Текст книги "Здоровый и больной мозг человека"

Большая литература посвящена использованию с этой целью методов электроэнцефалографии и вызванных потенциалов в условиях непрямого контакта с мозгом, то есть при регистрации этих процессов с поверхности кожи черепа. «Взрыв» работ в этой области, показавшей типовые изменения ЭЭГ при условно-рефлекторных и психологических пробах, подчеркнул значение исследования взаимодействия биопотенциалов в разных зонах мозга для изучения межцентральных отношений. Сейчас число психофизиологических исследований, проводимых с помощью ЭЭГ, значительно уменьшилось и примат в этой проблеме в условиях непрямого контакта с мозгом отдается методу вызванных потенциалов. Исследования методом вызванных потенциалов показывают возможность оценки функционального состояния мозга, в том числе эмоционального состояния исследуемого лица, и позволяют выявлять в этих процессах отражение смысловой дифференцировки психологических тестов, а также объективно оценивать нейродинамику в зависимости от других характеристик задания. Отдавая должное и методу, и результатам, следует вновь подчеркнуть в этом случае ограничения монометодического подхода и, в частности, тогда, когда непрямой контакт с мозгом определяет одновременно свободу в выборе контингента обследуемых лиц и ограничения в тонкости получаемых результатов. Удачное выражение Прибрама – «языки мозга» – имеет не только привлекательную форму, но и глубокий внутренний смысл, далеко не полностью раскрытый в собственных работах автора.

Обобщение практически всех возможных данных регистрации физиологических процессов мозга при психологических тестах, в том числе во многих случаях при их одновременной многоканальной регистрации, показало, что значительно большее число зон мозга, чем это обнаруживается с помощью электрической стимуляции, воспроизводимо активируется при выполнении даже относительно простых видов психической деятельности.

Уже показаны общие принципы структурно-функционального обеспечения психической деятельности системой с жесткими и гибкими звеньями. При исследовании структурно-функционального и гибкими звеньями. При исследовании структурно-функционального обеспечения психической деятельности важно подчеркнуть, что звенья обеспечения этой деятельности есть и в коре, и в подкорке, причем на сегодня критерии оценки их как активационных или информационных не всегда совершенны. Структурно-функциональная организация обеспечения психической деятельности имеет типовые вариации, количественно наиболее полно представленные в работах по межполушарной асимметрии. И в то же самое время это обеспечение имеет значительные индивидуальные вариации, и – дополнительно – некоторые зоны мозга (гибкие звенья) могут включаться или не включаться в зависимости от функционального состояния структуры. Необходимо также учитывать, что в обеспечении психической деятельности всегда действуют две формально экстремальные тенденции: деятельность нестереотипная и деятельность относительно кратковременная протекают в условиях активации существенно большего числа зон, чем деятельность стандартизированная и длительно текущая. Иными словами, в физиологических исследованиях удается уловить тенденцию к минимизации территорий, участвующих в деятельности, для которой конкурирующим фактором явится новизна и динамичность деятельности.

Несомненно, важной в физиологии мозга человека является проблема того, какие физиологические перестройки отражают специфику реализуемой деятельности. Рассматривая ее, следует подчеркнуть, что, хотя в электрических и неэлектрических процессах мы чаще (или как правило) регистрируем следствие, а не причину, уже в отношении процессов, отражающихся на ЭЭГ, высказывалась и частично подтверждалась точка зрения об их управляющей роли по отношению к состоянию мозга. Наверное, в общем виде, по крайней мере в отношении электрических явлений, наиболее близким к действительности будет положение о том, что они отражают состояние мозга и оказывают на него влияние, то есть теснейшим образом связаны с динамикой этого состояния во времени и пространстве. Следовательно, в психофизиологии правомерно дальнейшее изучение тончайших нейрофизиологических коррелятов – кодов мозга. В данном случае, как и во всех предыдущих, термин «код» используется нами для обозначения нейрофизиологических коррелятов, наиболее тесно связанных с характером деятельности, а не только с функциональным состоянием мозга. Этот термин использован и для подчеркивания нового уровня изучения проблемы.

Отражение и передача сигналов в нервной системе осуществляются различными путями, причем целесообразно сегодня подчеркнуть неальтернативность различных форм кодирования. Так, изученными на простых организмах формами кодирования являются кодирование системой структур (меченые линии) и частотой импульсации. По-видимому, в представления о кодировании так называемыми мечеными линиями придется, хотят или не хотят того исследователи, придерживающиеся этой точки зрения на основе изучения наиболее простых организмов, у высокоорганизованных животных и человека включить не только генетически, но и онтогенетически сформированные, «обученные» центральные структуры, системы или центральные компоненты функциональных систем. На основе известной, не абсолютной, но все же имеющейся анатомической предопределенности, как показывают исследования, проведенные у разных лиц, звенья системы обеспечения психических функций статистически достоверно располагаются в определенных структурах. Зоны в пределах этих структур индивидуально варьируют, но аппарат не только жестких, но и гибких звеньев системы обеспечения психической деятельности, сформировавшись у данного лица, далее имеет свою достаточно определенную, привязанную к структуре географию. Кодирование частотой импульсных разрядов нервных клеток имеет существенное значение в обеспечении психической деятельности. Постстимульная гистограмма, позволяющая не только судить о связи структуры с функцией, но и обнаруживать тонко дифференцированные структурно-функциональные отношения, свидетельствует одновременно о достаточно характерных изменениях в ряде зон мозга частоты импульсации нейрона и нейронной популяции в зависимости от вида психической деятельности. Однако постстимульная гистограмма относится к тем распространенным приемам, где достоверность реакции определяется не в условиях однократного исследования, а статистической обработки, в частности накопления импульсации за 50–60 и более проб. В связи с этим важно подчеркнуть одно существенное, всем известное, но нередко как бы упускаемое положение: исследователь идет разными путями, но пользуется обычно накоплением сигнала для надежного выделения его на фоне шума. Мозг человека с легкостью проделывает эту операцию – опознает слово, расшифровывает фразы, не нуждаясь, как правило, в повторении ни элементов слова, ни всего слова, ни фразы. В исследовании этого вопроса очень перспективно оказывается применение метода разложения на компоненты – построения диаграмм рассеяния (Гоголицын, Пахомов, 1984,1985), позволяющих буквально «вскрыть» то, что кроется за постстимульной гистограммой.

Попытка исследования всего того, что происходит в коре и высших подкорковых структурах мозга в момент однократного предъявления словесных сигналов и психологических тестов на простые и более сложные (принятие решения) мыслительные операции, показывает, что имеет место: 1) активация определенных, хотя и различных в разных условиях, структур, то есть в известной мере сохраняется принцип меченых линий; 2) изменение частоты импульсных разрядов нейронов, то есть действует принцип частотного кодирования. Кроме этих двух факторов происходит: 3) перестройка структуры импульсного потока, по-видимому, отражающая прежде всего перестройку взаимодействия между нейронами рабочего ансамбля нейронов, и 4) перестройка взаимодействия звеньев мозговых систем обеспечения психических функций. Все эти процессы возможны при определенном общем (и местном) функциональном состоянии мозга. Различия групповых последовательностей разрядов в фоне и в момент теста характеризуются увеличением их количества, появлением сообществ этих последовательностей соответственно фазам теста в одной и, что очень важно, в нескольких зонах мозга, являющихся звеньями мозговых систем обеспечения психических функций.

В связи с этими данными важно, по-видимому, подчеркнуть, что проведенные исследования еще раз показали общность принципа работы и макро– и микроуровня мозга. Так же как и на макроуровне (система), на микроуровне (популяция, ансамбль) в процессе деятельности развиваются связанные со структурой пространственно-временны�е перестройки активности ее элементов. То, что мы наблюдаем в структурах высшей интеграции, есть в первую очередь проявление участия в деятельности уже онтогенетически обученного мозга, местные процессы в звеньях мозговых систем. Говоря о роли структуры, необходимо учитывать не только физиологические, но и все еще трудно доступные для динамического изучения биохимические и молекулярно-биологические изменения в ней.

Весь опыт наших и других исследований показывает, что в обеспечении психической деятельности проблема взаимодействия между различными зонами мозга должна рассматриваться как одна из тех, решение которых имеет значение и само по себе, и для правильной оценки всего запаса знаний о структурно-функциональной и тонкой нейрофизиологической организации мозга.

В идейном плане в этой проблеме есть уже некоторый актив. Так, выдвинуто представление о динамическом пейсмекере и возможной иерархической организации обеспечения психической деятельности (Бехтерева, 1980б). Предполагается, как указывалось выше, что описанные пространственно-временны�е перестройки взаимодействия между нейронами являются прежде всего местными феноменами, местными оперативными единицами, а взаимодействие между структурами осуществляется на другой основе.

В чем сложность проблемы? Исследования показывают, что если в обеспечении психической деятельности принимает участие и не весь мозг (а и такого рода гипотезы еще бытуют), то количество зон, включающихся во время решения даже относительно простых задач, все же очень велико. В этих условиях необходима не только передача сигнала, а динамическое взаимодействие различных зон мозга, в каждой из которых по отношению к другой и другим происходят местные, преимущественно различные и лишь частично сходные перестройки, причем в микроинтервалы времени. При этом следует учитывать, что при реализации психической деятельности, хотя она происходит на основе базиса памяти, все же по сравнению с другими видами деятельности, как правило, относительно менее используются стереотипные, трафаретные решения, в которых структурно-функциональная основа может быть достаточно строго заданной и реализация деятельности может идти на основе фиксированного анатомического пути (меченой линии). Если представить себе, что количество участвующих в сложной нестереотипной деятельности зон в мозгу может быть порядка (именно порядка!) 10 000, вся система очень динамична не только во времени, но и в пространстве, то вполне понятно, что с помощью всех известных в физиологии форм взаимодействия такая задача вряд ли может легко решаться. Не случайно некоторые исследователи ищут для объяснения такого взаимодействия и другие принципы, например «тоннельный эффект», срочное появление временных электрических контактов, подобно тому, что в отношении ганглиев наблюдал О. С. Сотников (1985), и т. п.

Традиционные физиологические пути изучения взаимодействия зон мозга известны. Исследование корреляций биоэлектрических процессов при реализации психической деятельности человека подтвердило значение фактора взаимодействия близлежащих и дистантно расположенных зон мозга. В настоящее время в технических решениях исследователей, прошедших через своего рода пик точности, наметились как будто некоторые уступки точности. Речь идет об одном из последних методических предложений Герштейна (Gerstein et al., 1978) о приеме исследования совпадения разрядов нейронов в разных зонах мозга в микроинтервале времени. Использование такого метода как будто дает интересные результаты. Так, в частности, была показана возможность выделять сигналы по смысловым характеристикам на основе пространственного фактора.

Накопление существенно новых данных в физиологии мозга человека, как указывалось, в значительной мере обусловлено возможностями прямого контакта с мозгом. Справедливости ради следует сказать, однако, что исследования живого мозга человека, несмотря на их огромный интерес, не всегда могут быть осуществлены из-за сложностей самого разного порядка. В связи с этим, несмотря на огромное количество различных нейрохирургических и в том числе стереотаксических операций (а их число в мире уже много десятков тысяч!), количество направленных психофизиологических исследований все еще относительно невелико. С другой стороны, отдельные физиологические исследования, проводимые у больного человека без учета медико-этических ограничений, подверглись справедливой критике и на сегодня прекращены. Речь идет об очень скрупулезных, тщательных исследованиях Сем-Якобсена, не сумевшего доказать, что его исследования вписывались в комплекс необходимых лечебно-диагностических мероприятий. Отсюда ясно, что и безусловно недостаточная, и неоправданно избыточная активность физиологов в изучении мозга человека равно обедняет в конечном счете и теорию физиологии мозга человека, и возможности расширения обоснованного лечения нервных и психических заболеваний.

Клинико-физиологические симбиозы должны не только расширяться, но и обязательно регламентироваться. Ни одно сколько-нибудь спорное по своим последствиям для больного вмешательство – а это, в частности, электрические воздействия и само введение дополнительных, не оправданных лечебно-диагностическими задачами электродов, – не должно проводиться в интересах Науки. И в то же самое время при перенесении центра тяжести физиологических исследований на соответствующую организацию работы (в частности, ее адекватную стандартизацию) и анализ данных видно, что эта область, безусловно, таит в себе поистине огромные перспективы. Следует подчеркнуть, что именно организация физиологических исследований позволила предложить существенно но вые, щадящие методы лечения длительно текущих болезней нервной системы. Это – точечная электрическая стимуляция, формирование так называемых артифициальных стабильных функциональных связей, применение воздействий, аналогичных собственным защитным механизмам мозга, предложение новых стереотаксических мишеней. Эти методы дают известные основания думать и о возможных новых перспективах в лечении психических болезней.

Исследование мозгового обеспечения психических функций уже сегодня и, безусловно, завтра – это не только прямой инструментальный контакт с мозгом, но и контакт с ним новых биологически активных веществ. Речь идет в данном случае прежде всего о нейропептидах и их возможной роли в физиологии психических явлений. Сближение представлений о нервных и гуморальных влияниях, наметившееся в конце 20-х годов работами Шарера (Scharer, 1928), показавшего секреторную активность гипоталамуса, сейчас является одной из наиболее горячих точек науки. Нейроэндокринология и ее производные научные ветви по праву выходят на передовые позиции не только в понимании механизмов мозга, но и в воздействии на них. Как видно из обзоров проблемы, представленных И. П. Ашмариным (1984), Р. Гюлемином (Guillemm, 1982), Д. Кригером (Krieger, 1983) и другими авторами, быстро накапливаются сведения о том, что гипоталамические гормоны могут влиять на поведение прямо, независимо от их гипофизотропного эффекта, причем такая же двойная роль показана в отношении некоторых пептидных гормонов гипофизарного и периферического происхождения. Пептиды, являющиеся нейрорегуляторами, модуляторами деятельности нервной системы, объединяются в класс нейропептидов. Их находят в синаптосомальных фракциях, они обнаруживаются в области рецепторов. Нейропептиды вовлечены в реализацию различных поведенческих процессов. Некоторые пептиды прямо и избирательно влияют на пищевое и сексуальное поведение. Другие нейропептиды действуют опосредованно, через базисные процессы, определяющие возможность реализации и характер протекания поведенческих реакций. Они влияют на способность воспринимать раздражители внешней среды, различные стороны памяти (консолидацию, удержание в памяти, считывание).

Нейрогормоны—нейропептиды—нейромедиаторы все более используются при изучении физиологии поведения. Эта цепочка может лечь в основу и нового этапа психофизиологии и прежде всего в изучение памяти, внимания и эмоций. Сегодня уже неправомерно рассматривать в общем виде и реализацию условных рефлексов без привлечения сведений о влиянии на эти процессы нейропептидов.

Уже получены результаты о возможности переноса устойчивого патологического состояния от пораженного животного к интактному, от человека – к животному (Вартанян, Балабанов, 1978). В процессе изучения механизмов памяти было получено много интересных фактов, причем некоторые из них опровергались последующими. Они связаны с именами Мак-Коннела (McConnell et al., 1959), Хидена (Hyden, 1959), Унгара (Ungar et al., 1972; Ungar, 1977), И. П. Ашмарина (1975, 1976), Ю. С. Бородкина (1976). Как известно, Унгар (Ungar et al., 1972) показал возможность переноса от одного животного к другому боязни темноты или, точнее, предрасположенности к ней. Он назвал вещество, обусловливающее это состояние, скотофобином, но не смог убедить многих коллег и в возможности переноса чувства боязни темноты, и в существовании скотофобина.

Применив новый методический подход, Г. А. Вартанян (см.: Вартанян, Пирогов, 1987) вновь показал возможность переноса состояния, переноса памяти о болезни предположительно с помощью видонеспецифических пептидов. Эти и другие работы привели к созданию представлений о химической асимметрии мозга. Интересно, что на этом новом витке спирали в развитии физиологии психического новую жизнь обретают слова И. М. Сеченова о возможности изучения психических процессов в эксперименте на животных. Молекулярно-биологический уровень или фаза – это возможность экспериментально-клинического развития физиологии мозга человека.

Развитие биохимии нервной системы увеличит возможности не только изучения какого-то конкретного процесса, но и обогатит знания о механизмах мозга в целом. Открывающиеся в перспективе возможности полного непрерывного физиологобиохимического исследования механизмов мозга неизбежно поставят перед нейрофизиологией новые вопросы и укажут новые пути решения многих ее нерешенных вопросов. Если сегодняшний уровень нейрофизиологии в значительной мере связан с хирургическими и фармакологическими доступами к мозгу, спектром методических подходов и возможностями технических решений, то завтрашний – это все более прочный контакт с биохимией и молекулярной биологией, естественно, при сохранении в силе всего достигнутого и достигаемого сегодня.

Эти перспективы вполне реальны, прежде всего, на основе так называемой неинвазивной техники, нередко противопоставляемой инвазивной (Ingvar, 1983). Ядерно-магниторезонансная и позитронно-эмиссионная томографии позволяют, особенно при их техническом совершенствовании, получать сведения о биохимических перестройках в мозгу в покое, при изменении физиологических состояний, при реализации различных видов деятельности, и в том числе деятельности мыслительной, и процессов памяти. Позитронно-эмиссионная томография, дающая, казалось бы, выигрыш в величине спектра исследуемой мозговой биохимической динамики, уступает ядерно-магниторезонансной томографии – и безусловно – инвазивной технике (и прежде всего – вживленным электродам) в отношении пространственного разрешения. Внедрение в клиническую практику и в возможности дальнейшего изучения мозга функциональной томографии открывает огромные дальнейшие возможности изучения живого мозга человека. Результаты этого этапа развития науки трудно переоценить. Однако следует подчеркнуть, что наиболее полноценные знания о механизмах мозга человека могут быть получены при интеграции физиологических и биохимических данных, результатов, достигнутых при использовании неинвазивных и инвазивных приемов.