались полезными и другие методы воплощения отсутствующей конечности. Однако недавние исследования показали, что целенаправленная инъекция местного анестетика в периферический нерв может эффективно устранить фантомную боль. Все это позволяет предположить, что окончательное суждение о причинах фантомной боли пока не сложилось.

Библиография

Ramachandran, V.S., and Rogers-Ramachandran, D., Synaesthesia in phantom limbs induced with mirrors, Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 263:377-86, 1996.

Vaso, A., Adahan, H.M., Gjika, A., Zahaj, S., Zhurda, T., Vyshka, G., and Devor, M., Peripheral nervous system origin of phantom limb pain, Pain, 155:1384-91, 2014.

Wellcome Trust, Phantom limb pain, http://www.wellcome.ac.uk/en/pain/microsite/medicine2html, accessed January 26, 2016.

ВОПРОС:

Почему так сильно болят зубы?

ОТВЕТ:

Многие люди страшно боятся ходить к зубным врачам. Но не стоит их бояться, потому что стоматологи – наши друзья, особенно когда речь идет о зубной боли.

Анатомия зуба – это шедевр искусства природы. Каждый зуб состоит из нескольких слоев. Самый верхний слой – это эмаль, самый прочный материал человеческого тела. В эмали нет нервных клеток. Под эмалью находится дентин. Дентин пронизан мелкими трубочками, наполненными жидкостью и специализированными клетками. Есть в дентине и нервные волокна. Эти волокна являются ветвями чувствительных аксонов, расположенных в центре зуба, в его пульпе. Эти аксоны чувствительных клеток пульпы заканчиваются на дендритах тройничного нерва, который и передает импульсы от зуба в головной мозг.

Мелкие миелинизированные нервные волокна и такие же мелкие немиелинизированные волокна составляют большую часть аксонов, идущих от зуба. Аксоны этих двух типов передают импульсы двух видов боли. Мелкие миелинизированные волокна передают ощущение острой боли, а немиелинизированные волокна передают сигналы ноющей хронической боли. В зубе также есть небольшое число крупных миелинизированных нервов, которые передают импульсы, не связанные с болевой чувствительностью.

Когда в результате кариеса или трещины обнажается дентин, жидкость, наполняющая его трубочки, приходит в движение, и в результате возникает ощущение боли. Точно также, манипуляции на дентине в зубоврачебном кабинете – сверление, обточка и высушивание – могут вызывать боль. Боль возникает также в результате инфекции, которая может поразить пульпу зуба.

Перед сверлением зуба и другими манипуляциями стоматолог делает укол местного анестетика в ветвь тройничного нерва и блокирует, тем самым, проведение импульсов по нервным волокнам. Мозг не получает болевых сигналов, а вы, не чувствуя боли, можете расслабиться, пока стоматолог занимается вашим зубом.

ВОПРОС:

Что такое синестезия?

ОТВЕТ:

Что если число «пять» звучит как низкая нота, или если нечто сладкое вызывает в воображении картину чего-то круглого? Именно так люди с синестезиями воспринимают мир – так, словно одно чувство влечет за собой другое, объединяясь с ним. Например, человек с синестезией может видеть определенную букву, фигуру или число окрашенными в какой-то определенный цвет, или, рассматривая эти образы, слышать какие-то звуки, воспринимать запахи или испытывать какие-то иные сенсорные ощущения. Возможны комбинации любых модальностей восприятия. Слово синестезия происходит от двух греческих корней: «син» (вместе) и «эстезия» (восприятие).

Сочетания ощущений, которые испытывают люди с синестезией, сугубо индивидуальны, и у двух людей синестезии почти всегда бывают разными. Другими словами, один человек может считать буквы К красными, а другой синими. Синестезия – это не сознательное приписывание одного ощущения другому. Людям с синестезией не приходится задумываться над этим, они просто воспринимают мир таким. Сочетание ощущений происходит автоматически. Сочетания эти устойчивы и присутствуют всю жизнь. Например, восприятие звучания ноты «до» может сочетаться с ощущением вкуса свежезаваренного кофе. Эти смешанные восприятия часто эмоционально окрашены и доставляют людям с синестезиями большое удовольствие.

По разным оценкам, синестезии наблюдаются у одного человека на 200-100 000 населения. Некоторые люди с синестезией даже не подозревают о ней, так как думают, что и все остальные воспринимают окружающий мир так же, как они. Женщины обладают синестезией в 3–8 раз чаще, чем мужчины. Среди людей с синестезиями много левшей. Синестезия передается членам одной семьи, поэтому можно думать, что это свойство определяется генетически.

Конкретные механизмы возникновения синестезии не вполне понятны. Она может стать результатом пересечения проводящих путей, когда нейроны сенсорной системы одной модальности образуют синапсы с нейронами сенсорной системы другой модальности. Скорее всего, такие «неправильные» соединения возникают в коре и лимбической системе головного мозга.

ВОПРОС:

Что такое галлюцинации?

ОТВЕТ:

Галлюцинации – это мнимые ощущения, кажущиеся абсолютно реальными. Они не тождественны сновидениям, но тоже возникают без воздействия внешних физических стимулов. Галлюцинации могут проявляться во всех сенсорных модальностях (зрение, слух, обоняние, восприятие вкуса и осязание), но могут быть и более абстрактными: например, человеку может казаться, что за ним наблюдают, что у него есть какая-то императивная цель, что он обладает какой-то необыкновенной духовностью или трансцендентными способностями. Галлюцинации могут быть простыми – видение силуэтов или ощущение жужжания, или сложными – звучание музыки или видение человеческих лиц.

Галлюцинации могут представлять собой симптом ряда заболеваний, включая эпилепсию, опухоли мозга, деменцию, мигрень, абстиненцию от приема психотропных препаратов или слепоту. Конечно, галлюцинации могут стать результатом приема различных лекарственных средств, как природных, так и синтетических. Некоторые из таких средств применяются тысячи лет во время религиозных ритуалов или для развлечения. Самым распространенным из таких средств является ЛСД (диэтиламид лизергиновой кислоты), который был очень популярен в некоторых молодежных субкультурах в шестидесятые годы, и который ЦРУ тщательно исследовало с целью его применения в качестве средства контроля сознания.

В настоящее время для медицинских целей галлюциногены не используются. Диэтиламид лизергиновой кислоты был первоначально получен из паразита ржи – спорыньи, из которой было также получено первое лекарство от мигрени. По какой-то роковой случайности спорынья сыграла жуткую роль в процессе Салемских ведьм и в истории Французской революции.

Галлюцинации возникают в мозге, но он сам не может определить источник ее происхождения. Галлюцинация предстает перед сознанием как реально происходящее событие. Поэтому люди не всегда могут понимать, является ли галлюцинацией то, что они видят, слышат иди обоняют. Может возникнуть совершенно резонный вопрос: «Как я могу сказать, является ли то, что я воспринимаю, реальностью или же сложной галлюцинацией?» Однако это, скорее, философский, нежели научный вопрос. Научный ответ, во всяком случае, отрицательный. (Если вас не устраивает такой ответ, посмотрите фильм «Матрица»). Достаточно сказать, что, если вы видите красные вспышки перед приступом мигрени, то вы скорее поймете, что это галлюцинация, чем, если услышите голос, утверждающий, что вы – бог. Это, вероятно, симптом шизофрении, и в этом случае больной не понимает, что это галлюцинация.

Библиография

National Institute on Drug Abuse, BrainFacts, Hallucinogens, January 2016, accessed February 9, 2016, http://drugabuse.gov/publications/drugfacts/hallucinogens.

ВОПРОС:

Какова причина цветовой слепоты?

ОТВЕТ:

Для того чтобы разобраться, почему некоторые люди не могут различать цвета, надо сначала разобраться, почему большинство людей их различает. Попадающий в глаз свет должен пройти через роговицу, зрачок и хрусталик, прежде чем достигнуть сетчатки. Сетчатка содержит светочувствительные (фоторецепторные) клетки двух типов: палочки и колбочки. В каждом глазу содержится 5–6 миллионов колбочек и 120–140 миллионов палочек. Палочки отвечают за восприятие яркости освещения и за регистрацию движения видимых предметов и их силуэтов, однако палочки не чувствительны к цвету. В колбочках есть три типа фоторецепторов, чувствительных к световым лучам трех областей спектра видимого света. Различия в интенсивности реакции этих рецепторов на цвета спектра дают мозгу информацию, достаточную для того, чтобы воспринимать все цвета спектра видимого света.

Люди, страдающие цветовой слепотой (дальтонизмом), не могут различать некоторые цвета. Большинство людей, страдающих цветовой слепотой, рождаются с отсутствием какого-то одного типа цветовых рецепторов. В большинстве случаев поражается способность видеть красный и зеленый цвет. Если у человека недостает рецепторов какого-то одного типа, то он воспринимает множество цветов, но путается с оценкой восприятия некоторых цветов. В общей популяции у 8 процентов мужчин и у 1 процента женщин в сетчатке отсутствуют колбочковые фоторецепторы какого-то одного типа. Неспособность вообще воспринимать цвет встречается очень редко, у 0,001 процента общей популяции.

Есть очень редкое заболевание головного мозга – ахроматопсия – при которой цветовая слепота поражает человека несмотря на то, что у него нормальные рецепторы колбочек. У больных с ахроматопсией повреждена часть зрительной коры, и мир они воспринимают в оттенках серого цвета, как в черно-белом кино.

Цветовое зрение собак напоминает зрение людей с дальтонизмом (неспособность различать красный и зеленый цвета). У собак только два типа колбочек и они, скорее всего, воспринимают красный цвет как темно-коричневый, а зеленый, желтый и оранжевый – как желтый.

ВОПРОС:

Что такое юмами?

ОТВЕТ:

В 1908 году японский ученый Кикунаэ Икэда (1864–1936) выделил из водоросли комбу аминокислоту глутамат. Икэда предположил, что глутамат придает пище некий уникальный вкус, который сам Икэда назвал юмами. Юмами описывают как весьма приятный вкус, который чувствуется при употреблении в пищу таких продуктов, как сыр пармезан, мясо, помидоры, водоросли, соевый соус и йогурт.

В конце семидесятых годов анатомическими и нейрофизиологическими экспериментами было показано, что юмами должен пополнить список сладкого, соленого, горького и кислого вкуса. В сосочках языка помимо рецепторов, которые активируются сладким, соленым, горьким и кислым вкусом, есть рецепторы, которые реагируют на вкус глутамата.

Вы никогда не задумывались над тем, почему вкусовая добавка MSG делает вкус блюд таким приятным? Так вот, MSG – это сокращение от monosodium glutamate (однозамещенная натриевая соль глутаминовой кислоты). Молекулы этого соединения (фактически, глутамата) связываются с рецепторами юмами. Глутаматные рецепторы есть и в желудке. Эти рецепторы посылают сигналы в мозг по блуждающему нерву. Мозг же отвечает сигналами, помогающими переваривать поступившие в желудок белки.

ВОПРОС:

Есть ли на языке отдельные участки, отвечающие за восприятие того или иного вкуса?

ОТВЕТ:

Вы можете сколь угодно долго рассматривать «карту языка» в любом учебнике, и она от этого все равно не станет верной. Вы, наверное, видели карту, где область восприятия сладкого находится в передней части языка, область восприятия соленого – в боковых его частях, кислого – позади соленого, а горького – вблизи корня языка. Это очень аккуратные и красивые карты, но они не соответствуют научным фактам.

В 1901 году немецкий ученый Давид Паули Хениг опубликовал диссертацию, иллюстрированную картой восприятия вкусов абсолютно одинаковыми сосочками, покрывающими всю поверхность языка и воспринимающими и соленый, и сладкий, и горький, и кислый вкус. Согласно диссертации Хенига нет такой части языка, которая была бы чувствительна к какому-то одному определенному вкусу. Все участки могут ощущать все четыре вкуса. Есть, правда, участки более чувствительные и менее чувствительные. Из-за неверной интерпретации и плохого перевода появилась карта с неверными сведениями, и много лет никто не обращал внимания на принципиальную ошибку.

Теперь мы знаем, что вкусовые сосочки находятся не только на языке, но и на небе, и на слизистой оболочке щек. Вкусовые сосочки реагируют на все вкусовые модальности, а не на какую-то одну. Кстати, как быть со вкусом юмами, чьи сосочки на картах вовсе не представлены?

Вы все еще проявляете скепсис? Попробуйте сами. Возьмите щепотку соли, положите ее на кончик языка, то есть на классическую «сладкую зону», и оцените вкус. Или возьмите щепотку сахарного песка, положите его на боковые поверхности языка и оцените вкус.

Библиография

Hänig, D.P., Zur Psychophysik des Geschmackssinnes (Engelmann, 1901).

ВОПРОС:

Может ли прослушивание громкой музыки повредить слух?

ОТВЕТ:

Будем надеяться, что вы сейчас не слушаете грохочущую музыку, читая эти строки, потому что да, громкие звуки могут повреждать слух. Звук порождается изменением давления воздуха, колебания которого (давления) приводят в колебательное движение барабанную перепонку. Люди воспринимают как звуки колебания воздуха с частотой от 20 до 20 тысяч герц. Колебания барабанной перепонки передаются на три мелкие косточки в среднем ухе (молоточек, наковальню и стремя), а косточки передают колебания к волосковым клеткам, находящимся в улитке внутреннего уха. Волоски этих клеток способны генерировать электрические сигналы, которые по слуховому нерву передаются в головной мозг.

Наши уши чрезвычайно чувствительны к громким звукам. Сильный шум может повредить и даже убить волосковые клетки. Гибель волосковых клеток означает, что информация о звуке не сможет быть передана в мозг. Согласно американским центрам контроля и предупреждения заболеваемости:

Четыре миллиона рабочих ежедневно подвергаются воздействию сильного шума на своих рабочих местах.

Десять миллионов человек в США страдают тугоухостью вследствие воздействия шума.

Каждый год двадцать два миллиона работников подвергаются воздействию потенциально опасного шума.

Интенсивность (громкость) и длительность (время) воздействия звука значительно влияют на степень поражения слуха. Например, к повреждению слуха может привести однократное воздействие звука от взрыва петарды или длительное воздействие шума интенсивного уличного движения.

Но отчаиваться все же не стоит. Предупредить нарушение слуха можно, не отказываясь от прослушивания любимой музыки. Теперь, прочтя эти строки, вы понимаете риск, связанный с громкой музыкой. Все, что вам надо сделать – это уменьшить громкость и сократить время прослушивания. Если вы пришли на концерт любимой рок-группы, то не садитесь и не становитесь около динамиков, поищите более тихое место или вставьте в уши заглушки, чтобы защитить нежные волосковые клетки. Если вы считаете, что стали хуже слышать, обратитесь к отоларингологу, который профессионально проверит ваш слух.

Библиография

Centers for Disease Control and Prevention, Noise and hearing loss prevention, January 25, 2016, accessed February 15, 2016, http://www.cdc.gov/noish/topics/noise/.

ВОПРОС:

Почему я не могу пощекотать сам себя?

ОТВЕТ:

Вы, наверное, удивитесь, узнав, что этот вопрос является серьезной научной проблемой. «Почему вы не можете пощекотать сами себя?» – так называлась научная статья, опубликованная в журнале NeuroReport. Несмотря на то, что невозможность пощекотать себя не является первоочередной медицинской проблемой, механизмы, отвечающие за этот интересный феномен, могут что-то сказать о том, как именно мы обращаем внимание на события, производимые нами самими, в сравнении с тем, как мы обращаем внимание на действия, которые производит с нами кто-то или что-то.

Ученые из университетского колледжа в Лондоне сконструировали робота с «рукой», к которой был прикреплен кусок пенопласта, которым эта механическая рука прикасалась к правой кисти испытуемых. В одном варианте опыта испытуемые левой рукой управляли движениями механической руки робота; в другом варианте робот сам манипулировал своей «рукой», прикасаясь к кисти испытуемых. Испытуемые сообщали, что, когда они сами управляли движениями железной руки, прикосновения были менее щекотливыми и менее приятными, чем если прикосновения осуществлял робот. Кроме того, если увеличивали время, в течение которого испытуемый левой рукой направлял действие механической руки, оттягивая момент прикосновения, то прикосновение казалось более щекотливым.

Эти данные позволяют предполагать, что способность предсказать природу стимула (щекочущее прикосновение) приводит к ослаблению этого ощущения. Другими словами, если вы знаете, когда и как вас будут щекотать, то вы ощутите меньшую щекотку.

Дальнейшие исследования с применением методов визуализации показали, что за такую особенность восприятия отвечает мозжечок. Активность мозжечка уменьшается, когда человек пытается пощекотать сам себя. Подобные движения, не сопровождающиеся реальным щекотанием, не изменяют активность мозжечка. Обобщая, можно сказать, что мозжечок помогает предсказать природу ощущения, основываясь на анализе движений, которые вызывают данное ощущение. Какая от этого польза? Вероятно, такая способность помогает мозгу выявлять разницу между внутренне порождаемыми ощущениями и внешне порождаемыми ощущениями.

Библиография

Blakemore, S.-J., Wolpert, D., and Frith, C., Why can’t you tickle yourself? NeuroReport, 11:11–16, 2000.

Blakemore, S.-J., Wolpert, D., and Frith, C.D., Central cancellation of self-produced tickle sensation, Nature Neuroscience, 1:635-40, 1998.