Istraživanje provedeno posljednjih godina na Institutu za ljudski mozak Ruske akademije nauka omogućilo je utvrđivanje koja su područja mozga odgovorna za razumijevanje različitih karakteristika govora koje osoba opaža: za gramatiku, sintaksu, pravopis , i drugi.

Područje odgovorno za definiranje gramatičkih karakteristika riječi

Zona aktivna kada trebate koristiti kratkotrajnu memoriju

Govorne motoričke zone

Primarne zone za obradu boje

Zone uključene u obradu sintaksičke strukture rečenica

Pravopisna zona

Područje uključeno u svjesnu i nehotičnu obradu značenja riječi

Područja koja vjerojatno kontroliraju suzbijanje obrade govornih značajki u zadatku obrade fizičkog obilježja riječi, na primjer, boja

Čovječanstvo je počelo proučavati mozak i razmišljati o njegovoj svrsi mnogo prije pojave nauke u moderna forma... Arheološka otkrića kažu da su ljudi od 3000. do 2000. godine prije nove ere već aktivno vježbali kraniotomiju - najvjerovatnije, kao način prevencije glavobolje, epilepsije i mentalnih poremećaja. Drevni grčki liječnici i anatomi Herophilus i Erasistratus ne samo da su mozak nazivali centrom nervnog sistema, već su vjerovali i da inteligencija "potječe" iz malog mozga. U srednjem vijeku, talijanski hirurg Mondino de Luzzi sugerirao je da se mozak sastoji od tri dijela - ili "mjehurića": sprijeda je odgovoran za osjećaje, sredina za maštu, a straga pohranjuje uspomene.

Naučnici nisu bili jedini koji su doprinijeli ovom procesu. 1848. godine američki graditelj Phineas Gage, dok je radio na izgradnji željezničke pruge, zadobio je strašnu povredu: metalna igla ušla mu je u lubanju ispod očne duplje i izašla - na granici čeone i tjemene kosti. Međutim, čovjek je nakon toga živio relativno dobro više od deset godina. Istina, poznanici su tvrdili da se kao rezultat incidenta promijenio - na primjer, činilo se da je postao više raspoložen. I premda u ovoj priči ima mnogo bijelih mrlja, jedno je vrijeme izazvala žustru raspravu o funkcijama različitih područja mozga.

U današnje vrijeme proučavanje mozga nije domena jedne, već mnogih grana nauke. Neurobiologija se bavi pitanjima vezanim za rad receptora. Neurofiziologija - osobine toka fizioloških procesa u mozgu. Psihofiziologija - odnos između mozga i psihe. Neurofarmakologija - utjecaj lijekova na živčani sistem, uključujući mozak. Postoji čak i relativno mlad pravac - neuroekonomija: on proučava procese izbora i donošenja odluka. Osnovnija kognitivna neuroznanost fokusira se na istraživanje različite vrste percepcija, teška misaoni procesi i srodne pojave koje se odnose na govor, slušanje muzike, gledanje filmova itd.

Zašto se to radi?

Logično je pretpostaviti da se bilo koji organ ljudskog tijela ispituje prije svega kako bi se naučilo kako se efikasno liječi ako je potrebno. Ali mozak je sistem suviše složen i zanimljiv da bi se ograničio na utilitarni pristup. Postoje stotine laboratorija na univerzitetima širom svijeta koji proučavaju potpuno različite aspekte moždane aktivnosti. Neki se fokusiraju na određene vrste mentalnih poremećaja, poput šizofrenije. Drugi su u snu. Treći su na emocijama. Drugi žele saznati šta se događa s mozgom kada osoba doživi stres ili pije alkohol: to, između ostalog, radi laboratorija za psihofiziologiju Instituta za psihologiju Ruske akademije nauka.

akindo / gettyimages.com

Rezultat takvih istraživanja nije uvijek metoda za rješavanje određenog problema vezanog za moždane aktivnosti. Neuroznanstvenici često dobijaju informacije koje nam uglavnom pomažu da bolje razumijemo specifičnosti odnosa među ljudima i da na primjer otkrijemo na osnovu čega ljude oko sebe svrstavamo u „prijatelje“ i „vanzemaljce“. Šta dalje raditi s tim znanjem, kako ga primijeniti u praksi, dobro je pitanje.

S druge strane, eksperimenti sa "standardnim" ljudskim mozgom i naturalističkim (prirodnim) podražajima daju naučnicima priliku da shvate zašto nečiji mozak radi drugačije. Na finskom univerzitetu Aalto provode se eksperimenti u kojima sudjeluju ljudi s Aspergerovim sindromom. Po pravilu, ova razvojna karakteristika snažno utječe na emocionalne funkcije i sposobnost socijalne interakcije. Eksperimenti pokazuju da se opaža "obična" osoba, kada gleda kako drugi ljudi komuniciraju visoki nivo sinhronizacija u senzornim područjima mozga, u područjima koja su uključena u obradu društvenih informacija i stvaranje emocija. A kod osobe sa Aspergerovim sindromom ova sinhronizacija je mnogo manje izražena. Naučnici se s vremenom nadaju kako će shvatiti kako pomoći prilagoditi se u društvu onima kojima je to u početku teže.

Postoje laboratorije koje se bave i primijenjenim i temeljnim istraživanjima. 2012. naučnici sa Hebrejskog univerziteta u Jerusalimu stvorili su uređaj koji omogućava slijepim osobama da „vide“ svojim sluhom. Sastojalo se od naočala i male kamere koja je snimala vizuelne informacije, a poseban program pretvarao ih je u zvučne signale. Tako je osoba koja je bila lišena vida mogla prepoznati predmete u blizini u domaćinstvu, druge ljude, pa čak i velika slova. Istodobno, programeri uređaja otkrili su da se u mozgu onoga koji nauči „vidjeti“ uz pomoć sluha aktiviraju iste struje kao u onoga koji vidi na tradicionalan način - očima. Stoga se naučni svijet suočava s fundamentalno važnim, temeljnim problemom: je li vizuelni korteks mozga zaista odgovoran za vid u uobičajenom smislu? A šta je uopšte vizija?

Također se pretpostavlja da će jedan od rezultata pažljivog, svestranog proučavanja mozga biti mogućnost stvaranja umjetne inteligencije. 2005. godine pokrenut je poznati projekt Plavi mozak, vrijedan više milijardi dolara, čiji je cilj bio napraviti računalni model ljudskog mozga i simulirati svijest. Dok su stvari još tu, mnogi predstavnici naučnog svijeta su dovoljno skeptični - makar samo zato što ne znamo tačno šta je svest. Pored toga, postoje tehnička ograničenja: jednom najvećem superračunaru na svijetu bilo je potrebno da simulira mozak mačke na najosnovnijem nivou. Ljudski mozak je, naravno, mnogo složeniji.

Metode i eksperimenti

Metode istraživanja mozga koje danas postoje mogu se rangirati na osnovu dva kriterija. Prva je učestalost pretraživanja informacija: ona varira od milisekunde do nekoliko sekundi. Druga je prostorna rezolucija: koliko detaljno možemo pogledati sam mozak. Dakle, elektroencefalografija je sposobna prikupljati podatke na vrlo visokoj frekvenciji. Ali fMRI (funkcionalna magnetna rezonanca) omogućava vam pokrivanje kvadratnih milimetara mozga, što je poprilično puno, jer u jednom kvadratnom milimetru postoji oko 100 000 neurona.

akindo / gettyimages.com

Tu su i magnetna encefalografija, pozitronska emisiona tomografija, transkranijalna magnetna stimulacija. Metode se obično poboljšavaju prema neinvazivnosti: želimo što više naučiti o mozgu žive osobe s minimalnim posljedicama za njegovo zdravlje i psihološko stanje. U isto vrijeme, pojavom fMRI naučnici su počeli proučavati doslovno sve aspekte moždane aktivnosti. Možemo se ponašati gotovo bilo koje vrste i biti sigurni da u svijetu definitivno postoji laboratorija koja ga proučava pomoću fMRI.

Da biste razumjeli kako to rade naučnici, možete se poslužiti primjerom najosnovnijeg eksperimenta. Recimo da želimo znati da li se moždana aktivnost osobe razlikuje kada gleda tuđa lica i kod kuće. Odabrano je puno slika koje prikazuju širok spektar kuća i širok spektar lica. Miješaju se i redoslijed je slučajni. Neophodno je da u redoslijedu nema pravilnosti: ako se, na primjer, nakon tri kuće uvijek pojavi lice, postaviće se pitanje o pouzdanosti rezultata eksperimenta.

Prije stavljanja subjekta u fMRI skener, uklonite sav metalni nakit s njega i upozorite ga da ne stavlja ruke u prsten. Tijekom skeniranja dolazi do brze promjene magnetskog polja koje, prema zakonima fizike, inducira električnu struju u zatvorenoj petlji. Senzacija nije smrtno neugodna, ali oni koji su je probali obično ne žele ponoviti. Trideset do četrdeset minuta osoba leži u skeneru i gleda slike kuća i lica koja se pojavljuju na ekranu. Važno je da u tom procesu ne zaspi: prolaz kroz takve eksperimente često je prilično dosadan. Ali nude nagradu - recimo, nekoliko besplatnih ulaznica za kino.

Tu prestaje manje-više zanimljiv dio, a započinje težak i nezahvalan: znanstvenik mora obrađivati \u200b\u200binformacije primljene raznim statističkim metodama kako bi rezultat mogao biti formaliziran u članak i objavljen u naučnom časopisu. Glavna je kvaka ovdje što postoji desetine tisuća načina kombiniranja različitih faza transformacije podataka, pa nije tako teško postići lažno pozitivan rezultat.

akindo / gettyimages.com

2009. godine u San Franciscu je održan eksperiment koji je kasnije postao legendaran. Naučnici su stavili mrtvog atlantskog lososa u fMRI skener i pokazali mu fotografije ljudi u različitim socijalnim situacijama. Prilikom izračunavanja podataka pokazalo se da mozak lososa nije reagirao samo na podražaje: riba je iskusila emocije. Naravno, u stvari, mrtvi losos nije sposoban za empatiju, ali zbog greške - ili takozvane statističke buke koja se javlja prilikom analize podataka prikupljenih pomoću fMRI-a, možemo postići značajan učinak. Ko traži, uvijek će naći.

Do nedavno je problem pogoršavala činjenica da su članci odlazili u zapadne časopise, opisujući uglavnom samo pozitivne rezultate eksperimenata. Ako hipoteza laboratorija nije potvrđena, dobiveni podaci su stvarno odletjeli u kantu za smeće. Sad zamislite: stotinu laboratorija je izvršilo isti eksperiment. Statistički, njih pet možda ima pozitivne rezultate. Članak koji su napisali predstavnici takve laboratorije bit će objavljen čak i ako je 95 preostalih eksperimenata pokazalo negativne rezultate. Za borbu protiv takvih iskrivljenja danas se pojavila važna opcija: sada se studija može ponovo registrirati uz garanciju objavljivanja, bez obzira na rezultat - glavno je da se sve radi jasno prema planu.

Specifičnost rada naučnika leži u činjenici da on mora mnogo znati - čak i samo u okviru svog područja. Međutim, što više znate, više sumnjate. I veća je vjerovatnoća da ćete prije ili kasnije naići na nešto što je u osnovi u suprotnosti s vašim uvjerenjima. Stoga, kada se bave medijima, naučnici gotovo nikada ne koriste reč „nedvosmisleno“. Umjesto toga, kažu "najvjerovatnije", "vjerovatno", "možemo pretpostaviti".

Za novinare i čitatelje takve formulacije, blago rečeno, ne zvuče previše primamljivo. Ljudska psiha je koncipirana na takav način da želi tačno znati od čega je napravljeno njegovo tijelo - uključujući mozak. Ili ga ne zanimaju vjerovatnoće ili je alarmantan. Štoviše, mnogi ljudi u principu ne čitaju vijesti izvan naslova. Kao rezultat toga, informacije o najnovijim naučnim istraživanjima često do nas dolaze u iskrivljenom obliku - uključujući i to što mediji nastoje prikupiti više stavova, ali se boje uplašiti publiku previše nejasnim formulacijama.

2007. godine val ruskih medija progurao se o naučnicima sa Londonskog univerzitetskog koledža koji su otkrili da alkohol poboljšava rad mozga. Nakon detaljnijeg ispitivanja, ispada da, budući da alkohol poboljšava protok krvi u mozgu, što zauzvrat korelira s poboljšanim mentalnim performansama, može postojati pozitivan učinak, negativne posljedice od prekomjerne konzumacije alkohola očito će nadmašiti.

Prije nekoliko godina zapadna štampa široko je izvještavala o projektu No More Woof, čiji su tvorci predložili korištenje alata zasnovanog na elektroencefalografiji za čitanje misli pasa i njihovo "prevođenje" na ljudski jezik. Ali, prvo, EEG je daleko od najtačnije metode prikupljanja podataka. Drugo, kako možemo znati kako misli pasa treba prenijeti engleskim govorom? Treće, ne postoji istraživanje koje bi dokazalo da sve životinje, uključujući ljude i pse, govore različitim dijalektima istog globalnog jezika. Ali mediji su skandirali: ura, napokon ćemo naučiti razumjeti naše Lopte i Bobikse!

akindo / gettyimages.com

Drugo, čuvajte se kategoričnih izjava. Na primjer, ako materijal kaže da su znanstvenici pronašli „zonu ljubavi“ u mozgu, imajte na umu da je jedan od trenutnih trendova proučavanje mozga ne kao konstruktora koji se sastoji od potpuno autonomnih elemenata, već kao složene mreže . Da, i "ljubav" - koncept previše dvosmislen da bi se za njega moglo izvesti nekakva univerzalna definicija.

Treće, obratite pažnju na izvor. Novinari se često ne pozivaju na izvorni članak u naučnom časopisu, već na publikaciju na drugom internetskom portalu vijesti ili čak na blogu. Pronicljivom umu takva referenca trebala bi izgledati neuvjerljivo.

Četvrto, postavite Internetu pitanje: "Ko su svi ti ljudi?" Pod oznakom "naučnici" u medijima, istinski zaposlenici poznatih laboratorija i entuzijasti mogu se pojaviti u medijima, prikupljajući novac za svoje "revolucionarno" otkriće koristeći platforme za grupno finansiranje.

Peto, pronađite original. Iz sažetka ( sažetak suština članka) često je jasno šta su tačno naučnici dokazali i kojim metodama. Da, pretplata na mnoge časopise je plaćena. Ali postoje Web lokacije PubMed i Google Scholar koje vam omogućavaju pretraživanje teksta naučnih publikacija.

Suprotno stereotipima, nauka nam ne može dati sto posto garancije ni za šta. Ne može odvojiti istinu od svega ostalog podebljanom, neizbrisivom linijom. Ali može se približiti istini što je više moguće zbog mnogih ponovljenih eksperimenata izvedenih u različitim dijelovima svijeta, čiji će se rezultati u jednom trenutku postupno približavati. About. Sa izvjesnom vjerovatnoćom.

Mozak naspram mozga - ko pobjeđuje?

Problem proučavanja ljudskog mozga, odnosa između mozga i psihe jedan je od najuzbudljivijih izazova koji se ikada pojavio u nauci. Po prvi put, cilj je bio spoznati nešto što je po složenosti jednako instrumentu spoznaje. Napokon, sve što je do sada proučavano - atom, galaksija i mozak životinje - bilo je jednostavnije od ljudskog mozga. S filozofskog gledišta nije poznato da li je moguće načelno riješiti ovaj problem. Zapravo, pored instrumenata i metoda, naš ljudski mozak ostaje glavno sredstvo za spoznaju mozga. Obično je uređaj koji proučava neki fenomen ili objekt složeniji od ovog objekta, u istom slučaju pokušavamo djelovati pod jednakim uvjetima - mozak protiv mozga.
Ogromnost zadatka privukla je mnoge velike umove: Hipokrat, Aristotel, Descartes i mnogi drugi govorili su o principima mozga.
U prošlom stoljeću otkrivena su područja mozga odgovorna za govor - nakon otkrivača nazivaju se područjima Broca i Wernicke. Međutim, pravo naučno istraživanje mozga započelo je radovima našeg briljantnog sunarodnika I.M.Sechenova. Dalje - VMBekhterev, IP Pavlov ... Ovdje ću se zaustaviti na popisu imena, budući da je u dvadesetom stoljeću bilo mnogo izvanrednih istraživača mozga, a opasnost od nestanka nekoga je prevelika (posebno od onih koji sada žive, Ne daj Bože). Dođena su velika otkrića, ali mogućnosti tadašnjih metoda za proučavanje ljudskih funkcija vrlo su ograničene: psihološki testovi, klinička opažanja, a od tridesetih godina i elektroencefalogram. To je poput pokušaja da otkrijete kako TV radi, zujanjem lampi i transformatora ili temperaturom kućišta, ili pokušavate da shvatite ulogu njegovih sastavnih blokova na osnovu onoga što se događa s televizorom ako je taj blok slomljen .
Međutim, struktura mozga i njegova morfologija već su prilično dobro proučeni. Ali ideje o funkcioniranju pojedinih živčanih ćelija bile su vrlo šarene. Stoga je nedostajalo sveobuhvatno znanje o gradivnim blokovima koji čine mozak i potrebnim alatima za njihovo istraživanje.

Dva otkrića u istraživanju ljudskog mozga

Zapravo, prvo otkriće u spoznaji ljudskog mozga bilo je povezano s upotrebom metode dugoročnih i kratkoročnih imilaziranih elektroda za dijagnozu i liječenje pacijenata. U isto vrijeme, naučnici su počeli shvaćati kako pojedinačni neuron djeluje, kako se informacije prenose sa neurona na neuron i duž živca. Akademik N.P.Behtereva i njeno osoblje prvi su radili u našoj zemlji u uslovima direktnog kontakta sa ljudskim mozgom.
Tako su dobiveni podaci o životu pojedinih područja mozga, o odnosu između njegovih najvažnijih dijelova - korteksa i potkorteksa i mnogih drugih. Međutim, mozak se sastoji od desetaka milijardi neurona, a uz pomoć elektroda moguće je promatrati samo desetke, pa čak i tada u vidnom polju istraživača, često ne padaju ćelije potrebne za istraživanje, već one koje su u blizini elektrode za obradu.
U međuvremenu se u svijetu odvijala tehnička revolucija. Nove računske sposobnosti omogućile su proučavanje viših moždanih funkcija pomoću elektroencefalografije i evociranih potencijala na novi nivo. Takođe su se pojavile nove metode koje vam omogućavaju da "pogledate unutra" mozak: magnetoencefalografija, funkcionalna magnetna rezonanca i pozitronska emisiona tomografija. Sve ovo stvorilo je temelj za novi proboj. To se zaista dogodilo sredinom osamdesetih.
U to su se vrijeme poklopili znanstveni interes i mogućnost njegovog zadovoljenja. Stoga je američki Kongres devedesete proglasio decenijom istraživanja ljudskog mozga. Ova inicijativa je brzo postala međunarodna. Sada širom svijeta stotine najboljih laboratorija rade na proučavanju ljudskog mozga.
Moram reći da je u to vrijeme na višim nivoima moći bilo mnogo pametnih ljudi koji su navijali za državu. Stoga su i u našoj zemlji shvatili potrebu za proučavanjem ljudskog mozga i ponudili su mi, na osnovu tima koji je stvorila i vodila akademik Bekhtereva, da organizujem naučni centar za istraživanje mozga - Institut za ljudski mozak Ruska akademija nauka.
Glavni smjer aktivnosti Instituta: temeljna istraživanja organizacije ljudskog mozga i njegovih složenih mentalnih funkcija - govora, emocija, pažnje, pamćenja. Ali ne samo. Istodobno, znanstvenici moraju tražiti metode liječenja za one pacijente kod kojih su ove važne funkcije oštećene. Kombinacija temeljnih istraživanja i praktičnog rada sa pacijentima bio je jedan od osnovnih principa aktivnosti Instituta, koji je razvila njegova naučna savjetnica Natalia Petrovna Bekhtereva.
Neprihvatljivo je eksperimentirati na ljudima. Stoga se većina istraživanja mozga vrši na životinjama. Međutim, postoje pojave koje se mogu proučavati samo na ljudima. Na primjer, sada mladi zaposlenik moje laboratorije brani tezu o obradi govora, njegovom pravopisu i sintaksi u raznim moždanim strukturama. Složite se da je to teško istražiti na pacovu. Institut je posebno fokusiran na istraživanje stvari koje se ne mogu proučavati na životinjama. Provodimo psihofiziološke studije na dobrovoljcima koristeći takozvanu neinvazivnu tehniku, bez "ulaska" u mozak i bez stvaranja posebnih neugodnosti za osobu. Tako se, na primjer, provode tomografski pregledi ili mapiranje mozga pomoću elektroencefalografije.
Ali dogodi se da bolest ili nesreća "stave eksperiment" na ljudski mozak - na primjer, pacijentov govor ili pamćenje su oštećeni. U ovoj situaciji moguće je i potrebno istražiti ona područja mozga čiji je rad poremećen. Ili, naprotiv, komad mozga se izgubi ili ošteti kod pacijenta, a znanstvenici dobivaju priliku da prouče koje "dužnosti" mozak ne može obavljati s takvim kršenjem.
Ali neetično je jednostavno promatrati takve pacijente, blago rečeno, a naš institut ne samo da pregledava pacijente s različitim ozljedama mozga, već im i pomaže, uključujući uz pomoć najnovijih metoda liječenja koje su razvili naši zaposlenici. U tu svrhu institut ima kliniku sa 160 kreveta. Dva zadatka - istraživanje i liječenje - neraskidivo su povezana u radu naših zaposlenih.
Imamo izvrsne visokokvalificirane doktore i medicinske sestre. Bez ovoga je nemoguće - na kraju krajeva, mi smo na čelu nauke i potrebne su najviše kvalifikacije za primjenu novih metoda. Gotovo svaki laboratorij instituta zatvoren je za odjele klinike, a to je ključ za kontinuirano pojavljivanje novih pristupa. Pored standardnih metoda liječenja, provodimo kirurško liječenje epilepsije i parkinsonizma, psihohirurške operacije, liječenje moždanog tkiva magnetostimulacijom, liječenje afazije elektrostimulacijom i još mnogo toga. U klinici ima ozbiljno bolesnih pacijenata, a ponekad je to moguće
pomoći im u slučajevima koji su se smatrali bezizlaznim. Naravno, to nije uvijek moguće. Generalno, kada čujete neograničene garancije u liječenju ljudi, to izaziva vrlo ozbiljne sumnje.

Radnim danima i vrhunac laboratorija

Svaka laboratorija ima svoja dostignuća. Na primjer, laboratorij koji je vodio profesor V. A. Ilyukhina razvija se u polju neurofiziologije funkcionalnih stanja mozga.
Šta je to? Pokušat ću objasniti na jednostavnom primjeru. Svi znaju da istu frazu osoba ponekad shvati dijametralno suprotno, u zavisnosti u kakvom je stanju: bolesna ili zdrava, uzbuđena ili smirena. To je slično onome kako ista nota, svirana, na primjer, s orgulja, ima drugačiji ton u zavisnosti od registra. Naš mozak i tijelo su složeni sistem sa više registara, gdje ulogu registra igra stanje osobe. Možemo reći da je čitav spektar ljudskih odnosa sa okolinom određen njegovim funkcionalnim stanjem. Određuje kako mogućnost "kvara" operatera na kontrolnoj tabli najsloženije mašine, tako i reakciju pacijenta na uzete lijekove.
U laboratoriju profesora Ilyukhina istražuju se funkcionalna stanja, kao i kojim parametrima se određuju, kako ti parametri i sama stanja ovise o regulatornim sistemima tijela, kako vanjski i unutarnji utjecaji mijenjaju stanja, ponekad uzrokujući bolest, i kako, pak, stanje mozga i tijela utječe na tok bolesti i učinak lijekova. Uz pomoć dobivenih rezultata moguće je napraviti pravi izbor između alternativnih terapija. Takođe se vrši utvrđivanje adaptivnih sposobnosti osobe: koliko će biti stabilna pod bilo kojim terapijskim efektom, stresom.
Laboratorij za neuroimunologiju bavi se vrlo važnim zadatkom. Imunoregulacijski poremećaji često dovode do teških bolesti mozga. Ovo stanje treba dijagnosticirati i odabrati tretman - imunokorekcija. Tipičan primjer neuroimune bolesti je multipla skleroza, koji na institutu proučava laboratorija pod vodstvom profesora I. D. Stolyarova. Ne tako davno, pridružio se vijeću Europskog odbora za istraživanje i liječenje multiple skleroze.
U dvadesetom stoljeću čovjek je počeo aktivno mijenjati svijet oko sebe, slaveći pobjedu nad prirodom, ali ispostavilo se da je prerano za slavlje: to pogoršava probleme koje je stvorio sam čovjek, takozvani čovjek koje je stvorio. Živimo pod utjecajem magnetnih polja, pod svjetlošću bljeskalica plinskih lampi, satima gledamo ekran računara, razgovaramo na mobilnom telefonu ... Sve je to daleko od toga da je ravnodušno prema ljudskom tijelu: na primjer, dobro je poznato da trepćuće svjetlo može izazvati epileptični napad. Možete ukloniti štetu nanesenu mozgu, vrlo jednostavnim mjerama - zatvorite jedno oko. Da biste drastično smanjili "štetni učinak" radiotelefona (usput rečeno, to još uvijek nije precizno dokazano), možete jednostavno promijeniti njegov dizajn tako da antena bude usmjerena prema dolje i da mozak ne bude zračen. Ovo istraživanje izvodi laboratorija pod vodstvom doktora medicinskih nauka E. B. Lyskova. Na primjer, on i njegovi saradnici pokazali su da izlaganje izmjeničnim magnetskim poljima negativno utječe na učenje.
Na nivou ćelija rad mozga povezan je sa hemijskim transformacijama različitih supstanci, stoga su za nas važni rezultati dobiveni u laboratoriju molekularne neurobiologije na čelu sa profesoricom SA Dambinovom. Zaposleni u ovoj laboratoriji razvijaju nove metode za dijagnozu moždanih bolesti, tražeći hemijske supstance proteinske prirode koje mogu normalizirati poremećaje u moždanom tkivu kod parkinsonizma, epilepsije, ovisnosti o drogama i alkoholu. Ispostavilo se da upotreba droga i alkohola dovodi do uništavanja nervnih ćelija. Njihovi fragmenti, ulazeći u krvotok, indukuju imuni sistem da stvara takozvana "autoantitela". "Autoantitela" ostaju u krvi dugo vremena, čak i kod ljudi koji su prestali da koriste drogu. Ovo je vrsta tjelesne memorije koja čuva informacije o upotrebi droga. Ako izmjerite količinu autoantitijela u krvi osobe na određene fragmente nervnih ćelija, možete postaviti dijagnozu "ovisnosti o drogama" čak i nekoliko godina nakon što je osoba prestala koristiti drogu.

Da li je moguće "preodgojiti" nervne ćelije?

Jedan od najmodernijih trendova u radu Instituta je stereotaksija. to medicinska tehnologija, pružajući mogućnost nisko-traumatičnog, nježnog, ciljanog pristupa dubokim strukturama mozga i doziranog učinka na njih. Ovo je neurohirurgija budućnosti. Umjesto "otvorenih" neurohirurških intervencija, kada se, kako bi se došlo do mozga, vrši velika trepanacija, nude se niskotraumatični, štedljivi efekti na mozak.
U razvijenim zemljama, prvenstveno u SAD-u, klinička stereotaksija zauzela je pravo mjesto u neurohirurgiji. Oko 300 neurohirurga, članova Američkog stereotaksičnog društva, trenutno radi na ovom području u SAD-u. Stereotaxis se temelji na matematici i preciznim instrumentima koji pružaju ciljano uronjenje u mozak fini instrumenti... Omogućuju vam da "pogledate" u mozak žive osobe. Koristi pozitronsku emisionu tomografiju, magnetnu rezonancu, računarsku rendgensku tomografiju. „Stereotaksija je mjera metodološke zrelosti neurohirurgije“ - mišljenje je pokojnog neurohirurga L. V. Abrakova. Za stereotaksičnu metodu liječenja vrlo je važno znati ulogu pojedinih "točaka" u ljudskom mozgu, razumjeti njihovu interakciju, znati gdje i što tačno treba promijeniti u mozgu kako bi se liječila određena bolest.
Institut ima laboratoriju stereotaksičnih metoda kojom rukovodi doktor medicinskih nauka, laureat Državne nagrade SSSR-a A.D.Aničkov. Zapravo je vodeći stereotaksični centar u Rusiji. Ovdje se rodio najmoderniji pravac - računarska stereotaksija sa softverom i matematičkom podrškom, koja se provodi na elektroničkom računaru. Prije našeg razvoja, neurohirurzi su tokom operacije ručno izvodili stereotaksične proračune, ali sada smo razvili desetine stereotaksičnih uređaja; neki su klinički testirani i sposobni su riješiti najteže probleme. Zajedno sa kolegama iz Centralnog istraživačkog instituta "Elektropribor" stvoren je kompjuterizovani stereotaksični sistem koji se prvi put u Rusiji serijski proizvodi, a koji po nizu ključnih pokazatelja nadmašuje slične strane uzorke. Kako je rekao nepoznati autor, "napokon su plahi civilizacijski zraci obasjali naše mračne pećine."
U našem institutu stereotaksija se koristi u liječenju pacijenata koji pate od poremećaja kretanja (parkinsonizam, Parkinsonova bolest, Huntingtonova horea i drugi), epilepsije, nesalomljivog bola (posebno sindroma fantomske boli) i nekih mentalnih poremećaja. Pored toga, stereotaksija se koristi za pojašnjenje dijagnoze i liječenje određenih tumora na mozgu, za liječenje hematoma, apscesa i cista na mozgu. Stereotaktičke intervencije (kao i sve druge neurohirurške intervencije) nude se pacijentu samo ako su iscrpljene sve mogućnosti liječenja lijekovima, a sama bolest ugrožava zdravlje pacijenta ili ga onemogućava za rad, čini ga asocijalnim. Sve operacije se izvode samo uz pristanak pacijenta i njegove rodbine, nakon konsultacija specijalista iz različitih oblasti.
Postoje dvije vrste stereotaksija. Prva, nefunkcionalna, koristi se kada postoji neka vrsta organske lezije, na primjer, tumora, duboko u mozgu. Ako se ukloni uobičajenim tehnikama, bit će potrebno utjecati na zdrave strukture mozga koje obavljaju važne funkcije, a pacijent može slučajno biti oštećen, ponekad čak i nespojiv sa životom. Pretpostavimo da je tumor jasno vidljiv pomoću magnetne rezonance i pozitronske emisione tomografije. Tada možete izračunati njegove koordinate i uvesti radioaktivne supstance uz pomoć slabo traumatične tanke sonde koja će izgorjeti tumor i raspasti se u kratkom vremenu. Šteta tokom prolaska kroz moždano tkivo je minimalna, a tumor će biti uništen. Već smo obavili nekoliko takvih operacija, bivši pacijenti još uvijek žive, iako s tradicionalnim metodama liječenja nisu imali nade.
Suština ove metode je da eliminiramo „kvar“ koji možemo jasno vidjeti. Glavni zadatak je odlučiti kako doći do njega, koji put odabrati kako ne bi dodirnuli važna područja, koju metodu za uklanjanje "nedostatka" odabrati.
Suštinski drugačija situacija s "funkcionalnom" stereotaksijom, koja se također koristi u liječenju mentalnih bolesti. Uzrok bolesti je često što jedna mala grupa živčanih ćelija ili nekoliko takvih grupa ne rade ispravno. Ili ne oslobađaju potrebne tvari, ili ih oslobađaju previše. Stanice mogu biti patološki uzbuđene i tada stimuliraju "lošu" aktivnost drugih, zdravih ćelija. Te "izgubljene" ćelije moraju se pronaći i uništiti ili izolirati ili "preodgojiti" uz pomoć električne stimulacije. U takvoj situaciji ne možete "vidjeti" pogođeno područje. Moramo ga izračunati čisto teoretski, kao što su astronomi izračunali orbitu Neptuna.
Ovdje su nam posebno važna temeljna znanja o principima mozga, o interakciji njegovih dijelova, o funkcionalnoj ulozi svakog dijela mozga. Koristimo rezultate stereo-taksijske neurologije, novog pravca koji je na institutu razvio pokojni profesor V. M. Smirnov. Stereotaktička neurologija je "akrobacija", ali na tom putu treba tražiti mogućnost liječenja mnogih ozbiljnih bolesti, uključujući i mentalne.
Rezultati naših istraživanja i podaci iz drugih laboratorija ukazuju na to da praktično bilo koju, čak i vrlo složenu, mentalnu aktivnost mozga pruža sistem raspoređen u prostoru i mijenja se u vremenu, koji se sastoji od veza različitog stepena krutosti. Jasno je da je vrlo teško ometati rad takvog sistema. Ipak, sada smo u mogućnosti to učiniti: na primjer, možemo stvoriti novo središte govora koje će zamijeniti ono uništeno traumom.
U ovom slučaju dolazi do svojevrsne „re-edukacije“ nervnih ćelija. Činjenica je da postoje nervne ćelije koje su od rođenja spremne za svoj posao, ali postoje i druge koje su "odgojene" u procesu ljudskog razvoja. Učeći da izvršavaju neke zadatke, oni zaboravljaju druge, ali ne zauvijek. Čak i nakon što su prošli "specijalizaciju", oni su, u principu, sposobni preuzeti na sebe provođenje nekih drugih zadataka, mogu raditi na drugačiji način. Stoga ih možete pokušati natjerati da preuzmu rad izgubljenih živčanih ćelija i zamijene ih.
Neuroni mozga rade poput posade broda: jedan je dobar u upravljanju brodom njegovim tokom, drugi je dobar u pucanju, treći je u pripremi hrane. Ali strijelca se može naučiti kuhati boršč, a kuhara usmjeriti oružje. Samo im trebate objasniti kako se to radi. U principu, ovo je prirodni mehanizam: ako se kod djeteta dogodi ozljeda mozga, njegove se nervne ćelije spontano "prekvalificiraju". Kod odraslih se moraju koristiti posebne metode za „prekvalifikaciju“ ćelija.
To je ono što istraživači rade - pokušavajući stimulirati neke nervne ćelije da rade posao drugih koji se više ne mogu obnoviti. U ovom smjeru su već postignuti dobri rezultati:
na primjer, neki pacijenti s oštećenom govornom formacijom na području Broce prekvalificirani su da govore.
Drugi primjer je terapeutski učinak psihohirurških operacija usmjerenih na "isključivanje" struktura područja mozga nazvanog limbički sistem. S različitim bolestima u različitim područjima mozga nastaje struja patoloških impulsa koji cirkuliraju živčanim putevima. Ti se impulsi javljaju kao rezultat povećane aktivnosti moždanih područja, a ovaj mehanizam dovodi do niza hroničnih bolesti nervnog sistema, poput parkinsonizma, epilepsije, opsesivnih kompulsija. Staze kojima prolazi cirkulacija patoloških impulsa moraju biti pronađene i isključene što je nježnije moguće.
Posljednjih godina provedeno je mnogo stotina (posebno u Sjedinjenim Državama) stereotaktičkih psihohirurških intervencija za liječenje pacijenata koji pate od određenih mentalnih poremećaja (prvenstveno opsesivno-kompulzivnih poremećaja) kod kojih su se nehirurške metode liječenja pokazale neučinkovitima. Prema nekim narkolozima, ovisnost o drogama može se smatrati i vrstom ove vrste poremećaja, pa se u slučaju neefikasnosti liječenja lijekovima može preporučiti stereotaksična intervencija.

Detektor greške

Veoma važno područje rada Instituta je proučavanje viših funkcija mozga: pažnje, pamćenja, razmišljanja, govora, emocija. Nekoliko laboratorija bavi se tim problemima, uključujući onu za koju sam ja zadužen, laboratoriju akademika N.P. Bekhtereve i laboratoriju Yu.D. Kropotov, doktora bioloških nauka.
Funkcije mozga svojstvene samo ljudima proučavaju se pomoću različitih pristupa: pomoću "normalnog" elektroencefalograma, ali na novom nivou mapiranja mozga, proučavanjem evociranih potencijala, registracijom tih procesa zajedno sa impulsnom aktivnošću neurona u direktnom kontaktu s moždanim tkivom - za to se koriste ugrađene elektrode i tehnologija pozitronske emisione tomografije.
Radovi akademika N.P.Behtereve iz ove oblasti bili su široko pokriveni u naučnoj i naučno-popularnoj štampi. Započela je sistematsko proučavanje mentalnih procesa u mozgu, čak i kad je većina naučnika to smatrala gotovo nespoznatljivim, pitanjem daleke budućnosti. Dobro je što barem u nauci istina ne ovisi o položaju većine. Mnogi od onih koji su negirali mogućnost takvog istraživanja sada ih smatraju prioritetom.
U okviru ovog članka mogu se spomenuti samo najzanimljiviji rezultati, na primjer, detektor greške. Svako od nas je naišao na njegov rad. Zamislite da ste napustili kuću i već vas na ulici muči čudan osjećaj da nešto nije u redu. Vratite se - jeste, zaboravili ste isključiti svjetlo u kupaonici. Odnosno, zaboravili ste izvršiti uobičajenu, stereotipnu radnju - okrenuti prekidač i ovaj prolaz automatski je uključio kontrolni mehanizam u mozgu. Ovaj mehanizam su sredinom šezdesetih otkrile N.P. Bekhtereva i njeni saradnici. Uprkos činjenici da su rezultati objavljeni u naučnim časopisima, uključujući i strane, sada ih na Zapadu "ponovo otkrivaju" ljudi koji poznaju rad naših naučnika, ali ne oklijevaju direktno posuđivati \u200b\u200bod njih. Nestanak velike sile također je doveo do činjenice da je u znanosti bilo više slučajeva direktnog plagijarizma.
Otkrivanje grešaka također može postati bolest kada ovaj mehanizam djeluje više nego što je potrebno, a čovjeku se cijelo vrijeme čini da je nešto zaboravila.
Uopšteno govoreći, proces pokretanja emocija na nivou mozga takođe nam je danas jasan. Zašto se jedna osoba nosi s njima, a druga - "tone", ne može pobjeći
iz začaranog kruga sličnih iskustava? Pokazalo se da se kod "stabilne" osobe promjene u metabolizmu mozga, povezane, na primjer, s tugom, nužno kompenziraju promjenama metabolizma u drugim strukturama usmjerenim u drugom smjeru. U slučaju „nestabilne“ osobe, ova naknada je prekršena.

Ko je zadužen za gramatiku?

Vrlo važno područje rada je takozvano mikro-mapiranje mozga. U našem zajedničkom istraživanju otkriveni su čak i takvi mehanizmi kao što je detektor gramatičke ispravnosti smislene fraze. Na primjer, plava vrpca i plava vrpca. Značenje je jasno u oba slučaja. Ali postoji jedna "mala, ali ponosna" grupa neurona koja se "kovitla" kad se gramatika razbije i signalizira to mozgu. Zašto je ovo potrebno? Vjerovatno, onda, da se razumijevanje govora često odvija prvenstveno kroz analizu gramatike (podsjetimo na „glock kuzdra“ akademika Ščerbe). Ako nešto nije u redu s gramatikom, dolazi signal - mora se izvršiti dodatna analiza.
Pronađena mikro-područja mozga koja su odgovorna za brojanje, za razlikovanje konkretnih i apstraktnih riječi. Prikazane su razlike u radu neurona u percepciji riječi maternjeg jezika (čaša), kvazi riječi maternjeg jezika (Chokhna) i riječi stranog jezika (vrijeme gledanja na azerbejdžanskom).
Neuroni korteksa i duboke strukture mozga uključeni su u ovu aktivnost na različite načine. U dubokim strukturama općenito se uočava porast učestalosti električnih pražnjenja, što nije previše "vezano" za bilo koju određenu zonu. Ti neuroni kao da rješavaju bilo koji problem cijelog svijeta. Potpuno drugačija slika u kori velikog mozga. Čini se da jedan neuron kaže:
"Hajde, momci, šutite, ovo je moj posao, a ja ću to učiniti sam." Zaista, kod svih neurona, osim kod nekih, učestalost impulsa se smanjuje, dok se kod „odabranih“ povećava.
Zahvaljujući tehnici pozitronske emisione tomografije (ili skraćeno PET), postalo je moguće detaljno proučiti sve regije mozga odgovorne za složene "ljudske" funkcije. Suština metode je da se mala količina izotopa uvodi u supstancu koja učestvuje u hemijskim transformacijama unutar moždanih ćelija, a zatim promatramo kako se mijenja raspodjela ove supstance u moždanom području koje nas zanima. Ako se priliv glukoze s radioaktivnom oznakom poveća na ovo područje, to znači da se metabolizam povećao, što ukazuje na pojačan rad živčanih ćelija u ovom dijelu mozga.
Sada zamislite da osoba izvodi neki težak zadatak koji zahtijeva da zna pravila pravopisa ili logičkog razmišljanja. U isto vrijeme, nervne ćelije u području mozga „odgovorne“ za ove vještine najaktivnije su u njemu. Jačanje rada
nervne ćelije se mogu registrovati pomoću PET-a za povećanje protoka krvi u aktiviranom području. Tako je bilo moguće utvrditi koja su područja mozga "odgovorna" za sintaksu, pravopis, značenje govora i za rješavanje drugih problema. Na primjer, poznate su zone koje se aktiviraju kada se predstave riječi, nije važno trebaju li ih čitati ili ne. Postoje i zone koje se aktiviraju da bi se „ne radilo ništa“, kada, na primjer, osoba sluša priču, ali je ne čuje, gledajući nešto drugo.

Šta je pažnja?

Jednako je važno razumjeti kako ljudska pažnja "djeluje". I moj laboratorij i laboratorij Yu D. Kropotova bave se ovim problemom u našem institutu. Istraživanje se provodi zajedno s timom naučnika na čelu sa finskim profesorom R. Naatanenom, koji je otkrio takozvani mehanizam nehotične pažnje. Da razumem šta u pitanju, zamislite situaciju: lovac se šunja kroz šumu, prateći plijen. Ali on sam plijen je grabežljive zvijeri, koju ne primjećuje, jer je postavljen samo da traži jelena ili zeca. I odjednom slučajno pucketanje u grmlju, možda ne baš uočljivo na pozadini cvrkuta ptica i buke potoka, trenutno preusmjerava njegovu pažnju, daje znak: "U blizini postoji opasnost." Mehanizam nehotične pažnje oblikovan je kod osobe u davnim vremenima, kao sigurnosni mehanizam, ali i dalje djeluje: na primjer, vozač vozi automobil, sluša radio, čuje vriske djece koja se igraju na ulici, opaža sve zvukovi svijeta oko njega, pažnja mu je odsutna, i odjednom tihi kucajući motor odmah prebacuje pažnju na automobil - shvata da nešto nije u redu s motorom (usput, ovaj fenomen je sličan grešci detektor).
Ovaj preokret pažnje djeluje na svaku osobu. Pronašli smo zone koje se aktiviraju na PET-u tijekom rada ovog mehanizma, a Yu D. Kropotov istraživao ga je metodom ugrađenih elektroda. Ponekad u najtežem naučnom radu postoje smiješne epizode. To je bio slučaj kada smo ovaj posao završili u žurbi prije vrlo važnog i prestižnog simpozija. Yu.D. Kropotov i ja otišli smo na simpozijum da pravimo izveštaje i tek tamo smo sa iznenađenjem i „osećajem dubokog zadovoljstva“ neočekivano saznali da se neuroni aktiviraju u istim zonama. Da, ponekad dvoje ljudi koji sjede pored vas trebaju otići u drugu zemlju da razgovaraju.
Ako se prekrše mehanizmi nehotične pažnje, onda možemo govoriti o bolesti. U laboratoriju Kropotova proučavaju se djeca s takozvanim poremećajem hiperaktivnosti sa deficitom pažnje. To su teška djeca, češće dječaci koji se ne mogu koncentrirati na lekciju, često ih grde kod kuće i u školi, ali zapravo su potrebni
za liječenje, jer su poremetili neke specifične mehanizme mozga. Do nedavno se ova pojava nije smatrala bolešću i najbolja metoda borba protiv njega smatrana je "nasilnim" metodama. Sada ne samo da možemo definirati ovu bolest, već i predložiti metode liječenja djece s poremećajem pažnje.
Međutim, želio bih uznemiriti neke mlade čitatelje. Nije svaka podvala povezana s ovom bolešću, a onda ... "nasilne" metode su opravdane.
Pored nehotične pažnje, postoji i selektivna pažnja. To je takozvana "pažnja na recepciji", kada svi oko vas odjednom govore, a vi samo pratite sagovornika, ne obraćajući pažnju na brbljanje susjeda s desne strane koje vam je nezanimljivo. Tokom eksperimenta, ispitanici se pričaju priče: u jedno uho - jedno, u drugo - drugo. Pratimo reakciju na priču u desnom, zatim u lijevom uhu i na ekranu vidimo kako se aktivacija moždanih regija radikalno mijenja. Istovremeno, aktiviranje živčanih ćelija za istoriju u desnom uhu je mnogo manje - jer većina ljudi digne telefonsku slušalicu u desnu ruku i stavi je na desno uho. Lakše im je pratiti istoriju u desnom uhu, trebaju se manje naprezati, mozak je manje uzbuđen.

Tajne mozga još uvijek čekaju u krilima

Često zaboravljamo ono očito: osoba nije samo mozak, već i tijelo. Nemoguće je razumjeti rad mozga bez razmatranja sveg bogatstva interakcije moždanih sistema s raznim tjelesnim sistemima. Ponekad je to očito - na primjer, oslobađanje adrenalina u krvotok čini mozak prebacivanjem na ne
način rada. IN zdravo tijelo - zdrav duh je upravo u interakciji tijela i mozga. Međutim, ovdje nije sve jasno. Proučavanje ove interakcije još uvijek čeka svoje istraživače.
Danas možemo reći da imamo dobru ideju o tome kako funkcionira jedna živčana ćelija. Mnoga prazna mjesta nestala su, a područja odgovorna za mentalne funkcije identificirana su na mapi mozga. Ali između ćelije i područja mozga postoji još jedan, vrlo važan nivo - skup nervnih ćelija, ansambl neurona. Ovdje je još uvijek puno nejasnog. Uz pomoć PET-a možemo pratiti koja su područja mozga „uključena“ prilikom obavljanja određenih zadataka, ali šta se događa unutar tih područja, koji signali međusobno šalju nervne ćelije, kojim redoslijedom, kako međusobno komuniciraju - zasad ćemo o tome, malo znamo. Iako postoji određeni napredak i u ovom pravcu.
Prije se vjerovalo da je mozak podijeljen na jasno razgraničena područja, od kojih je svako "odgovorno" za svoju funkciju: ovo je zona savijanja malog prsta, a ovo zona ljubavi prema roditeljima. Ti su se zaključci temeljili na jednostavnim opažanjima: ako je određeno područje oštećeno, tada je njegova funkcija oštećena. Vremenom je postalo jasno da je sve složenije:
neuroni unutar različitih zona međusobno komuniciraju na vrlo složen način i nemoguće je izvršiti jasno "vezivanje" funkcije za područje mozga u smislu osiguravanja viših funkcija svuda. Možemo samo reći da je ovo područje povezano s govorom, pamćenjem i osjećajima. I reći da je ovaj živčani sklop mozga (ne djelić, već široko rasprostranjena mreža) i samo on odgovoran za percepciju slova, a ovaj - riječi i rečenice, još nije moguće. Ovo je izazov za budućnost.
Rad mozga na pružanju viših vrsta mentalne aktivnosti sličan je bljesku vatrometa: prvo vidimo puno lampica, a zatim se počnu gasiti i ponovno se pale, namignuvši međusobno, neki komadi ostaju tamni, drugi bljeskalica. Takođe, signal pobude šalje se u određeno područje mozga, ali aktivnost nervnih ćelija unutar njega pokorava se svojim posebnim ritmovima, svojoj hijerarhiji. S tim u vezi, uništenje nekih živčanih ćelija može se pokazati nenadoknadivim gubitkom za mozak, dok bi druge mogle zamijeniti susjedne "prekvalifikovane" neurone. Svaki neuron se može vidjeti samo unutar čitavog skupa nervnih ćelija. Po mom mišljenju, sada je glavni zadatak dešifrirati živčani kod, odnosno shvatiti kako se posebno pružaju više funkcije mozga. Najvjerovatnije se to može učiniti proučavanjem interakcije elemenata mozga, razumijevanjem kako se pojedini neuroni kombiniraju u strukturu, a struktura u sistem i cijeli mozak. To je glavni izazov za naredni vijek. Iako je još ostalo nešto za dvadeseti.

Da li je moguće "preodgojiti" nervne ćelije?
Jedan od najmodernijih trendova u radu Instituta je stereotaksija. Ovo je medicinska tehnologija koja pruža niskotraumatičan, nježan, ciljani pristup dubokim moždanim strukturama i dozirani učinak na njih. Ovo je neurohirurgija budućnosti. Umjesto "otvorenih" neurohirurških intervencija, kada se izvodi velika trepanacija da bi se došlo do mozga, predlažu se niskotraumatični, štedljivi efekti na mozak.

U razvijenim zemljama, prvenstveno u Sjedinjenim Državama, klinička stereotaksija zauzela je svoje zasluženo mjesto u neurohirurgiji. Oko 300 neurohirurga, članova Američkog stereotaksičnog društva, trenutno radi na ovom području u Sjedinjenim Državama. Osnova stereotaksije je matematika i precizni instrumenti, koji pružaju ciljano uronjenje u mozak osjetljivih instrumenata. Omogućuju vam da "pogledate" u mozak žive osobe. U ovom slučaju koriste se pozitronska emisiona tomografija, magnetna rezonanca, računarska rendgenska tomografija. „Stereotaksija je mjera metodološke zrelosti neurohirurgije“ - mišljenje je pokojnog neurohirurga L. V. Abrakova. Za stereotaksičnu metodu liječenja vrlo je važno znati ulogu pojedinih "točaka" u ljudskom mozgu, razumjeti njihovu interakciju, znati gdje i što tačno treba promijeniti u mozgu kako bi se liječila određena bolest.

Institut ima laboratoriju stereotaksičnih metoda kojom rukovodi doktor medicinskih nauka, laureat Državne nagrade SSSR-a A.D.Aničkov. Zapravo je vodeći stereotaksični centar u Rusiji. Ovdje se rodio najmoderniji pravac - računarska stereotaksija sa softverom i matematičkom podrškom, koja se provodi na elektroničkom računaru. Prije našeg razvoja, neurohirurzi su tokom operacije ručno izvodili stereotaksične proračune, ali sada smo razvili desetine stereotaksičnih uređaja; neki su klinički testirani i sposobni su riješiti najteže probleme. Zajedno sa kolegama iz Centralnog istraživačkog instituta "Elektropribor" stvoren je kompjuterizovani stereotaksični sistem koji se prvi put u Rusiji serijski proizvodi, a koji po nizu ključnih pokazatelja nadmašuje slične strane uzorke. Kako je rekao nepoznati autor, "napokon su plahi civilizacijski zraci obasjali naše mračne pećine."

U našem institutu stereotaksija se koristi u liječenju pacijenata koji pate od poremećaja kretanja (parkinsonizam, Parkinsonova bolest, Huntingtonova horea i drugi), epilepsije, nesalomljivog bola (posebno sindroma fantomske boli) i nekih mentalnih poremećaja. Pored toga, stereotaksija se koristi za pojašnjenje dijagnoze i liječenje određenih tumora na mozgu, za liječenje hematoma, apscesa i cista na mozgu. Stereotaktičke intervencije (kao i sve druge neurohirurške intervencije) nude se pacijentu samo ako su iscrpljene sve mogućnosti liječenja lijekovima, a sama bolest ugrožava zdravlje pacijenta ili ga onemogućava za rad, čini ga asocijalnim. Sve operacije se izvode samo uz pristanak pacijenta i njegove rodbine, nakon konsultacija specijalista iz različitih oblasti.

Postoje dvije vrste stereotaksija. Prva, nefunkcionalna, koristi se kada postoji neka vrsta organske lezije, na primjer, tumora, duboko u mozgu. Ako se ukloni uobičajenim tehnikama, bit će potrebno utjecati na zdrave strukture mozga koje obavljaju važne funkcije, a pacijent može slučajno biti oštećen, ponekad čak i nespojiv sa životom. Pretpostavimo da je tumor jasno vidljiv pomoću magnetne rezonance i pozitronske emisione tomografije. Tada možete izračunati njegove koordinate i uvesti radioaktivne supstance uz pomoć slabo traumatične tanke sonde koja će izgorjeti tumor i raspasti se u kratkom vremenu. Šteta tokom prolaska kroz moždano tkivo je minimalna, a tumor će biti uništen. Već smo obavili nekoliko takvih operacija, bivši pacijenti još uvijek žive, iako s tradicionalnim metodama liječenja nisu imali nade.

Suština ove metode je da eliminiramo "kvar" koji je jasno vidljiv. Glavni zadatak je odlučiti kako doći do njega, koji put odabrati kako ne bi dodirnuli važna područja, koju metodu za uklanjanje "nedostatka" odabrati.

Suštinski drugačija situacija s "funkcionalnom" stereotaksijom, koja se također koristi u liječenju mentalnih bolesti. Uzrok bolesti je često što jedna mala grupa živčanih ćelija ili nekoliko takvih grupa ne rade ispravno. Ili ne oslobađaju potrebne tvari, ili ih oslobađaju previše. Stanice mogu biti patološki uzbuđene i tada stimuliraju "lošu" aktivnost drugih, zdravih ćelija. Te "izgubljene" ćelije moraju se pronaći i uništiti ili izolirati ili "preodgojiti" uz pomoć električne stimulacije. U takvoj je situaciji nemoguće "vidjeti" pogođeno područje. Moramo ga izračunati čisto teoretski, kao što su astronomi izračunali orbitu Neptuna.

Ovdje su nam posebno važna temeljna znanja o principima mozga, o interakciji njegovih dijelova, o funkcionalnoj ulozi svakog dijela mozga. Koristimo rezultate stereotaksične neurologije, novog pravca koji je na institutu razvio pokojni profesor V.M.Smirnov. Stereotaktička neurologija je "akrobacija", ali na tom putu treba tražiti mogućnost liječenja mnogih ozbiljnih bolesti, uključujući i mentalne.

Rezultati naših istraživanja i podaci iz drugih laboratorija ukazuju na to da praktično bilo koju, čak i vrlo složenu, mentalnu aktivnost mozga pruža sistem raspoređen u prostoru i mijenja se u vremenu, koji se sastoji od veza različitog stepena krutosti. Jasno je da je vrlo teško ometati rad takvog sistema. Ipak, sada to možemo učiniti: na primjer, možemo stvoriti novo središte govora koje će zamijeniti ono uništeno traumom.

U ovom slučaju dolazi do svojevrsne „re-edukacije“ nervnih ćelija. Činjenica je da postoje nervne ćelije koje su od rođenja spremne za svoj posao, ali postoje i druge koje su "odgojene" u procesu ljudskog razvoja. Učeći da izvršavaju neke zadatke, oni zaboravljaju druge, ali ne zauvijek. Čak i nakon što su prošli "specijalizaciju", oni su, u principu, sposobni preuzeti na sebe provođenje nekih drugih zadataka, mogu raditi na drugačiji način. Stoga ih možete pokušati natjerati da preuzmu rad izgubljenih živčanih ćelija i zamijene ih.

Neuroni mozga rade poput posade broda: jedan je dobar u upravljanju brodom njegovim tokom, drugi je dobar u pucanju, treći je u pripremi hrane. Ali strijelca se može naučiti kuhati boršč, a kuhara usmjeriti oružje. Samo im trebate objasniti kako se to radi. U principu, ovo je prirodni mehanizam: ako se kod djeteta dogodi ozljeda mozga, njegove se nervne ćelije spontano "prekvalificiraju". Kod odraslih se moraju koristiti posebne metode za "prekvalifikaciju" stanica.

To je ono što istraživači rade - pokušavajući stimulirati neke nervne ćelije da rade posao drugih koji se više ne mogu obnoviti. U ovom su smjeru već postignuti dobri rezultati: na primjer, neki pacijenti s kršenjem područja Broca, koji je odgovoran za formiranje govora, naučeni su ponovno govoriti.

Drugi primjer je terapeutski učinak psihohirurških operacija usmjerenih na "isključivanje" struktura područja mozga nazvanog limbički sistem. Kod različitih bolesti javljaju se različita područja mozga tok patoloških impulsa koji cirkuliraju duž nervnih puteva... Ti se impulsi javljaju kao rezultat povećane aktivnosti moždanih područja, a ovaj mehanizam dovodi do niza hroničnih bolesti nervnog sistema, poput parkinsonizma, epilepsije, opsesivnih kompulsija. Staze kojima prolazi cirkulacija patoloških impulsa moraju biti pronađene i isključene što je nježnije moguće.

Posljednjih godina provedeno je mnogo stotina (posebno u Sjedinjenim Državama) stereotaksičnih psihohirurških intervencija za liječenje pacijenata koji pate od određenih mentalnih poremećaja (prvenstveno opsesivno-kompulzivnih poremećaja), kod kojih su se pokazale neefikasne nehirurške metode liječenja . Prema nekim narkolozima, ovisnost o drogama može se smatrati i vrstom ove vrste poremećaja, pa se u slučaju neefikasnosti liječenja lijekovima može preporučiti stereotaksična intervencija.

Detektor greške
Veoma važno područje rada Instituta je proučavanje viših funkcija mozga: pažnje, pamćenja, razmišljanja, govora, emocija. Nekoliko laboratorija je uključeno u ove probleme, uključujući onu za koju sam ja zadužen, laboratoriju akademika N.P. Bekhtereve i laboratoriju Yu.D. Kropotov, doktora bioloških nauka.

Funkcije mozga svojstvene samo ljudima proučavaju se pomoću različitih pristupa: pomoću "konvencionalnog" elektroencefalograma, ali na novom nivou mapiranja mozga, proučavanjem evociranih potencijala, registracijom tih procesa zajedno s impulsnom aktivnošću neurona u direktnom kontaktu s moždanim tkivom - ovo, ugrađene elektrode i oprema koriste se pozitronsko-emisionom tomografijom.

Radovi akademika N.P. Bekhtereve na ovom području bili su široko pokriveni u naučnoj i naučno-popularnoj štampi. Započela je sistematsko proučavanje mentalnih procesa u mozgu, čak i kad je većina naučnika to smatrala gotovo nespoznatljivim, pitanjem daleke budućnosti. Dobro je što barem u nauci istina ne ovisi o položaju većine. Mnogi od onih koji su negirali mogućnost takvog istraživanja sada ih smatraju prioritetom.

U okviru ovog članka mogu se spomenuti samo najzanimljiviji rezultati, na primjer, detektor greške. Svako od nas je naišao na njegov rad. Zamislite da ste napustili kuću i već vas na ulici muči čudan osjećaj da nešto nije u redu. Vratite se - jeste, zaboravili ste isključiti svjetlo u kupaonici. Odnosno, zaboravili ste izvršiti uobičajenu, stereotipnu radnju - okrenuti prekidač i ovaj prolaz automatski je uključio kontrolni mehanizam u mozgu. Ovaj mehanizam su sredinom šezdesetih otkrile N.P. Bekhtereva i njeni saradnici. Uprkos činjenici da su rezultati objavljeni u naučnim časopisima, uključujući i strane, oni su sada na Zapadu "ponovo otkriveni" od ljudi koji poznaju rad naših naučnika, ali ne oklijevaju direktno posuđivati \u200b\u200bod njih. Nestanak velike sile također je doveo do činjenice da je u znanosti bilo više slučajeva direktnog plagijarizma.

Ko je zadužen za gramatiku?
Vrlo važno područje rada je takozvano mikro-mapiranje mozga. U našem zajedničkom istraživanju otkriveni su čak i takvi mehanizmi kao što je detektor gramatičke ispravnosti smislene fraze. Na primjer, plava vrpca i plava vrpca. Značenje je jasno u oba slučaja. Ali postoji jedna "mala, ali ponosna" grupa neurona koja se "kovitla" kad se gramatika razbije i signalizira to mozgu. Zašto je ovo potrebno? Vjerovatno, dakle, da se razumijevanje govora često odvija prvenstveno kroz analizu gramatike (podsjetimo na "glock kuzdra" akademika Ščerbe). Ako nešto nije u redu s gramatikom, dolazi signal - mora se izvršiti dodatna analiza.

Pronađena mikro-područja mozga koja su odgovorna za brojanje, za razlikovanje konkretnih i apstraktnih riječi. Prikazane su razlike u radu neurona u percepciji riječi maternjeg jezika (čaša), kvazi riječi maternjeg jezika (Chokhna) i riječi stranog jezika (vrijeme gledanja na azerbejdžanskom).

Neuroni korteksa i duboke strukture mozga uključeni su u ovu aktivnost na različite načine. U dubokim strukturama uglavnom se uočava porast učestalosti električnih pražnjenja, što nije baš "vezano" za bilo koju određenu zonu. Ti neuroni kao da rješavaju bilo koji problem cijelog svijeta. Potpuno drugačija slika u kori velikog mozga. Čini se da jedan neuron kaže: "Hajde, momci, šutite, ovo je moj posao, a ja ću to učiniti sam." Zaista, kod svih neurona, osim kod nekih, učestalost impulsa se smanjuje, a kod „odabranih“ se povećava.

Zahvaljujući tehnici pozitronske emisione tomografije (ili skraćeno PET), postalo je moguće istovremeno detaljno proučavati sva područja mozga odgovorna za složene "ljudske" funkcije. Suština metode je da se mala količina izotopa uvodi u supstancu koja učestvuje u hemijskim transformacijama unutar moždanih ćelija, a zatim promatramo kako se mijenja raspodjela ove supstance u moždanom području koje nas zanima. Ako se priliv glukoze s radioaktivnom oznakom poveća na ovo područje, to znači da se metabolizam povećao, što ukazuje na pojačan rad živčanih ćelija u ovom dijelu mozga.

Sada zamislite da osoba izvodi neki težak zadatak koji zahtijeva da zna pravila pravopisa ili logičkog razmišljanja. U isto vrijeme ima najaktivnije živčane ćelije u području mozga, "odgovorne" za ove vještine. Povećanje rada nervnih ćelija može se registrovati pomoću PET-a za povećanje protoka krvi u aktiviranoj zoni. Tako je bilo moguće utvrditi koja su područja mozga "odgovorna" za sintaksu, pravopis, značenje govora i za rješavanje drugih problema. Na primjer, poznate su zone koje se aktiviraju kada se predstave riječi, nije važno trebaju li ih čitati ili ne. Postoje i zone koje se aktiviraju kako bi se „ne radilo ništa“, kada, na primjer, osoba sluša priču, ali je ne čuje, gledajući nešto drugo.

Šta je pažnja?

Jednako je važno razumjeti kako ljudska pažnja "djeluje". I moj laboratorij i laboratorij Yu D. Kropotova bave se ovim problemom u našem institutu. Istraživanje se provodi zajedno s timom naučnika na čelu sa finskim profesorom R. Naatanenom, koji je otkrio tzv mehanizam nehotične pažnje... Da biste shvatili o čemu se radi, zamislite situaciju: lovac se šunja kroz šumu prateći plijen. Ali on sam plijen je grabežljive zvijeri, koju ne primjećuje, jer je postavljen samo da traži jelena ili zeca. I odjednom slučajno pucketanje u grmlju, možda ne baš uočljivo na pozadini cvrkuta ptica i buke potoka, trenutno preusmjerava njegovu pažnju, daje znak: "U blizini postoji opasnost." Mehanizam nehotične pažnje oblikovan je kod osobe u davnim vremenima, kao sigurnosni mehanizam, ali i dalje djeluje: na primjer, vozač vozi automobil, sluša radio, čuje vriske djece koja se igraju na ulici, opaža sve zvukovi svijeta oko njega, pažnja mu je odsutna, i odjednom tihi kucajući motor odmah prebacuje pažnju na automobil - shvata da nešto nije u redu s motorom (usput, ovaj fenomen je sličan grešci detektor).

Ovaj preokret pažnje djeluje na svaku osobu. Pronašli smo zone koje se aktiviraju na PET-u tijekom rada ovog mehanizma, a Yu D. Kropotov istraživao ga je metodom ugrađenih elektroda.
Ponekad u najtežem naučnom radu postoje smiješne epizode. To je bio slučaj kada smo ovaj posao završili u žurbi prije vrlo važnog i prestižnog simpozija. Yu D. D. Kropotov i ja otišli smo na simpozij kako bismo održali prezentacije i tek tamo, sa iznenađenjem i „osjećajem dubokog zadovoljstva“, neočekivano smo saznali da se aktivacija neurona događa u istim zonama. Da, ponekad dvoje ljudi koji sjede pored vas trebaju otići u drugu zemlju da razgovaraju.

Ako se prekrše mehanizmi nehotične pažnje, onda možemo govoriti o bolesti. U laboratoriju Kropotova proučavaju se djeca s takozvanim poremećajem hiperaktivnosti sa deficitom pažnje. To su teška djeca, češće dječaci, koja se ne mogu koncentrirati na lekciju, često ih grde kod kuće i u školi, ali zapravo ih treba liječiti, jer su poremetili neke specifične mehanizme mozga. Do nedavno se ovaj fenomen nije smatrao bolešću, a "prisilne" metode smatrale su se najboljom metodom suočavanja s njim. Sada ne samo da možemo definirati ovu bolest, već i predložiti metode liječenja djece s poremećajem pažnje.
Međutim, želio bih uznemiriti neke mlade čitatelje. Nije svaka podvala povezana s ovom bolešću, a onda ... "nasilne" metode su opravdane.

Pored nehotične pažnje, postoji i selektivna... To je takozvana "pažnja na recepciji", kada svi oko vas odjednom govore, a vi samo pratite sagovornika, ne obraćajući pažnju na brbljanje susjeda s desne strane koje vam je nezanimljivo. Tokom eksperimenta, subjektu se pričaju priče: u jedno uho - jedno, u drugo - drugo. Pratimo reakciju na priču u desnom, zatim u lijevom uhu i na ekranu vidimo kako se aktivacija moždanih regija radikalno mijenja. Istovremeno, aktiviranje živčanih ćelija za istoriju u desnom uhu je mnogo manje - jer većina ljudi digne telefonsku slušalicu u desnu ruku i stavi je na desno uho. Lakše im je pratiti istoriju u desnom uhu, trebaju se manje naprezati, mozak je manje uzbuđen.

Tajne mozga još uvijek čekaju u krilima

Često zaboravljamo ono očito: osoba nije samo mozak, već i tijelo. Nemoguće je razumjeti rad mozga bez uzimanja u obzir sve bogatstva interakcije moždanih sistema s raznim tjelesnim sistemima. Ponekad je to očito - na primjer, oslobađanje adrenalina u krvotok tjera mozak da se prebaci na novi način rada. U zdravom tijelu, zdrav duh je upravo interakcija tijela i mozga. Međutim, ovdje nije sve jasno. Proučavanje ove interakcije još uvijek čeka svoje istraživače.

Danas možemo reći da imamo dobru ideju o tome kako funkcionira jedna živčana ćelija. Mnoga prazna mjesta nestala su, a područja odgovorna za mentalne funkcije identificirana su na mapi mozga. Ali između ćelije i područja mozga postoji još jedan, vrlo važan nivo - skup nervnih ćelija, ansambl neurona. Ovdje je još uvijek puno nejasnog. Uz pomoć PET-a možemo pratiti koja su područja mozga „uključena“ prilikom obavljanja određenih zadataka, ali šta se događa unutar tih područja, koji signali međusobno šalju nervne ćelije, kojim redoslijedom, kako međusobno komuniciraju - za sada razgovaramo o ovome, malo znamo. Iako postoji određeni napredak i u ovom pravcu.

Prije se vjerovalo da je mozak podijeljen na jasno razgraničena područja, od kojih je svako "odgovorno" za svoju funkciju: ovo je zona savijanja malog prsta, a ovo zona ljubavi prema roditeljima. Ti su se zaključci temeljili na jednostavnim opažanjima: ako je određeno područje oštećeno, tada je njegova funkcija oštećena. Vremenom je postalo jasno da je to sve složenije: neuroni u različitim zonama međusobno komuniciraju na vrlo složen način i nemoguće je izvršiti jasnu "vezu" funkcije sa regionom mozga u smislu osiguravajući više funkcije svugdje. Možemo samo reći da je ovo područje povezano s govorom, pamćenjem i osjećajima. I reći da je ovaj živčani sklop mozga (ne djelić, već široko rasprostranjena mreža) i samo on odgovoran za percepciju slova, a ovaj - riječi i rečenice, još nije moguće. Ovo je izazov za budućnost.

Rad mozga na podršci višim vrstama mentalne aktivnosti sličan je bljesku vatrometa: u početku vidimo puno lampica, a zatim se počnu gasiti i ponovo upale, namignuvši međusobno, neki komadi ostaju tamni , drugi bljeskaju. Takođe, signal pobude šalje se u određeno područje mozga, ali aktivnost nervnih ćelija unutar njega pokorava se svojim posebnim ritmovima, svojoj hijerarhiji. S tim u vezi, uništavanje nekih živčanih ćelija može biti nenadoknadiv gubitak za mozak, dok bi druge mogle zamijeniti susjedne "prekvalifikovane" neurone. Svaki neuron se može vidjeti samo unutar čitavog skupa nervnih ćelija. Po mom mišljenju, sada je glavni zadatak dešifrirati živčani kod, odnosno shvatiti kako se posebno pružaju više funkcije mozga. Najvjerovatnije se to može učiniti proučavanjem interakcije elemenata mozga, razumijevanjem kako se pojedini neuroni kombiniraju u strukturu, a struktura u sistem i cijeli mozak. To je glavni izazov za naredni vijek. Iako je još ostalo nešto za dvadeseti.