Изследвания, проведени през последните години в Института за човешкия мозък на Руската академия на науките, позволиха да се определи кои области на мозъка са отговорни за разбирането на различните характеристики на речта, възприемана от човек: за граматика, синтаксис, правопис, и други.

Областта, отговорна за определяне на граматическите характеристики на думата

Активна зона, когато е необходима краткосрочна памет

Зони на речеви двигателни умения

Цветни зони за предварителна обработка

Зони, участващи в обработката на синтактичната структура на изреченията

Правописна зона

Област, участваща в съзнателната и неволна обработка на значението на думите

Региони, които вероятно управляват потискането на обработката на речевите характеристики при задачата за обработка на физическите характеристики на думата, като например цвят

Човечеството започна да изследва мозъка и да мисли за неговата цел много преди появата на науката в съвременна форма. Археологическите находки разказват, че през 3000-2000 г. пр. н. е. хората вече активно практикували краниотомия – очевидно като начин за предотвратяване на главоболие, епилепсия и психични разстройства. Древногръцките лекари и анатоми Херофил и Еразистрат не само наричат ​​мозъка център на нервната система, но също така вярват, че интелигентността „произхожда“ от малкия мозък. През Средновековието италианският хирург Мондино де Луци предполага, че мозъкът се състои от три секции – или „везикули“: предната е отговорна за чувствата, средната за въображението, а задната съхранява спомените.

Не само учените са допринесли за този процес. През 1848 г. американският строител Финиъс Гейдж, докато работи по полагането на железницата, получава ужасно нараняване: метален щифт влезе в черепа му под очната кухина и излезе на границата на челната и теменната кост. Мъжът обаче живял сравнително добре повече от десет години. Вярно е, че познати твърдят, че в резултат на инцидента той се е променил - например, той изглежда е станал по-избухлив. И въпреки че в тази история има много празни места, по едно време тя предизвика разгорещена дискусия за функциите на различни мозъчни региони.

В днешно време изучаването на мозъка е предмет на не един, а много клонове на науката. Невробиологията се занимава с въпроси, свързани с работата на рецепторите. Неврофизиология - особености на протичането на физиологичните процеси в мозъка. Психофизиология - съотношението на мозъка и психиката. Неврофармакология - влиянието на лекарствата върху нервната система, включително мозъка. Има дори сравнително младо направление - невроикономика: изучава процесите на избор и вземане на решения. По-фундаменталните когнитивни невронауки се фокусират върху изследванията различни видовевъзприятие, комплекс мисловни процесии свързани явления, които се отнасят до речта, слушането на музика, гледането на филми и др.

Защо се прави това?

Логично е да се предположи, че всеки орган от човешкото тяло се изследва преди всичко, за да се научи как да се лекува ефективно, ако е необходимо. Но мозъкът е твърде сложна и интересна система, за да бъде ограничена до утилитарен подход. В университетите по света има стотици лаборатории, които изучават напълно различни аспекти на мозъчната дейност. Някои се фокусират върху специфични видове психични разстройства, като шизофрения. Други са в сън. Третият е емоционален. Трети искат да разберат какво се случва с мозъка, когато човек изпитва стрес или пие алкохол: това се прави, наред с други неща, от Психофизиологичната лаборатория на Института по психология на Руската академия на науките.

akindo/gettyimages.com

Резултатът от подобно изследване не винаги се превръща в метод за решаване на определен проблем, свързан с мозъчната дейност. Невролозите често получават информация, която най-вече ни помага да разберем по-добре спецификата на взаимоотношенията между хората и да разберем, например, на какво основание подреждаме другите към „нас“ и „те“. Какво да правим с това знание по-нататък, как да го приложим на практика е добър въпрос.

От друга страна, експериментите със „стандартен“ човешки мозък и натуралистични (естествени) стимули дават на учените шанс да разберат защо мозъкът на някого работи по различен начин. Университетът Аалто във Финландия експериментира с хора със синдрома на Аспергер. По правило тази особеност на развитието силно засяга емоционалните функции, способността за социално взаимодействие. Експериментите показват, че в един "обикновен" човек, когато гледа как общуват другите хора, има високо нивосинхронизация в сетивните зони на мозъка, в областите, участващи в обработката на социалната информация и процесите на формиране на емоции. А при човек със синдром на Аспергер тази синхронизация е много по-слабо изразена. Учените се надяват в крайна сметка да разберат как да помогнат на онези, на които първоначално им е по-трудно да се адаптират в обществото.

Има лаборатории, които се занимават както с приложни, така и с фундаментални изследвания. През 2012 г. учени от Еврейския университет в Йерусалим създадоха устройство, което позволява на слепите хора да "виждат" със слуха си. Състои се от очила и малка камера, която записва визуална информация, а специална програма я преобразува в звукови сигнали. Така човек, лишен от зрение, може да разпознае близките предмети от бита, други хора и дори големи букви. В същото време разработчиците на устройството откриха, че в мозъка на някой, който се научава да „вижда“ с помощта на слуха, се активират същите потоци като тези на някой, който вижда. традиционен начин- очи. Така научният свят е изправен пред един фундаментално важен, фундаментален проблем: наистина ли зрителната кора на мозъка отговаря за зрението в обичайния смисъл? И какво изобщо е зрението?

Предполага се също, че един от резултатите от строго, многостранно изследване на мозъка ще бъде възможността за създаване на изкуствен интелект. През 2005 г. стартира известният многомилиарден проект Blue Brain, чиято цел е да се направи компютърен модел на човешкия мозък и да се симулира съзнанието. Засега нещата все още са там и много представители на научния свят са доста скептични, дори и само защото не знаем какво точно е съзнанието. Освен това има технически ограничения: за да се симулира мозъкът на котка на най-основно ниво, беше необходим един от най-големите суперкомпютри в света. Човешкият мозък, разбира се, е много по-сложен.

Методи и експерименти

Настоящите методи за изследване на мозъка могат да бъдат класирани въз основа на два критерия. Първата е честотата на премахване на информация: тя варира от милисекунда до няколко секунди. Втората е пространствената разделителна способност: колко детайлно можем да видим самия мозък. Така че електроенцефалографията е в състояние да събира данни с много висока честота. Но fMRI (функционален магнитен резонанс) ви позволява да покриете квадратни милиметри от мозъка, а това е доста, тъй като в един квадратен милиметър има около 100 000 неврона.

akindo/gettyimages.com

Има още магнитна енцефалография, позитронно-емисионна томография, транскраниална магнитна стимулация. Методите обикновено се подобряват към неинвазивност: искаме да научим колкото е възможно повече за мозъка на жив човек с минимални последици за неговото здраве и психологическо състояние. В същото време именно с появата на fMRI учените започнаха да изучават буквално всеки аспект на мозъчната дейност подред. Можем да приемем почти всеки тип поведение и да сме сигурни, че има лаборатория в света, която го изучава с помощта на fMRI.

За да разберете как учените правят това, можете да използвате примера на най-основния експеримент. Да кажем, че искаме да знаем дали мозъчната дейност на човек се различава, когато гледа лицата на други хора и къщи. Подбрани са много снимки с изображение на различни къщи и различни лица. Те се разбъркват и редът им е произволен. Необходимо е да няма шаблони в последователността: ако, например, след три къщи винаги се появява лице, възниква въпросът за надеждността на резултатите от експеримента.

Преди да поставите обекта във fMRI скенера, отстранете всички метални бижута и ги предупредете да не сгъват ръцете си в пръстен. По време на сканирането се наблюдава бърза промяна в магнитното поле, което, според законите на физиката, индуцира електрически ток в затворен контур. Усещанията не са смъртно неприятни, но тези, които са го опитали, обикновено не искат да го повторят. В продължение на тридесет до четиридесет минути човек лежи в скенера и гледа изображения на къщи и лица, които се появяват на екрана. Важно е той да не заспива в процеса: преминаването през такива експерименти често е доста скучно. Но те предлагат награда - да речем, няколко безплатни билета за кино.

Тук свършва повече или по-малко интересната част и започва трудната и неблагодарна част: ученият ще трябва да обработи получената информация чрез различни статистически методи, за да може резултатът да бъде форматиран в статия и публикуван в научно списание. Основната уловка тук е, че има няколко десетки хиляди начини за комбиниране на различни етапи на трансформация на данни, така че не е толкова трудно да се постигне фалшиво положителен резултат.

akindo/gettyimages.com

През 2009 г. в Сан Франциско се провежда експеримент, който по-късно става легендарен. Учените поставиха мъртва атлантическа сьомга в fMRI скенер и й показаха снимки на хора в различни социални ситуации. При изчисляването на данните се оказа, че мозъкът на сьомгата не реагира просто на стимули: рибите изпитват емоции. Разбира се, мъртвата сьомга всъщност не е способна на емпатия, но поради грешката - или така наречения статистически шум, който възниква при анализ на данните, събрани с помощта на fMRI, можем да получим значителен ефект. Който търси винаги ще намери.

Доскоро проблемът се влошаваше от факта, че западните списания приемаха статии, които основно описват само положителни резултати от експерименти. Ако хипотезата на лабораторията не беше потвърдена, получените данни действително отлетяха в кофата за боклук. Сега си представете: сто лаборатории поставят един и същ експеримент. Чисто статистически, пет от тях могат да получат положителни резултати. Ще бъде публикувана статия, написана от представители на такава лаборатория, дори ако останалите 95 експеримента са показали отрицателен резултат. За борба с подобни изкривявания сега се появи важен вариант: сега проучването може да бъде пререгистрирано с гаранция за публикуване, независимо от резултата - основното е всичко да се прави точно по план.

Спецификата на работата на един учен е, че той трябва да знае много – дори и само в рамките на своята област. Въпреки това, колкото повече знаете, толкова повече се съмнявате. И толкова по-голяма е вероятността рано или късно да срещнете нещо, което коренно противоречи на вашите вярвания. Ето защо, когато общуват с медиите, учените почти никога не използват думата „недвусмислено“. Вместо това те казват: „най-вероятно“, „вероятно“, „можем да гадаем“.

За журналисти и читатели подобни формулировки звучат, меко казано, не особено примамливо. Човешката психика е устроена по такъв начин, че той иска да знае от какво точно е изградено тялото му – включително мозъка. Вероятностите или не го интересуват, или предизвикват безпокойство. Освен това много хора обикновено не четат новините извън заглавието. В резултат на това информацията за най-новите научни изследвания често достига до нас в изкривена форма, също защото медиите се стремят да съберат повече гледания, но се страхуват да изплашат публиката с твърде неясни формулировки.

През 2007 г. в руските медии премина вълна от бележки за учени от Лондонския университетски колеж, които откриха, че алкохолът подобрява мозъчната функция. При по-внимателно изследване се оказа, че тъй като алкохолът подобрява притока на кръв към мозъка, което от своя страна наистина корелира с подобреното умствено представяне, може да има положителен ефект, но Отрицателни последициот прекомерно пиене явно ще го превъзхожда.

Преди няколко години западната преса широко отрази проекта No More Woof, чиито създатели предложиха да се използва инструмент, базиран на електроенцефалография, за да се четат мислите на кучета и да се „превеждат“ на човешки език. Но, първо, ЕЕГ далеч не е най-точният метод за събиране на данни. Второ, как можем да разберем как трябва да се предават мислите на кучетата с помощта на английската реч? Трето, няма проучвания, които да доказват, че всички животни, включително хората и кучетата, говорят на различни диалекти на един глобален език. Но медиите скандираха: ура, най-после ще се научим да разбираме нашите Шариков и Бобик!

akindo/gettyimages.com

Второ, пазете се от категорични твърдения. Например, ако материалът казва, че учените са открили „любовна зона“ в мозъка, имайте предвид, че една от съвременните тенденции е мозъкът да се изучава не като конструктор, съставен от напълно автономни елементи, а като сложна мрежа. . Да, и „любов“ е твърде двусмислено понятие, за да се извлече някаква универсална дефиниция за него.

Трето, обърнете внимание на източника. Журналистите често се позовават не на оригиналната статия в научно списание, а на публикация в друг интернет портал за новини или дори блог. За любознателния ум подобна препратка трябва да изглежда неубедителна.

Четвърто, задайте въпрос на Интернет: „Кои са всички тези хора?“. Под етикета „учени“ в медиите, в медиите могат да се появят както истински служители на известни лаборатории, така и любители ентусиасти, които събират пари за своето „революционно“ откритие с помощта на платформи за краудфандинг.

Петонамери оригинала. От абстрактно ( обобщениесъщност на статията) често е ясно какво точно са доказали учените и по какви методи. Да, абонаментът за много списания е платен. Но има сайтове PubMed и Google Scholar, които ви позволяват да търсите в текстовете на научни публикации.

Противно на стереотипите, науката не може да ни даде 100% гаранция за нищо. Не може да отдели истината от всичко останало с дебела, незаличима линия. Но може да се доближи максимално до истината чрез много повтарящи се експерименти, провеждани в различни части на земното кълбо, резултатите от които постепенно ще се сближат в една точка. Относно. С определена вероятност.

Мозък срещу мозък - кой печели?

Проблемът с изучаването на човешкия мозък, връзката между мозъка и психиката, е един от най-вълнуващите проблеми, които някога са възниквали в науката. За първи път целта е да се познае нещо, равно по сложност на самия инструмент за познание. В крайна сметка всичко, което е изследвано досега – атомът, галактиката и мозъкът на животно – е било по-просто от човешкия мозък. От философска гледна точка не е известно дали решението на този проблем е възможно по принцип. В крайна сметка, освен инструментите и методите, нашият човешки мозък остава основното средство за разбиране на мозъка. Обикновено устройство, което изучава някакво явление или обект, е по-сложно от този обект, в този случай се опитваме да действаме наравно – мозък срещу мозък.
Огромността на задачата привлече много велики умове: Хипократ, Аристотел, Декарт и много други говореха за принципите на мозъка.
През миналия век са открити областите на мозъка, отговорни за говора – по името на откривателите се наричат ​​областите на Брока и Вернике. Истинското научно изследване на мозъка обаче започва с работата на нашия брилянтен сънародник И. М. Сеченов. Следва - В. М. Бехтерев, И. П. Павлов ... Тук ще спра да изброявам имената, тъй като през ХХ век има много изключителни изследователи на мозъка и опасността да изпуснете някого е твърде голяма (особено от живите, не дай Боже). Направени са големи открития, но възможностите на тогавашните методи за изследване на човешките функции са много ограничени: психологически тестове, клинични наблюдения, а от тридесетте години и електроенцефалограмата. Това е като да се опитваш да разбереш как работи телевизора чрез бръмченето на лампи и трансформатори или температурата на кутията, или да се опитваш да разбереш ролята на съставните му блокове въз основа на това какво се случва с телевизора, ако този блок е счупен.
Въпреки това структурата на мозъка, неговата морфология вече са проучени доста добре. Но идеите за функционирането на отделните нервни клетки бяха много схематични. По този начин липсваха пълни познания за градивните елементи, които изграждат мозъка, и необходимите инструменти за тяхното изследване.

Два пробива в изследванията на човешкия мозък

Всъщност първият пробив в познанието за човешкия мозък е свързан с използването на метода на дългосрочно и краткосрочно имплантирани електроди за диагностика и лечение на пациенти. В същото време учените започнаха да разбират как работи отделен неврон, как информацията се предава от неврон на неврон и по протежение на нерва. Академик Н. П. Бехтерева и нейните колеги първи работят у нас в условия на пряк контакт с човешкия мозък.
Така бяха получени данни за живота на отделни области на мозъка, за съотношението на най-важните му участъци - кората и подкората и много други. Мозъкът обаче се състои от десетки милиарди неврони и с помощта на електроди могат да се наблюдават само десетки и дори тогава често падат не онези клетки, които са необходими за изследване, а тези, които са до терапевтичния електрод. в полезрението на изследователите.
Междувременно светът преживяваше технологична революция. Новите изчислителни възможности направиха възможно изучаването на висшите мозъчни функции да се изведе на ново ниво с помощта на електроенцефалография и предизвикани потенциали. Появиха се и нови методи за „поглеждане вътре” в мозъка: магнитоенцефалография, функционален магнитен резонанс и позитронно-емисионна томография. Всичко това създаде основата за нов пробив. Това наистина се случи в средата на осемдесетте.
По това време научният интерес и възможността за неговото задоволяване съвпадат. Следователно Widsch, Конгресът на САЩ обяви деветдесетте години за десетилетие на изследване на човешкия мозък. Тази инициатива бързо стана международна. Сега по целия свят стотици от най-добрите лаборатории работят върху изследването на човешкия мозък.
Трябва да кажа, че по това време във висшите ни ешелони на властта имаше много умни хора, които подкрепяха държавата. Затова и у нас разбраха необходимостта от изследване на човешкия мозък и предложиха на базата на екип, създаден и ръководен от акад. Бехтерева, да организирам научен център за изследване на мозъка - Института за човешкия мозък на Русия. академия на науките.
Основното направление на дейността на института е фундаментално изследване на организацията на човешкия мозък и неговите сложни психични функции – реч, емоции, внимание, памет. Но не само. В същото време учените трябва да търсят методи за лечение на пациенти, при които тези важни функции са нарушени. Комбинацията от фундаментални изследвания и практическа работа с пациенти беше един от основните принципи на института, разработен от неговия научен ръководител Наталия Петровна Бехтерева.
Недопустимо е да се експериментира върху хора. Следователно повечето изследвания на мозъка се правят върху животни. Има обаче явления, които могат да бъдат изследвани само при хора. Например, сега млад служител на моята лаборатория защитава дисертация за обработката на речта, нейния правопис и синтаксис в различни мозъчни структури. Съгласете се, че е трудно да се учи на плъх. Институтът е специално фокусиран върху изследването на това, което не може да бъде изследвано при животните. Провеждаме психофизиологични изследвания върху доброволци, използвайки т. нар. неинвазивна техника, без да „влизаме” в мозъка и без да причиняваме на човек особени неудобства. Така се извършват например томографски изследвания или мозъчно картографиране с помощта на електроенцефалография.
Но се случва болест или злополука да „поставят експеримент“ върху човешкия мозък – например речта или паметта на пациента са нарушени. В тази ситуация е възможно и необходимо да се изследват онези области на мозъка, чиято работа е нарушена. Или, напротив, част от мозъка е загубена или повредена в пациента и на учените се дава възможност да проучат какви „задължения“ мозъкът не може да изпълнява с такова нарушение.
Но простото наблюдение на такива пациенти е меко казано неетично и нашият институт не само преглежда пациенти с различни мозъчни травми, но и им помага, включително с помощта на най-новите методи за лечение, разработени от нашите служители. За целта институтът разполага с клиника със 160 легла. Две задачи - изследване и лечение - са неразривно свързани в работата на нашите служители.
Имаме отлични висококвалифицирани лекари и медицински сестри. Без това не може – все пак ние сме в челните редици на науката и е необходима най-висока квалификация за прилагане на нови методи. Почти всяка лаборатория на института е затворена за отделенията на клиниката и това е ключът към непрекъснатата поява на нови подходи. Освен стандартните методи на лечение извършваме хирургично лечение на епилепсия и паркинсонизъм, психохирургични операции, лечение на мозъчна тъкан с магнитна стимулация, лечение на афазия с електростимулация и много други. В клиниката има тежко болни пациенти, а понякога е възможно
помагайте им в случаи, които се смятаха за безнадеждни. Разбира се, това не винаги е възможно. Като цяло, когато чуете някакви неограничени гаранции при лечението на хората, това поражда много сериозни съмнения.

Делнични дни и най-хубавите часове на лабораториите

Всяка лаборатория има свои собствени постижения. Например, лабораторията, ръководена от професор В. А. Илюхина, се развива в областта на неврофизиологията на функционалните състояния на мозъка.
Какво е? Ще се опитам да обясня с прост пример. Всеки знае, че една и съща фраза понякога се възприема от човек по диаметрално противоположни начини, в зависимост от състоянието, в което се намира: болен или здрав, развълнуван или спокоен. Това е подобно на това как една и съща нота, взета например от орган, има различен тембър в зависимост от регистъра. Нашият мозък и тяло са най-сложната многорегистрова система, където ролята на регистъра играе човешкото състояние. Можем да кажем, че цялата гама от взаимоотношения между човека и околната среда се определя от неговото функционално състояние. Той определя както възможността за "отказ" на оператора на контролния панел на най-сложната машина, така и реакцията на пациента към приеманите лекарства.
В лабораторията на професор Илюхина се изучават функционалните състояния, както и от какви параметри се определят, как тези параметри и самите състояния зависят от регулаторните системи на тялото, как външните и вътрешните влияния променят състоянията, понякога причинявайки заболяване, и как от своя страна състоянията на мозъка и тялото влияят върху хода на заболяването и ефекта на лекарствата. С помощта на получените резултати е възможно да се направи правилният избор между алтернативни начини на лечение. Извършва се и определяне на адаптивните способности на човек: колко стабилен ще бъде той при някакъв терапевтичен ефект, стрес.
Лабораторията по невроимунология се занимава с много важна задача. Нарушенията на имунорегулацията често водят до тежки мозъчни заболявания. Това състояние трябва да се диагностицира и лекува - имунокорекция. Типичен пример за невроимунно заболяване е множествена склероза, който се изучава в института от лабораторията под ръководството на професор И. Д. Столяров. Неотдавна той се присъедини към борда на Европейския комитет за изследване и лечение на множествена склероза.
През ХХ век човекът започна активно да променя света около себе си, празнувайки победата над природата, но се оказа, че е твърде рано за празнуване: в същото време проблемите, създадени от самия човек, т.нар. -изработени, се обострят. Живеем под въздействието на магнитни полета, от светлината на мигащи газови лампи, гледаме компютърен дисплей с часове, говорим по мобилен телефон ... Всичко това далеч не е безразлично за човешкото тяло: например е добре известно, че мигащата светлина може да причини епилептичен припадък. Можете да премахнете увреждането на мозъка с много прости мерки - затворете едното око. За да намалите драстично „увреждащия ефект“ на радиотелефона (между другото, все още не е категорично доказано), можете просто да промените неговия дизайн, така че антената да е насочена надолу и мозъкът да не се облъчва. Тези изследвания се извършват от лаборатория, ръководена от доктора на медицинските науки Е. Б. Лисков. Например, той и неговите сътрудници са показали, че излагането на променливо магнитно поле се отразява неблагоприятно на процеса на обучение.
На ниво клетки работата на мозъка е свързана с химичните трансформации на различни вещества, следователно резултатите, получени в лабораторията по молекулярна невробиология, ръководена от професор С. А. Дамбинова, са важни за нас. Служителите на тази лаборатория разработват нови методи за диагностициране на мозъчни заболявания, търсят химикали с протеинова природа, които могат да нормализират нарушенията на мозъчната тъкан при паркинсонизъм, епилепсия, наркомания и алкохолизъм. Оказа се, че употребата на наркотици и алкохол води до разрушаване на нервните клетки. Техните фрагменти, попадайки в кръвния поток, предизвикват имунната система да произвежда така наречените "автоантитела". "Автоантитела" остават в кръвта за дълго време, дори и при хора, които са спрели употребата на наркотици. Това е вид телесна памет, която съхранява информация за употребата на наркотици. Ако измерите количеството автоантитела към специфични фрагменти от нервни клетки в кръвта на човек, можете да поставите диагноза „пристрастяване към наркотици“ дори няколко години след като човекът е спрял да употребява наркотици.

Възможно ли е да се "превъзпитат" нервните клетки?

Едно от най-модерните направления в работата на института е стереотаксисът. то медицинска технология, което осигурява възможност за нискотравматичен, щадящ, целенасочен достъп до дълбоките структури на мозъка и дозирано въздействие върху тях. Това е неврохирургията на бъдещето. Вместо „отворени” неврохирургични интервенции, когато се извършва голяма трепанация за достигане до мозъка, се предлагат нискотравматични, щадящи ефекти върху мозъка.
В развитите страни, предимно в САЩ, клиничният стереотаксис зае достойното си място в неврохирургията. Около 300 неврохирурзи, членове на Американското стереотаксично общество, работят в тази област днес в Съединените щати. Основата на стереотаксиса е математиката и прецизните инструменти, които осигуряват целенасочено потапяне в мозъка фини инструменти. Те ви позволяват да "погледнете" в мозъка на жив човек. В този случай се използват позитронно-емисионна томография, ядрено-магнитен резонанс и компютърна рентгенова томография. „Стереотаксисът е мярка за методологическата зрялост на неврохирургията“ – мнението на покойния неврохирург Л. В. Абраков. За стереотаксичния метод на лечение е много важно да се знае ролята на отделните „точки“ в човешкия мозък, да се разбере тяхното взаимодействие, да се знае къде и какво точно трябва да се промени в мозъка за лечение на определено заболяване.
Институтът разполага с лаборатория по стереотаксични методи, която се ръководи от А. Д. Аничков, доктор на медицинските науки, лауреат на Държавната награда на СССР. По същество това е водещият стереотаксичен център в Русия. Тук се роди най-модерното направление - компютърно стереотаксис със софтуерна и математическа поддръжка, което се осъществява на електронен компютър. Преди нашите разработки стереотаксичните изчисления се извършваха ръчно от неврохирурзи по време на операция, но сега сме разработили десетки стереотаксични устройства; някои са клинично тествани и са в състояние да решат най-сложните проблеми. Съвместно с колеги от ЦНИИ „Електроприбор“ беше създадена компютъризирана стереотаксична система, която за първи път се произвежда в Русия, която превъзхожда подобни чуждестранни модели по редица ключови показатели. Както каза неизвестен автор, „най-накрая плахите лъчи на цивилизацията осветиха нашите тъмни пещери“.
В нашия институт стереотаксисът се използва при лечение на пациенти, страдащи от двигателни нарушения (паркинсонизъм, болест на Паркинсон, хорея на Хънтингтън и други), епилепсия, неконтролируема болка (в частност синдром на фантомна болка) и някои психични разстройства. Освен това стереотаксисът се използва за изясняване на диагнозата и лечението на някои мозъчни тумори, за лечение на хематоми, абсцеси и мозъчни кисти. Стереотаксичните интервенции (както всички други неврохирургични интервенции) се предлагат на пациента само ако са изчерпани всички възможности за медикаментозно лечение и самото заболяване застрашава здравето на пациента или го инвалидизира, прави го асоциален. Всички операции се извършват само със съгласието на пациента и неговите близки, след консултация със специалисти в различни области.
Има два вида стереотаксис. Първият, нефункционален, се използва, когато има някакъв вид органична лезия в дълбините на мозъка, като тумор. Ако се отстрани по конвенционална технология, ще трябва да засегне здравите структури на мозъка, които изпълняват важни функции, и пациентът може случайно да бъде наранен, понякога дори несъвместим с живота. Да приемем, че туморът е ясно видим с помощта на магнитен резонанс и позитронно-емисионен томограф. След това можете да изчислите неговите координати и да въведете радиоактивни вещества с помощта на нискотравматична тънка сонда, която ще изгори тумора и ще се разпадне за кратко време. Увреждането по време на преминаване през мозъчната тъкан е минимално и туморът ще бъде унищожен. Вече направихме няколко такива операции, бивши пациенти са още живи, въпреки че с традиционните методи на лечение нямаха надежда.
Същността на този метод е, че премахваме „дефекта“, който ясно виждаме. Основната задача е да решите как да стигнете до него, кой път да изберете, за да не докосвате важни зони, кой метод за отстраняване на "дефекта" да изберете.
Принципно различна е ситуацията с „функционалния“ стереотаксис, който се използва и при лечението на психични заболявания. Причината за заболяването често е, че една малка група нервни клетки или няколко такива групи не работят правилно. Те или не отделят необходимите вещества, или отделят твърде много от тях. Клетките могат да бъдат патологично възбудени и след това да стимулират "лошата" активност на други, здрави клетки. Тези „загубени“ клетки трябва да бъдат намерени и или унищожени, или изолирани, или „превъзпитани“ с помощта на електрическа стимулация. В такава ситуация е невъзможно да се "вижда" засегнатата област. Трябва да го изчислим чисто теоретично, както астрономите изчислиха орбитата на Нептун.
Именно тук фундаменталните познания за принципите на мозъка, за взаимодействието на неговите части, за функционалната роля на всяка част от мозъка са особено важни за нас. Използваме резултатите от стереотаксичната неврология, ново направление, разработено в института от покойния професор В. М. Смирнов. Стереотаксичната неврология е "най-високият пилотаж", но именно по този път е необходимо да се търси възможността за лечение на много сериозни заболявания, включително и психични.
Резултатите от нашите изследвания и данни от други лаборатории показват, че практически всяка, дори много сложна, умствена дейност на мозъка се осигурява от система, разпределена в пространството и променлива във времето, състояща се от връзки с различна степен на твърдост. Ясно е, че е много трудно да се намесва в работата на такава система. Въпреки това, сега знаем как да го направим: например, можем да създадем нов център за реч, който да замени унищожения от травма.
В този случай се получава своеобразно "превъзпитание" на нервните клетки. Факт е, че има нервни клетки, които са готови за работа от раждането си, но има и други, които са „образовани“ в процеса на човешкото развитие. Научавайки се да изпълняват някои задачи, те забравят други, но не завинаги. Дори след като са преминали „специализация”, те по принцип могат да се заемат с изпълнението на някои други задачи, могат да работят по различен начин. Затова можете да опитате да ги принудите да поемат работата на изгубените нервни клетки, да ги заменят.
Невроните на мозъка работят като корабна команда: единият е добър в навигацията на кораба, другият е добър в стрелбата, третият е в готвенето. Но дори стрела може да бъде научена да готви борш, а коката да се насочва към пистолет. Просто трябва да им обясните как се прави. По принцип това е естествен механизъм: ако се получи мозъчна травма при дете, неговите нервни клетки спонтанно се „преучат“. При възрастни за "преобучение" на клетките трябва да се използват специални методи.
Това правят изследователите – опитват се да стимулират някои нервни клетки да вършат работата на други, които вече не могат да бъдат възстановени. Вече са постигнати добри резултати в тази посока:
например, някои пациенти с увредена зона на Брока, която е отговорна за формирането на речта, успяха да се научат да говорят отново.
Друг пример е терапевтичният ефект от психохирургичните операции, насочени към „изключване“ на структурите на мозъчната област, наречена лимбична система. При различни заболявания в различни области на мозъка възниква поток от патологични импулси, които циркулират по нервните пътища. Тези импулси се появяват в резултат на повишена активност на мозъчните зони и този механизъм води до редица хронични заболявания на нервната система, като паркинсонизъм, епилепсия и обсесивно-компулсивни разстройства. Пътищата, по които преминава циркулацията на патологични импулси, трябва да се намерят и „изключват“ възможно най-пестеливо.
През последните години са извършени много стотици (особено в САЩ) стереотаксични психохирургични интервенции за лечение на пациенти, страдащи от определени психични разстройства (предимно обсесивно-компулсивни разстройства), за които нехирургичните методи на лечение се оказват неефективни. Според някои нарколози наркотичната зависимост също може да се разглежда като вид на този вид разстройство, поради което при неуспех на медикаментозното лечение може да се препоръча стереотаксична интервенция.

Детектор за грешки

Много важно направление в работата на института е изучаването на висшите мозъчни функции: внимание, памет, мислене, реч, емоции. С тези проблеми се занимават няколко лаборатории, включително ръководената от мен, лабораторията на акад. Н. П. Бехтерева и лабораторията на доктора по биология Ю. Д. Кропотов.
Функциите на мозъка, присъщи само на хората, се изследват с помощта на различни подходи: използва се „нормална“ електроенцефалограма, но на ново ниво на мозъчно картографиране, изследване на предизвикани потенциали, регистриране на тези процеси заедно с импулсната активност на невроните в директен контакт с мозъчната тъкан - за тази позитронно-емисионна томография се използват имплантирани електроди и оборудване.
Работата на акад. Н. П. Бехтерева в тази област беше широко отразена в научната и научно-популярната преса. Тя започна систематично изследване на психичните процеси в мозъка в момент, когато повечето учени смятаха, че това е почти непознаваемо, въпрос на далечно бъдеще. Добре е, че поне в науката истината не зависи от позицията на мнозинството. Много от тези, които отрекоха възможността за подобни проучвания, сега ги смятат за приоритет.
В рамките на тази статия можем да споменем само най-интересните резултати, например детектора за грешки. Всеки от нас е изпитал работата си. Представете си, че сте напуснали къщата и вече на улицата започва да ви измъчва странно чувство - нещо не е наред. Връщаш се - ти си, забравил си да загасиш лампата в банята. Това означава, че сте забравили да извършите обичайното, стереотипно действие - да завъртите ключа и този пропуск автоматично включи контролния механизъм в мозъка. Този механизъм е открит в средата на шейсетте години от Н. П. Бехтерева и нейните сътрудници. Въпреки факта, че резултатите бяха публикувани в научни списания, включително и в чуждестранни, сега те са „преоткрити“ на Запад от хора, които познават работата на нашите учени, но не се пренебрегват да заимстват директно от тях. Изчезването на велика сила доведе и до факта, че има повече случаи на пряко плагиатство в науката.
Откриването на грешки също може да се превърне в болест, когато този механизъм работи повече от необходимото и на човек винаги му се струва, че е забравил нещо.
Най-общо казано, процесът на задействане на емоции на мозъчно ниво също ни е ясен днес. Защо единият се справя с тях, а другият - „мивки“, не може да избяга
от порочен кръг от същия тип преживявания? Оказа се, че при „стабилен“ човек промените в метаболизма в мозъка, свързани например със скръбта, задължително се компенсират от промени в метаболизма в други структури, насочени в друга посока. При "нестабилен" човек тази компенсация е нарушена.

Кой отговаря за граматиката?

Много важна област на работа е така нареченото микрокартографиране на мозъка. В нашето съвместно изследване са открити дори механизми като детектора за граматична коректност на смислена фраза. Например "синя панделка" и "синя панделка". Смисълът е ясен и в двата случая. Но има една „малка, но горда“ група неврони, които „набъбват“, когато граматиката е нарушена и сигнализират за това на мозъка. Защо е необходимо това? Вероятно тогава разбирането на речта често идва преди всичко чрез анализа на граматиката (припомнете си „мрачната куздра“ на академик Щерба). Ако нещо не е наред с граматиката, пристига сигнал - необходимо е да се извърши допълнителен анализ.
Открити микрозони на мозъка, които са отговорни за сметката, за разликата между конкретни и абстрактни думи. Показани са разликите в работата на невроните във възприемането на думата на родния език (чаша), квази-думата на родния език (chokhna) и думата на чужд език (vaht - време на азербайджански).
Невроните на кората и дълбоките структури на мозъка участват в тази дейност по различни начини. В дълбоките структури се наблюдава главно увеличаване на честотата на електрическите разряди, което не е много „обвързано“ с нито една конкретна зона. Тези неврони като че ли решават всеки проблем с целия свят. Съвсем различна картина в кората на главния мозък. Един неврон сякаш казва:
„Хайде, момчета, млъкнете, това е моя работа и ще го направя сам. Всъщност за всички неврони, с изключение на някои, честотата на импулсите намалява, докато за „избраните“ се увеличава.
Благодарение на техниката на позитронно-емисионната томография (или накратко PET), стана възможно да се изследват едновременно в детайли всички области на мозъка, отговорни за сложните "човешки" функции. Същността на метода е, че малко количество изотоп се въвежда в вещество, участващо в химичните трансформации в мозъчните клетки, и след това наблюдаваме как се променя разпределението на това вещество в областта на мозъка, която ни интересува. Ако потокът от глюкоза с радиоактивен етикет се увеличи към тази област, това означава, че метаболизмът се е увеличил, което показва повишена работа на нервните клетки в тази част на мозъка.
Сега си представете, че човек изпълнява някаква сложна задача, която изисква от него да познава правилата на правописа или логическото мислене. В същото време неговите нервни клетки работят най-активно в областта на мозъка, която е „отговорна“ за тези умения. Укрепваща работа
нервните клетки могат да бъдат регистрирани с помощта на PET чрез увеличаване на притока на кръв в активираната зона. Така беше възможно да се определи кои области на мозъка са „отговорни“ за синтаксиса, правописа, значението на речта и за решаването на други проблеми. Известни са например зони, които се активират при представяне на думи, без значение дали трябва да бъдат прочетени или не. Има и зони, които се активират да „не правят нищо“, когато например човек слуша история, но не я чува, следвайки нещо друго.

Какво е внимание?

Също толкова важно е да разберете как вниманието „работи“ в човек. И моята лаборатория, и лабораторията на Ю. Д. Кропотов се занимават с този проблем в нашия институт. Изследванията се извършват съвместно с екип от учени, водени от финландския професор Р. Наатанен, който открива така наречения механизъм на неволно внимание. За да разберем какво въпросният, представете си ситуацията: ловец се промъква през гората, проследявайки плячка. Но самият той е плячка за хищен звяр, който не забелязва, защото е настроен само да търси елен или заек. И изведнъж произволно пукане в храстите, може би не особено забележимо на фона на чуруликане на птици и шума на поток, моментално превключва вниманието му, дава сигнал: „Наблизо има опасност“. Механизмът на неволното внимание се е формирал в човек в древни времена като защитен механизъм, но все още работи: например шофьор кара кола, слуша радио, чува виковете на деца, които играят на улицата, възприема всичко звуците на заобикалящия го свят, вниманието му се разсейва и изведнъж тих ударен мотор моментално превключва вниманието му към колата - той разбира, че нещо не е наред с двигателя (между другото, това явление е подобно на детектор за грешки) .
Това превключване на вниманието работи за всеки човек. Открихме зони, които се активират върху PET по време на действието на този механизъм, а Ю. Д. Кропотов го изследва по метода на имплантирани електроди. Понякога в най-трудната научна работа има забавни епизоди. Така беше, когато свършихме тази работа набързо преди един много важен и престижен симпозиум. Ю. Д. Кропотов и аз отидохме на симпозиума, за да направим презентации и едва там с изненада и „чувство на дълбоко удовлетворение“ неочаквано разбрахме, че активирането на невроните се случва в същите зони. Да, понякога двамата седнали един до друг трябва да отидат в друга държава, за да си поговорят.
Ако механизмите на неволно внимание са нарушени, тогава можем да говорим за болестта. Лабораторията на Кропотов изследва деца с т. нар. хиперактивност с дефицит на вниманието. Това са трудни деца, по-често момчета, които не могат да се концентрират върху урока, често им се карат у дома и в училище, но всъщност имат нужда
да бъдат лекувани, защото някои от специфичните механизми на мозъка са нарушени. Доскоро това явление не се смяташе за болест и най-добрият методза борба с него се считаха за „силови“ методи. Сега можем не само да дефинираме това заболяване, но и да предложим методи за лечение на деца с дефицит на внимание.
Искам обаче да разстроя някои млади читатели. Не всяка шега е свързана с това заболяване, а след това ... "силовите" методи са оправдани.
Освен неволното внимание има и избирателно внимание. Това е така нареченото "внимание на рецепцията", когато всички наоколо говорят наведнъж, а вие само следвате събеседника, без да обръщате внимание на безинтересното бърборене на съседа ви отдясно. По време на експеримента на субекта се разказват истории: в едното ухо - едното, в другото - другото. Проследяваме реакцията на историята в дясното ухо, след това в лявото и виждаме на екрана как се променя радикално активирането на мозъчните региони. В същото време, активирането на нервните клетки за анамнеза в дясното ухо е много по-малко - защото повечето хора вземат телефонната слушалка в дясната си ръка и я прилагат към дясното си ухо. По-лесно им е да следят историята в дясното ухо, трябва да се напрягат по-малко, мозъкът е по-малко възбуден.

Тайните на мозъка все още чакат в своите крила

Често забравяме очевидното: човек е не само мозък, но и тяло. Невъзможно е да се разбере как работи мозъкът, без да се вземе предвид богатството на взаимодействието на мозъчните системи с различни системи на тялото. Понякога това е очевидно – например отделянето на адреналин в кръвта кара мозъка да премине към но
режим на работа. AT здраво тяло- здравият ум е свързан с взаимодействието на тялото и мозъка. Тук обаче не всичко е ясно. Изучаването на това взаимодействие все още чака своите изследователи.
Днес можем да кажем, че имаме добра представа как работи една нервна клетка. Много бели петна са изчезнали на картата на мозъка, идентифицирани са областите, отговорни за умствените функции. Но между клетката и областта на мозъка има друго, много важно ниво - съвкупността от нервни клетки, ансамбъла от неврони. Тук все още има много несигурност. С помощта на PET можем да проследим кои области на мозъка са „включени“ при изпълнение на определени задачи, но какво се случва вътре в тези области, какви сигнали нервните клетки изпращат една на друга, в каква последователност, как взаимодействат помежду си - за сега ще говорим за това малко знаем. Въпреки че има известен напредък в тази посока.
По-рано се смяташе, че мозъкът е разделен на ясно разграничени зони, всяка от които е „отговорна“ за своята функция: това е зоната на огъване на малкия пръст, а това е зоната на любовта към родителите. Тези заключения се основават на прости наблюдения: ако дадена област е повредена, тогава нейната функция също е нарушена. С течение на времето стана ясно, че все по-трудно:
невроните в рамките на различни зони взаимодействат един с друг по много сложен начин и е невъзможно да се извърши ясно „свързване“ на функция с регион на мозъка навсякъде по отношение на осигуряването на по-високи функции. Можем само да кажем, че тази област е свързана с речта, с паметта, с емоциите. И да кажем, че този невронен ансамбъл на мозъка (не парче, а широко разпространена мрежа) и само той е отговорен за възприемането на буквите, и то този - думи и изречения, все още не е възможно. Това е задачата на бъдещето.
Работата на мозъка за осигуряване на по-високи видове умствена дейност е подобна на светкавицата на поздрав: отначало виждаме много светлини, а след това те започват да угасват и отново светват, намигвайки си, остават някои парчета тъмно, други мигат. Също така, сигналът за възбуждане се изпраща до определена област на мозъка, но активността на нервните клетки в него е подчинена на свои специални ритми, собствена йерархия. Във връзка с тези характеристики, унищожаването на някои нервни клетки може да бъде непоправима загуба за мозъка, докато други могат да заменят съседните "преобучени" неврони. Всеки неврон може да се разглежда само в рамките на цялото натрупване на нервни клетки. Според мен сега основната задача е да дешифрираме нервния код, тоест да разберем как конкретно са осигурени висшите функции на мозъка. Най-вероятно това може да стане чрез изследване на взаимодействието на мозъчните елементи, чрез разбиране как отделните неврони се комбинират в структура, а структурата - в система и в цял мозък. Това е основната задача на следващия век. Въпреки че все още има нещо останало за двадесети.

Възможно ли е да се "превъзпитат" нервните клетки?
Едно от най-модерните направления в работата на института е стереотаксисът. Това е медицинска технология, която осигурява възможност за нискотравматичен, щадящ, целенасочен достъп до дълбоките структури на мозъка и дозирано въздействие върху тях. Това е неврохирургията на бъдещето. Вместо „отворени” неврохирургични интервенции, когато се извършва голяма трепанация за достигане до мозъка, се предлагат нискотравматични, щадящи ефекти върху мозъка.

В развитите страни, предимно в САЩ, клиничният стереотаксис зае достойното си място в неврохирургията. Около 300 неврохирурзи, членове на Американското стереотаксично общество, работят в тази област днес в Съединените щати. Основата на стереотаксиса е математиката и прецизните инструменти, които осигуряват целенасочено потапяне в мозъка на фините инструменти. Те ви позволяват да "погледнете" в мозъка на жив човек. В този случай се използват позитронно-емисионна томография, ядрено-магнитен резонанс и компютърна рентгенова томография. „Стереотаксисът е мярка за методологическата зрялост на неврохирургията“ – мнението на покойния неврохирург Л. В. Абраков. За стереотаксичния метод на лечение е много важно да се знае ролята на отделните „точки“ в човешкия мозък, да се разбере тяхното взаимодействие, да се знае къде и какво точно трябва да се промени в мозъка за лечение на определено заболяване.

Институтът разполага с лаборатория по стереотаксични методи, която се ръководи от А. Д. Аничков, доктор на медицинските науки, лауреат на Държавната награда на СССР. По същество това е водещият стереотаксичен център в Русия. Тук се роди най-модерното направление - компютърно стереотаксис със софтуерна и математическа поддръжка, което се осъществява на електронен компютър. Преди нашите разработки стереотаксичните изчисления се извършваха ръчно от неврохирурзи по време на операция, но сега сме разработили десетки стереотаксични устройства; някои са клинично тествани и са в състояние да решат най-сложните проблеми. Съвместно с колеги от ЦНИИ "Електроприбор" е създадена и за първи път в Русия се произвежда масово компютъризирана стереотаксична система, която превъзхожда подобни чуждестранни модели по редица ключови показатели. Както каза неизвестен автор, „най-накрая плахите лъчи на цивилизацията осветиха нашите тъмни пещери“.

В нашия институт стереотаксисът се използва при лечение на пациенти, страдащи от двигателни нарушения (паркинсонизъм, болест на Паркинсон, хорея на Хънтингтън и други), епилепсия, неконтролируема болка (в частност синдром на фантомна болка) и някои психични разстройства. Освен това стереотаксисът се използва за изясняване на диагнозата и лечението на някои мозъчни тумори, за лечение на хематоми, абсцеси и мозъчни кисти. Стереотаксичните интервенции (както всички други неврохирургични интервенции) се предлагат на пациента само ако са изчерпани всички възможности за медикаментозно лечение и самото заболяване застрашава здравето на пациента или го инвалидизира, прави го асоциален. Всички операции се извършват само със съгласието на пациента и неговите близки, след консултация със специалисти в различни области.

Има два вида стереотаксис. Първият, нефункционален, се използва, когато има някакъв вид органична лезия в дълбините на мозъка, като тумор. Ако се отстрани по конвенционална технология, ще трябва да засегне здравите структури на мозъка, които изпълняват важни функции, и пациентът може случайно да бъде наранен, понякога дори несъвместим с живота. Да приемем, че туморът е ясно видим с помощта на магнитен резонанс и позитронно-емисионен томограф. След това можете да изчислите неговите координати и да въведете радиоактивни вещества с помощта на нискотравматична тънка сонда, която ще изгори тумора и ще се разпадне за кратко време. Увреждането по време на преминаване през мозъчната тъкан е минимално и туморът ще бъде унищожен. Вече направихме няколко такива операции, бивши пациенти са още живи, въпреки че с традиционните методи на лечение нямаха надежда.

Същността на този метод е, че премахваме "дефекта", който ясно виждаме. Основната задача е да решите как да стигнете до него, кой път да изберете, за да не докосвате важни зони, кой метод за отстраняване на "дефекта" да изберете.

Принципно различна е ситуацията с "функционалния" стереотаксис, който се използва и при лечението на психични заболявания. Причината за заболяването често е, че една малка група нервни клетки или няколко такива групи не работят правилно. Те или не отделят необходимите вещества, или отделят твърде много от тях. Клетките могат да бъдат патологично възбудени и след това да стимулират "лошата" активност на други, здрави клетки. Тези „загубени“ клетки трябва да бъдат намерени и или унищожени, или изолирани, или „превъзпитани“ с помощта на електрическа стимулация. В такава ситуация е невъзможно да се "вижда" засегнатата област. Трябва да го изчислим чисто теоретично, както астрономите изчислиха орбитата на Нептун.

Именно тук фундаменталните познания за принципите на мозъка, за взаимодействието на неговите части, за функционалната роля на всяка част от мозъка са особено важни за нас. Използваме резултатите от стереотаксичната неврология, ново направление, разработено в института от покойния професор В. М. Смирнов. Стереотаксичната неврология е "най-високото ниво", но именно по този път трябва да се търси възможността за лечение на много сериозни заболявания, включително и психични.

Резултатите от нашите изследвания и данни от други лаборатории показват, че практически всяка, дори много сложна, умствена дейност на мозъка се осигурява от система, разпределена в пространството и променлива във времето, състояща се от връзки с различна степен на твърдост. Ясно е, че е много трудно да се намесва в работата на такава система. Въпреки това сега знаем как да го направим: например можем да създадем нов център за реч, който да замени този, който е бил унищожен по време на нараняване.

В този случай се получава своеобразно "превъзпитание" на нервните клетки. Факт е, че има нервни клетки, които са готови за своята работа от раждането си, но има и други, които се „възпитават” в процеса на човешкото развитие. Научавайки се да изпълняват някои задачи, те забравят други, но не завинаги. Дори след като са преминали "специализация", те по принцип са в състояние да поемат изпълнението на някои други задачи, могат да работят по различен начин. Затова можете да опитате да ги принудите да поемат работата на изгубените нервни клетки, да ги заменят.

Невроните на мозъка работят като корабна команда: единият е добър в навигацията на кораба, другият е добър в стрелбата, третият е в готвенето. Но дори стрела може да бъде научена да готви борш, а коката да се насочва към пистолет. Просто трябва да им обясните как се прави. По принцип това е естествен механизъм: ако се получи мозъчна травма при дете, неговите нервни клетки спонтанно се „преучат“. При възрастни за "преобучение" на клетките трябва да се използват специални методи.

Това правят изследователите – опитват се да стимулират някои нервни клетки да вършат работата на други, които вече не могат да бъдат възстановени. Вече са получени добри резултати в тази посока: например някои пациенти с увредена зона на Брока, която отговаря за формирането на речта, са научени да говорят отново.

Друг пример е терапевтичният ефект от психохирургичните операции, насочени към „изключване“ на структурите на мозъчната област, наречена лимбична система. При различни заболявания в различни области на мозъка, потокът от патологични импулси, които циркулират по нервните пътища. Тези импулси се появяват в резултат на повишена активност на мозъчните зони и този механизъм води до редица хронични заболявания на нервната система, като паркинсонизъм, епилепсия и обсесивно-компулсивни разстройства. Пътищата, по които преминава циркулацията на патологични импулси, трябва да се намерят и „изключват“ възможно най-пестеливо.

През последните години са извършени много стотици (особено в САЩ) стереотаксични психохирургични интервенции за лечение на пациенти, страдащи от определени психични разстройства (предимно обсесивно-компулсивни разстройства), за които нехирургичните методи на лечение се оказват неефективни. Според някои нарколози наркотичната зависимост също може да се разглежда като вид на този вид разстройство, поради което при неуспех на медикаментозното лечение може да се препоръча стереотаксична интервенция.

Детектор за грешки
Много важно направление в работата на института е изучаването на висшите мозъчни функции: внимание, памет, мислене, реч, емоции. С тези проблеми се занимават няколко лаборатории, включително ръководената от мен, лабораторията на акад. Н. П. Бехтерева и лабораторията на доктора по биология Ю. Д. Кропотов.

Функциите на мозъка, присъщи само на хората, се изследват с помощта на различни подходи: използва се "нормална" електроенцефалограма, но на ново ниво на мозъчно картографиране, изследване на предизвикани потенциали, регистриране на тези процеси заедно с импулсната активност на невроните в директен контакт с мозъчната тъкан - за тази позитронно-емисионна томография се използват имплантирани електроди и оборудване.

Работата на акад. Н. П. Бехтерева в тази област беше широко отразена в научната и научно-популярната преса. Тя започна систематично изследване на психичните процеси в мозъка в момент, когато повечето учени смятаха, че това е почти непознаваемо, въпрос на далечно бъдеще. Добре е, че поне в науката истината не зависи от позицията на мнозинството. Много от тези, които отрекоха възможността за подобни проучвания, сега ги смятат за приоритет.

В рамките на тази статия можем да споменем само най-интересните резултати, като детектора за грешки. Всеки от нас е изпитал работата си. Представете си, че сте напуснали къщата и вече на улицата започва да ви измъчва странно чувство - нещо не е наред. Връщаш се - ти си, забравил си да загасиш лампата в банята. Това означава, че сте забравили да извършите обичайното, стереотипно действие - да завъртите ключа и този пропуск автоматично включи контролния механизъм в мозъка. Този механизъм е открит в средата на шейсетте години от Н. П. Бехтерева и нейните сътрудници. Въпреки факта, че резултатите бяха публикувани в научни списания, включително и в чуждестранни, сега те са „преоткрити“ на Запад от хора, които познават работата на нашите учени, но не се пренебрегват да заимстват директно от тях. Изчезването на велика сила доведе и до факта, че има повече случаи на пряко плагиатство в науката.

Кой отговаря за граматиката?
Много важна област на работа е така нареченото микрокартографиране на мозъка. В нашето съвместно изследване са открити дори механизми като детектора за граматична коректност на смислена фраза. Например "синя панделка" и "синя панделка". Смисълът е ясен и в двата случая. Но има една „малка, но горда“ група неврони, които „набъбват“, когато граматиката е нарушена и сигнализират за това на мозъка. Защо е необходимо това? Вероятно разбирането на речта често идва преди всичко чрез анализ на граматиката (спомнете си „мрачната куздра“ на акад. Щерба). Ако нещо не е наред с граматиката, пристига сигнал - необходимо е да се извърши допълнителен анализ.

Открити микрозони на мозъка, които са отговорни за сметката, за разликата между конкретни и абстрактни думи. Показани са разликите в работата на невроните във възприемането на думата на родния език (чаша), квази-думата на родния език (chokhna) и думата на чужд език (vaht - време на азербайджански).

Невроните на кората и дълбоките структури на мозъка участват в тази дейност по различни начини. В дълбоките структури се наблюдава главно увеличаване на честотата на електрическите разряди, което не е много "обвързано" с определена зона. Тези неврони като че ли решават всеки проблем с целия свят. Съвсем различна картина в кората на главния мозък. Един неврон сякаш казва: „Хайде, момчета, млъкнете, това е моя работа и аз ще го направя сам“. Всъщност за всички неврони, с изключение на някои, честотата на импулсите намалява, докато за "избраните" се увеличава.

Благодарение на техниката на позитронно-емисионната томография (или накратко PET), стана възможно да се изследват едновременно в детайли всички области на мозъка, отговорни за сложните "човешки" функции. Същността на метода е, че малко количество изотоп се въвежда в вещество, участващо в химичните трансформации в мозъчните клетки, и след това наблюдаваме как се променя разпределението на това вещество в областта на мозъка, която ни интересува. Ако потокът от глюкоза с радиоактивен етикет се увеличи към тази област, това означава, че метаболизмът се е увеличил, което показва повишена работа на нервните клетки в тази част на мозъка.

Сега си представете, че човек изпълнява някаква сложна задача, която изисква от него да познава правилата на правописа или логическото мислене. В същото време нервните клетки работят най-активно в областта на мозъка, която е „отговорна“ за тези умения. Укрепването на работата на нервните клетки може да се регистрира с помощта на PET чрез увеличаване на притока на кръв в активираната зона. Така беше възможно да се определи кои области на мозъка са "отговорни" за синтаксиса, правописа, значението на речта и за решаването на други проблеми. Известни са например зони, които се активират при представяне на думи, без значение дали трябва да бъдат прочетени или не. Има и зони, които се активират да „не правят нищо“, когато например човек слуша история, но не я чува, следвайки нещо друго.

Какво е внимание?

Също толкова важно е да се разбере как вниманието "работи" в човек. И моята лаборатория, и лабораторията на Ю. Д. Кропотов се занимават с този проблем в нашия институт. Изследванията се извършват съвместно с екип от учени, водени от финландския професор Р. Наатанен, който открива т.нар. механизъм за неволно внимание. За да разберете за какво говорим, представете си ситуацията: ловец се промъква през гората, дебнейки плячка. Но самият той е плячка за хищен звяр, който не забелязва, защото е настроен само да търси елен или заек. И изведнъж произволно пукане в храстите, може би не особено забележимо на фона на чуруликане на птици и шума на поток, моментално превключва вниманието му, дава сигнал: „Опасността е близо“. Механизмът на неволното внимание се е формирал в човек в древни времена като защитен механизъм, но все още работи: например шофьор кара кола, слуша радио, чува виковете на деца, които играят на улицата, възприема всичко звуците на заобикалящия го свят, вниманието му се разсейва и изведнъж тих ударен мотор моментално превключва вниманието му към колата - той разбира, че нещо не е наред с двигателя (между другото, това явление е подобно на детектор за грешки) .

Това превключване на вниманието работи за всеки човек. Открихме зони, които се активират върху PET по време на действието на този механизъм, а Ю. Д. Кропотов го изследва по метода на имплантирани електроди.
Понякога в най-трудната научна работа има забавни епизоди. Така беше, когато свършихме тази работа набързо преди един много важен и престижен симпозиум. Ю. Д. Кропотов и аз отидохме на симпозиума, за да направим презентации и чак там, с изненада и „чувство на дълбоко задоволство“, изведнъж установихме, че активирането на невроните се случва в същите зони. Да, понякога двамата седнали един до друг трябва да отидат в друга държава, за да си поговорят.

Ако механизмите на неволно внимание са нарушени, тогава можем да говорим за болестта. Лабораторията на Кропотов изследва деца с т. нар. хиперактивност с дефицит на вниманието. Това са трудни деца, по-често момчета, които не могат да се концентрират върху урока, често им се карат вкъщи и в училище, но всъщност трябва да се лекуват, защото в тях са нарушени някои мозъчни механизми. Доскоро това явление не се смяташе за болест, а „силовите“ методи се смятаха за най-добрия метод за справяне с него. Сега можем не само да дефинираме това заболяване, но и да предложим методи за лечение на деца с дефицит на внимание.
Искам обаче да разстроя някои млади читатели. Не всяка шега е свързана с това заболяване, а след това ... "силовите" методи са оправдани.

В допълнение към неволното внимание има и избирателно. Това е така нареченото "внимание на рецепцията", когато всички наоколо говорят наведнъж, а вие само следвате събеседника, без да обръщате внимание на безинтересното бърборене на съседа ви отдясно. По време на експеримента на субекта се разказват истории: в едното ухо - едното, в другото - другото. Проследяваме реакцията на историята в дясното ухо, след това в лявото и виждаме на екрана как се променя радикално активирането на мозъчните региони. В същото време, активирането на нервните клетки за анамнеза в дясното ухо е много по-малко - защото повечето хора вземат телефонната слушалка в дясната си ръка и я прилагат към дясното си ухо. По-лесно им е да следят историята в дясното ухо, трябва да се напрягат по-малко, мозъкът е по-малко възбуден.

Тайните на мозъка все още чакат в своите крила

Често забравяме очевидното: човек е не само мозък, но и тяло. Невъзможно е да се разбере как работи мозъкът, без да се вземе предвид богатството на взаимодействието на мозъчните системи с различни системи на тялото. Понякога това е очевидно – например отделянето на адреналин в кръвния поток кара мозъка да премине към нов режим на работа. Здравият дух в здраво тяло е свързан с взаимодействието на тялото и мозъка. Тук обаче не всичко е ясно. Изучаването на това взаимодействие все още чака своите изследователи.

Днес можем да кажем, че имаме добра представа как работи една нервна клетка. Много бели петна са изчезнали на картата на мозъка, идентифицирани са областите, отговорни за умствените функции. Но между клетката и областта на мозъка има друго, много важно ниво - съвкупността от нервни клетки, ансамбъла от неврони. Тук все още има много несигурност. С помощта на PET можем да проследим кои области на мозъка са "включени" при изпълнение на определени задачи, но какво се случва вътре в тези области, какви сигнали нервните клетки изпращат една на друга, в каква последователност, как взаимодействат помежду си - за сега ще говорим за това малко знаем. Въпреки че има известен напредък в тази посока.

По-рано се смяташе, че мозъкът е разделен на ясно разграничени зони, всяка от които е "отговорна" за своята функция: това е зоната на огъване на малкия пръст, а това е зоната на любовта към родителите. Тези заключения се основават на прости наблюдения: ако дадена област е повредена, тогава нейната функция също е нарушена. С течение на времето стана ясно, че всичко е по-сложно: невроните в различни зони взаимодействат един с друг по много сложен начин и е невъзможно да се извърши ясно „свързване“ на функция с мозъчен регион навсякъде по отношение на осигуряването на по-високи функции. Можем само да кажем, че тази област е свързана с речта, с паметта, с емоциите. И да кажем, че този невронен ансамбъл на мозъка (не парче, а широко разпространена мрежа) и само той е отговорен за възприемането на буквите, и то този - думи и изречения, все още не е възможно. Това е задачата на бъдещето.

Работата на мозъка за осигуряване на по-високи видове умствена дейност е подобна на светкавицата на поздрав: отначало виждаме много светлини, а след това те започват да угасват и отново светват, намигвайки си, остават някои парчета тъмно, други мигат. Също така, сигналът за възбуждане се изпраща до определена област на мозъка, но активността на нервните клетки в него е подчинена на свои специални ритми, собствена йерархия. Във връзка с тези характеристики, унищожаването на някои нервни клетки може да бъде непоправима загуба за мозъка, докато други могат да заменят съседните "преобучени" неврони. Всеки неврон може да се разглежда само в рамките на цялото натрупване на нервни клетки. Според мен сега основната задача е да дешифрираме нервния код, тоест да разберем как конкретно са осигурени висшите функции на мозъка. Най-вероятно това може да стане чрез изследване на взаимодействието на мозъчните елементи, чрез разбиране как отделните неврони се комбинират в структура, а структурата - в система и в цял мозък. Това е основната задача на следващия век. Въпреки че все още има нещо останало за двадесети.