Výskum, ktorý sa uskutočnil v posledných rokoch v Inštitúte ľudského mozgu Ruskej akadémie vied, umožnil určiť, ktoré oblasti mozgu sú zodpovedné za pochopenie rôznych čŕt reči vnímaných osobou: za gramatiku, syntax, pravopis a ďalšie.

Oblasť zodpovedná za definovanie gramatických charakteristík slova

Zóna aktívna, keď potrebujete použiť krátkodobú pamäť

Zóny motoriky reči

Zóny primárneho spracovania farieb

Zóny zapojené do spracovania syntaktickej štruktúry viet

Pravopisná zóna

Oblasť zapojená do vedomého a nedobrovoľného spracovania významu slov

Oblasti pravdepodobne ovládajúce potlačenie spracovania rečových funkcií v úlohe spracovania fyzických znakov slova, napríklad farby

Ľudstvo začalo študovať mozog a premýšľať o jeho účele dávno pred príchodom vedy do Nemecka moderná forma... Archeologické nálezy hovoria, že v rokoch 3000 - 2000 pred Kristom ľudia už aktívne praktizovali kraniotomiu - s najväčšou pravdepodobnosťou ako spôsob prevencie bolesti hlavy, epilepsie a duševných porúch. Starovekí grécki lekári a anatomisti Herofilus a Erasistratus nazývali mozog nielen centrom nervového systému, ale tiež verili, že inteligencia „pochádza“ v mozočku. V stredoveku taliansky chirurg Mondino de Luzzi navrhol, že mozog pozostáva z troch častí - alebo „bublín“: predná časť je zodpovedná za pocity, stredná predstavivosť a zadné pamäte.

Vedci neboli jediní, ktorí prispeli k tomuto procesu. V roku 1848 americký staviteľ Phineas Gage pri práci na stavbe železnice utrpel vážne zranenie: kovový špendlík vstúpil do jeho lebky pod očnú dutinu a vyšiel - na hranicu predných a parietálnych kostí. Muž však žil pomerne dobre potom viac ako desať rokov. Je pravda, že známi tvrdili, že v dôsledku incidentu sa zmenil - napríklad sa zdal byť viac nezrozumiteľný. A aj keď v tomto príbehu je veľa bielych škvŕn, naraz to spôsobilo vzrušujúcu diskusiu o funkciách rôznych oblastí mozgu.

V súčasnosti je štúdium mozgu doménou nie jedného, \u200b\u200bale mnohých vedeckých odborov. Neurobiológia sa zaoberá otázkami súvisiacimi s prácou receptorov. Neurofyziológia - charakteristika priebehu fyziologických procesov v mozgu. Psychofyziológia - vzťah medzi mozgom a psychikou. Neurofarmakológia - vplyv liekov na nervový systém vrátane mozgu. Existuje dokonca relatívne mladý smer - neuroekonómia: skúma procesy výberu a rozhodovania. Zásadnejšie kognitívne neurovedy sa zameriavajú na výskum odlišné typy vnímanie, ťažké myšlienkové procesy a súvisiace javy, ktoré súvisia s rečou, počúvaním hudby, sledovaním filmov atď.

Prečo sa to robí?

Je logické predpokladať, že každý orgán ľudského tela sa vyšetruje predovšetkým s cieľom naučiť sa, ako ho v prípade potreby účinne liečiť. Mozog je však príliš komplexný a zaujímavý systém, ktorý sa dá obmedziť na utilitárny prístup. Na univerzitách po celom svete existujú stovky laboratórií, ktoré študujú úplne odlišné aspekty mozgovej aktivity. Niektoré sa zameriavajú na špecifické typy duševných porúch, ako je schizofrénia. Iní sú vo sne. Iní sú stále na emóciách. Ešte iní chcú zistiť, čo sa stane s mozgom, keď človek pociťuje stres alebo pije alkohol. Robí to tiež psychofyziologické laboratórium Psychologického ústavu Ruskej akadémie vied.

akindo / gettyimages.com

Výsledkom takéhoto výskumu nie je vždy spôsob riešenia konkrétneho problému súvisiaceho s mozgovou aktivitou. Neurovedci často dostávajú informácie, ktoré nám predovšetkým pomáhajú lepšie pochopiť špecifiká vzťahov medzi ľuďmi a napríklad zistiť, podľa akých kritérií hodnotíme ľudí okolo nás ako „priateľov“ a „cudzincov“. Čo robiť s týmito znalosťami ďalej, ako ich uplatniť v praxi, je dobrá otázka.

Na druhej strane, experimenty so „štandardným“ ľudským mozgom a naturalistickými (prírodnými) stimulmi dávajú vedcom šancu zistiť, prečo mozog niekoho funguje inak. Na fínskej univerzite Aalto sa experimentuje za účasti ľudí s Aspergerovým syndrómom. Táto vývojová funkcia spravidla silne ovplyvňuje emočné funkcie, schopnosť sociálnej interakcie. Experimenty ukazujú, že pri pohľade na to, ako ostatní ľudia komunikujú, je pozorovaná „obyčajná“ osoba vysoký stupeň synchronizácia v senzorických oblastiach mozgu, v oblastiach zapojených do spracovania sociálnych informácií a formovania emócií. A u človeka s Aspergerovým syndrómom je táto synchronizácia oveľa menej výrazná. Vedci dúfajú, že časom prídu na to, ako pomôcť v spoločnosti prispôsobiť sa tým, pre ktorých je to spočiatku ťažšie.

Existujú laboratóriá, ktoré sa zaoberajú aplikovaným aj základným výskumom. V roku 2012 vedci na hebrejskej univerzite v Jeruzaleme vytvorili zariadenie, ktoré umožňuje nevidiacim ľuďom vidieť ich sluchom. Pozostávala z okuliarov a malej kamery, ktorá zaznamenala vizuálne informácie, a špeciálneho programu, ktorý ich skonvertoval na zvukové signály. Osoba, ktorá bola zbavená zraku, tak mohla rozpoznať predmety v okolí domácnosti, iných ľudí a dokonca aj veľké písmená. Súčasne vývojári zariadenia zistili, že v mozgu toho, kto sa naučí „vidieť“ pomocou sluchu, sú aktivované rovnaké prúdy ako ten, ktorý vidí tradičným spôsobom - očami. Vedecký svet teda čelí zásadne dôležitému základnému problému: je vizuálna kôra mozgu skutočne zodpovedná za videnie v obvyklom zmysle? A čo je vízia všeobecne?

Predpokladá sa tiež, že jedným z výsledkov dôkladnej a komplexnej štúdie mozgu bude možnosť vytvorenia umelej inteligencie. V roku 2005 sa začal slávny projekt Blue Brain s mnohými miliardami dolárov, ktorého cieľom bolo vytvoriť počítačový model ľudského mozgu a simulovať vedomie. Zatiaľ čo veci stále existujú, mnohí predstavitelia vedeckého sveta sú dostatočne skeptickí - iba preto, že nevieme presne, čo je to vedomie. Okrem toho existujú technické obmedzenia: simulovanie mozgu mačky na jej najzákladnejšej úrovni trvalo jedného z najväčších superpočítačov na svete. Ľudský mozog je, samozrejme, oveľa komplexnejší.

Metódy a experimenty

Metódy výskumu mozgu, ktoré dnes existujú, možno klasifikovať na základe dvoch kritérií. Prvým je frekvencia získavania informácií: líši sa od milisekúnd do niekoľkých sekúnd. Druhým je priestorové rozlíšenie: koľko podrobností sa môžeme pozrieť na samotný mozog. Elektroencefalografia je teda schopná zbierať údaje na veľmi vysokej frekvencii. Na druhej strane, fMRI (funkčné zobrazovanie pomocou magnetickej rezonancie) vám umožňuje pokryť štvorcové milimetre mozgu, čo je dosť veľa, pretože na jednom milimetri štvorcových je okolo 100 000 neurónov.

akindo / gettyimages.com

K dispozícii je tiež magnetická encefalografia, pozitrónová emisná tomografia, transkraniálna magnetická stimulácia. Metódy sa zvyčajne zlepšujú smerom k neinvazívnosti: chceme sa čo najviac naučiť o mozgu živého človeka s minimálnymi následkami na jeho zdravotný a psychologický stav. Navyše, s príchodom fMRI vedci začali študovať doslova všetky aspekty mozgovej aktivity. Môžeme mať takmer akýkoľvek typ správania a byť si istí, že na svete existuje laboratórium, ktoré ho študuje pomocou fMRI.

Pomocou príkladu najzákladnejšieho experimentu môžete pochopiť, ako to vedci robia. Povedzme, že chceme vedieť, či sa mozgová aktivita človeka líši, keď sa pozerá na tváre iných ľudí a na domy. Vyberie sa veľa obrázkov znázorňujúcich širokú škálu domov a rôznych tvárí. Sú zmiešané a ich poradie je randomizované. Je potrebné, aby v tomto poradí neboli žiadne vzory: ak sa napríklad po troch domoch vždy objaví tvár, vyvstane otázka spoľahlivosti výsledkov experimentu.

Pred umiestnením predmetu do skenera fMRI odstráňte z neho všetky kovové šperky a upozornite ho, aby si nevložil ruky do kruhu. Počas skenovania dochádza k rýchlej zmene magnetického poľa, ktoré podľa fyzikálnych zákonov indukuje elektrický prúd v uzavretej slučke. Tento pocit nie je smrteľne nepríjemný, ale tí, ktorí to vyskúšali, ho zvyčajne nechcú opakovať. Tridsať až štyridsať minút leží osoba v skeneri a pozerá sa na obrázky domov a tvárí, ktoré sa objavujú na obrazovke. Je dôležité, aby v tomto procese nespal: absolvovanie takýchto experimentov je často dosť nudné. Ponúkajú však odmenu - povedzme pár bezplatných filmových lístkov.

Tu končí viac alebo menej zaujímavá časť a začínajú ťažké a nevďačné: vedec musí spracovať informácie získané rôznymi štatistickými metódami, aby sa výsledok mohol formalizovať do článku a uverejniť vo vedeckom časopise. Hlavným úlovkom je, že existuje niekoľko desiatok tisíc spôsobov, ako kombinovať rôzne fázy transformácie údajov, takže nie je také ťažké dosiahnuť falošne pozitívny výsledok.

akindo / gettyimages.com

V roku 2009 sa v San Franciscu uskutočnil experiment, ktorý sa neskôr stal legendárnym. Vedci vložili mŕtveho atlantického lososa do skenera fMRI a ukázali mu fotografie ľudí v rôznych sociálnych situáciách. Pri výpočte údajov sa ukázalo, že mozog lososa nereagoval len na podnety: ryby zažili emócie. Mŕtvy losos samozrejme nie je schopný empatie, ale v dôsledku chyby - alebo takzvaného štatistického šumu, ktorý sa vyskytuje pri analýze údajov zozbieraných pomocou fMRI, môžeme získať významný účinok. Kto hľadá, vždy nájde.

Až donedávna sa tento problém zhoršoval skutočnosťou, že články boli odvádzané do západných časopisov, ktoré opisujú hlavne iba pozitívne výsledky experimentov. Ak sa hypotéza laboratória nepotvrdila, získané údaje skutočne spadli do koša. Teraz si predstavte: sto laboratórií vykonalo ten istý experiment. Štatisticky povedané, päť z nich môže mať pozitívne výsledky. Článok napísaný zástupcami takéhoto laboratória bude uverejnený, aj keď zostávajúcich 95 experimentov malo negatívny výsledok. Na boj proti takýmto narušeniam sa v súčasnosti objavila dôležitá možnosť: teraz je možné štúdiu opätovne zaregistrovať so zárukou uverejnenia bez ohľadu na výsledok - hlavná vec je, že všetko sa robí jasne podľa plánu.

Špecifickosť vedeckej práce spočíva v tom, že musí veľa vedieť - aj keď iba v rámci svojho odboru. Čím viac však viete, tým viac pochybujete. A pravdepodobnejšie je, že skôr alebo neskôr narazíte na niečo, čo zásadne odporuje vašim presvedčeniam. Preto vedci pri styku s médiami takmer nikdy nepoužívajú slovo „jednoznačne“. Namiesto toho hovoria „s najväčšou pravdepodobnosťou“, „pravdepodobne“, „môžeme uhádnuť.“

Pre novinárov a čitateľov takéto formulácie neznie veľmi lákavo, mierne povedané. Ľudská psychika je navrhnutá tak, aby presne vedel, z čoho je jeho telo vyrobené - vrátane mozgu. Je buď nezaujatý pravdepodobnosťou alebo alarmujúcim. Navyše, veľa ľudí v podstate nečíta správy za nadpisom. Výsledkom je, že informácie o najnovšom vedeckom výskume sa k nám často dostávajú v deformovanej podobe - a to aj preto, že médiá sa snažia zhromaždiť viac názorov, ale boja sa odradiť publikum príliš neurčitým znením.

Ruské médiá v roku 2007 prešli vlnou poznámok o vedcoch na London University College, ktorí zistili, že alkohol zlepšuje mozgové funkcie. Pri podrobnejšej kontrole sa zistí, že keďže alkohol zlepšuje prietok krvi do mozgu, čo zase koreluje so zlepšenou duševnou výkonnosťou, môže dôjsť k pozitívnemu účinku, ale negatívne dôsledky nadmerná konzumácia alkoholu ho jednoznačne preváži.

Pred niekoľkými rokmi sa v západnej tlači široko zaoberal projektom No More Woof, ktorého tvorcovia navrhli použitie nástroja na báze elektroencefalografie na čítanie myšlienok psov a ich „prekladanie“ do ľudského jazyka. Po prvé, EEG nie je zďaleka najpresnejšou metódou zberu údajov. Po druhé, ako môžeme vedieť, ako by sa myšlienky psov mali vyjadrovať anglickou rečou? Po tretie, neexistuje žiadny výskum, ktorý by dokázal, že všetky zvieratá, vrátane ľudí a psov, hovoria rôznymi dialektmi toho istého globálneho jazyka. Médiá však skandovali: hurá, konečne sa naučíme porozumieť našim Guľám a Bobikom!

akindo / gettyimages.com

za druhé, dajte si pozor na kategorické výkazy. Napríklad, ak materiál hovorí, že vedci našli v mozgu „zónu lásky“, majte na pamäti, že jedným zo súčasných trendov je študovať mozog nie ako konštruktér vyrobený z úplne autonómnych prvkov, ale ako komplexná sieť. Áno, a „láska“ - pojem, ktorý je príliš nejednoznačný na to, aby sa pre neho odvodil nejaký druh univerzálnej definície.

za tretie, venujte pozornosť zdroju. Novinári často neodkazujú na pôvodný článok vo vedeckom časopise, ale na publikáciu na inom internetovom spravodajskom portáli alebo dokonca na blogu. Pre náročnú myseľ by sa takýto odkaz mal zdať nepresvedčivý.

štvrtý, opýtajte sa na internete otázku: „Kto sú všetci títo ľudia?“ Pod značkou „vedci“ v médiách sa môžu v médiách objaviť skutoční zamestnanci známych laboratórií a nadšenci, ktorí zbierajú peniaze na svoj „revolučný“ objav pomocou crowdfundingových platforiem.

piaty, nájdite originál. Z abstraktu ( zhrnutie podstata článku) je často jasné, čo presne vedci dokázali a akým spôsobom. Áno, predplatné mnohých časopisov je zaplatené. Existujú však stránky PubMed a Google Scholar, ktoré vám umožňujú prehľadávať text vedeckých publikácií.

Na rozdiel od stereotypov nám veda nemôže poskytnúť stopercentnú záruku ničoho. Nemôže oddeliť pravdu od všetkého ostatného odvážnym a nezmazateľným riadkom. Môže sa však priblížiť pravde tak, ako je to možné, vďaka mnohým opakovaným pokusom uskutočňovaným v rôznych častiach sveta, ktorých výsledky sa postupne zblížia v jednom bode. O. S určitou pravdepodobnosťou.

Mozog verzus mozog - kto vyhrá?

Problém štúdia ľudského mozgu, vzťahu medzi mozgom a psychikou je jednou z najzaujímavejších výziev, aké sa kedy vyskytli vo vede. Prvýkrát bol stanovený cieľ poznať niečo, čo je rovnako zložité ako samotný nástroj poznania. Koniec koncov, všetko, čo bolo doteraz študované - atóm, galaxia a zvierací mozog - bolo jednoduchšie ako ľudský mozog. Z filozofického hľadiska nie je známe, či je v zásade možné riešenie tohto problému. Okrem nástrojov a metód náš ľudský mozog skutočne zostáva hlavným prostriedkom poznania mozgu. Zvyčajne je zariadenie, ktoré študuje nejaký fenomén alebo objekt, zložitejšie ako tento objekt, v rovnakom prípade sa snažíme konať rovnako - mozog proti mozgu.
Obrovská úloha pritiahla mnoho veľkých myslí: Hippokrati, Aristoteles, Descartes a mnohí ďalší hovorili o zásadách mozgu.
V minulom storočí boli objavené oblasti mozgu zodpovedné za reč - podľa objaviteľov sa nazývajú oblasti Broca a Wernicke. Skutočný vedecký výskum mozgu sa však začal prácou nášho geniálneho krajana I.M.Sechenova. Ďalej - V.M.Bekterev, I.P. Pavlov ... Tu sa zastavím v zozname mien, pretože v dvadsiatom storočí je veľa vynikajúcich vedcov v mozgu a nebezpečenstvo, že niekto stratí, je príliš veľké (najmä od tých, ktorí teraz žijú, Bože, zakážte) ). Boli urobené veľké objavy, ale možnosti metód tej doby na štúdium ľudských funkcií sú veľmi obmedzené: psychologické testy, klinické pozorovania a od tridsiatych rokov - elektroencefalogram. Je to ako pokúsiť sa zistiť, ako televízor funguje, hukotom lámp a transformátorov alebo teplotou prípadu, alebo sa snažiť pochopiť úlohu jeho jednotlivých blokov, na základe toho, čo sa stane s televízorom, ak je tento blok rozbitý.
Štruktúra mozgu, jeho morfológia už bola študovaná celkom dobre. Avšak predstavy o fungovaní jednotlivých nervových buniek boli veľmi útržkovité. Chýbali teda komplexné vedomosti o stavebných blokoch, ktoré tvoria mozog, ao potrebných nástrojoch na ich preskúmanie.

Dva objavy vo výskume ľudských mozgov

Prvý prielom v poznávaní ľudského mozgu bol v skutočnosti spojený s použitím metódy dlhodobých a krátkodobých elektród immitovaných na diagnostiku a liečbu pacientov. Zároveň vedci začali chápať, ako jednotlivé neuróny fungujú, ako sa informácie prenášajú z neurónov do neurónov a pozdĺž nervov. Akademička N.P. Bekterová a jej zamestnanci boli prvými, ktorí v našej krajine pracovali v podmienkach priameho kontaktu s ľudským mozgom.
Získali sa teda údaje o živote v jednotlivých zónach mozgu, o vzťahu medzi najdôležitejšími časťami mozgu - kôry a subkortexu a mnohými ďalšími. Mozog sa však skladá z desiatok miliárd neurónov a pomocou elektród je možné pozorovať iba desiatky, a dokonca aj potom zorné pole výskumných pracovníkov často nezahŕňa bunky, ktoré sú potrebné na výskum, ale tie, ktoré sú blízko liečebnej elektródy.
Medzitým sa vo svete konala technická revolúcia. Nové výpočtové schopnosti umožnili priblížiť štúdium vyšších funkcií mozgu pomocou elektroencefalografie a evokovali potenciál na novú úroveň. Objavili sa nové metódy, ktoré vám umožňujú „nahliadnuť do mozgu“: magnetoencefalografia, funkčné zobrazovanie magnetickou rezonanciou a pozitrónová emisná tomografia. To všetko vytvorilo základ pre nový prielom. To sa naozaj stalo v polovici osemdesiatych rokov.
V tom čase sa zhodoval vedecký záujem a možnosť jeho uspokojenia. Vidsh preto vyhlásil kongres USA v deväťdesiatych rokoch desaťročie výskumu ľudského mozgu. Táto iniciatíva sa rýchlo stala medzinárodnou. Teraz na celom svete pracujú na štúdiu ľudského mozgu stovky najlepších laboratórií.
Musím povedať, že v tom čase v horných vrstvách moci bolo veľa inteligentných ľudí, ktorí sa radili zo štátu. Preto v našej krajine pochopili potrebu študovať ľudský mozog a ponúkli mi na základe tímu vytvoreného a vedeného akademikom Bekhterevom zorganizovať vedecké centrum pre výskum mozgu - Inštitút ľudského mozgu Ruskej akadémie vied.
Hlavné zameranie činnosti inštitútu: základný výskum organizácie ľudského mozgu a jeho zložitých mentálnych funkcií - reč, emócie, pozornosť, pamäť. Ale nielen. Vedci musia zároveň hľadať spôsoby liečby tých pacientov, u ktorých sú tieto dôležité funkcie narušené. Kombinácia základného výskumu a praktickej práce s pacientmi bola jedným z hlavných princípov činnosti inštitútu, ktorý vypracovala jeho vedecká poradkyňa Natalya Petrovna Bekhtereva.
Je neprijateľné experimentovať na ľuďoch. Preto sa väčšina výskumu mozgu vykonáva na zvieratách. Existujú však javy, ktoré je možné študovať iba u ľudí. Napríklad teraz mladý zamestnanec môjho laboratória obhajuje tézu o spracovaní reči, jej pravopisu a syntaxi v rôznych mozgových štruktúrach. Súhlasíte s tým, že je ťažké študovať na potkanoch. Inštitút je špecificky zameraný na výskum vecí, ktoré sa nedajú študovať na zvieratách. Psychofyziologické štúdie vykonávame na dobrovoľníkoch pomocou takzvanej neinvazívnej techniky, bez toho, aby sme sa „dostali“ do mozgu a bez toho, aby sme osobe spôsobili akékoľvek nepríjemnosti. Takto sa napríklad vykonávajú tomografické vyšetrenia alebo mapovanie mozgu pomocou elektroencefalografie.
Stáva sa však, že choroba alebo nehoda „vnáša do ľudského mozgu experiment“ - napríklad je narušená reč alebo pamäť pacienta. V tejto situácii je možné a potrebné preskúmať tie oblasti mozgu, ktorých práca je narušená. Alebo naopak, časť mozgu sa u pacienta stratí alebo poškodí a vedci dostanú príležitosť študovať, aké „povinnosti“ mozog nemôže takýmto porušením vykonávať.
Ale iba pozorovanie takýchto pacientov je, mierne povedané, neetické, a náš ústav nielen vyšetruje pacientov s rôznymi zraneniami mozgu, ale tiež im pomáha, a to aj pomocou najnovších metód liečby vyvinutých našimi zamestnancami. Na tento účel má ústav kliniku so 160 lôžkami. Pri práci našich zamestnancov sú neoddeliteľne spojené dve úlohy - výskum a liečba.
Máme vynikajúcich vysoko kvalifikovaných lekárov a zdravotné sestry. Bez tohto nie je možné - koniec koncov, sme v popredí vedy a na implementáciu nových metód je potrebná najvyššia kvalifikácia. Takmer každé laboratórium ústavu je uzavreté pre oddelenia kliniky, čo je kľúčom k neustálemu objavovaniu nových prístupov. Okrem štandardných metód liečby vykonávame aj chirurgickú liečbu epilepsie a parkinsonizmu, psychochirurgické operácie, ošetrenie mozgového tkaniva magnetostimuláciou, ošetrenie afázie elektrickou stimuláciou a mnoho ďalšieho. Klinika je vážne chorá a niekedy je to možné
pomôcť im v prípadoch, ktoré sa považujú za beznádejné. To samozrejme nie je vždy možné. Vo všeobecnosti, keď počujete akékoľvek neobmedzené záruky pri zaobchádzaní s ľuďmi, to vyvoláva veľmi vážne pochybnosti.

Pracovné dni a najvyššie body laboratórií

Každé laboratórium má svoje vlastné úspechy. Napríklad laboratórium vedené profesorom V.A.Ilyukhinou sa vyvíja v oblasti neurofyziológie funkčných stavov mozgu.
Čo to je? Pokúsim sa to vysvetliť jednoduchým príkladom. Každý vie, že ten istý výraz niekedy vníma človek diametrálne opačne, v závislosti od toho, v akom stave je: chorý alebo zdravý, vzrušený alebo pokojný. Je to podobné tomu, ako má tá istá nota, odohraná napríklad z orgánu, odlišnú farbu v závislosti od registra. Náš mozog a organizmus sú najzložitejším systémom viacerých registrov, v ktorom štát hrá úlohu registra. Môžeme povedať, že celé spektrum ľudských vzťahov s prostredím je determinované jeho funkčným stavom. Určuje tak možnosť „poruchy“ operátora na ovládacom paneli najkomplexnejšieho zariadenia, ako aj reakciu pacienta na prijaté lieky.
V laboratóriu profesora Ilyukhiny sa študujú funkčné stavy, ako aj aké parametre sú určené, ako tieto parametre a samotné stavy závisia od regulačných systémov tela, od toho, ako vonkajšie a vnútorné vplyvy menia stavy, niekedy spôsobujú chorobu a ako zasa stav mozgu a tela. ovplyvňujú priebeh choroby a účinok liekov. S pomocou získaných výsledkov si môžete vybrať správny výber medzi alternatívnymi liečebnými cestami. Stanovuje sa aj adaptačná schopnosť človeka: ako stabilný bude mať pri akomkoľvek terapeutickom účinku, strese.
Laboratórium neuroimunologie sa zaoberá veľmi dôležitou úlohou. Imunoregulačné poruchy často vedú k závažným ochoreniam mozgu. Tento stav by sa mal diagnostikovať a mala by sa zvoliť liečba - imunokorekcia. Typickým príkladom neuroimunitného ochorenia je roztrúsená skleróza, ktorý v ústave študuje laboratórium pod vedením profesora I. D. Stolyarova. Nie je to tak dávno, čo sa stal členom rady Európskeho výboru pre výskum a liečbu roztrúsenej sklerózy.
V dvadsiatom storočí človek začal aktívne meniť svet okolo seba a oslavovať víťazstvo nad prírodou, ukázalo sa však, že je príliš skoro na oslavu: to zhoršuje problémy spôsobené človekom, tzv. Človekom. Žijeme pod vplyvom magnetických polí, pod svetlom blikajúcich plynových lámp, celé hodiny sa pozeráme na obrazovku počítača, rozprávame sa s mobilným telefónom ... To všetko zďaleka nie je ľahostajné pre ľudské telo: napríklad je dobre známe, že blikajúce svetlo môže spôsobiť epileptický záchvat. Škody na mozgu je možné eliminovať veľmi jednoduchými opatreniami - zatvorením jedného oka. Ak chcete drasticky znížiť „škodlivý účinok“ rádiotelefónu (mimochodom to ešte nebolo presne dokázané), môžete jednoducho zmeniť jeho dizajn tak, aby anténa smerovala nadol a mozog nebol ožarovaný. Tento výskum vykonáva laboratórium pod vedením doktora lekárskych vied E. B. Lyskova. Napríklad on a jeho spolupracovníci ukázali, že vystavenie sa striedavému magnetickému poľu škodí učeniu.
Na úrovni buniek je práca mozgu spojená s chemickými transformáciami rôznych látok, a preto sú pre nás dôležité výsledky získané v laboratóriu molekulárnej neurobiológie na čele s profesorkou Dambinovou. Zamestnanci tohto laboratória vyvíjajú nové metódy diagnostiky mozgových ochorení, hľadajú chemické látky proteínovej povahy, ktoré môžu normalizovať poruchy mozgového tkaniva pri parkinsonizme, epilepsii, drogovej závislosti a závislosti od alkoholu. Ukázalo sa, že užívanie drog a alkoholu vedie k deštrukcii nervových buniek. Ich fragmenty vstupujúce do krvného riečiska indukujú imunitnému systému, aby produkoval takzvané „autoprotilátky“. „Autoprotilátky“ zostávajú v krvi po dlhú dobu, dokonca aj u ľudí, ktorí prestali užívať drogy. Toto je druh telesnej pamäte, ktorá ukladá informácie o užívaní drog. Ak zmeráte množstvo autoprotilátok proti špecifickým fragmentom nervových buniek v krvi človeka, môžete diagnostikovať „závislosť od drog“ aj niekoľko rokov po tom, čo osoba prestala užívať drogy.

Je možné „preškoliť“ nervové bunky?

Jedným z najmodernejších trendov v práci inštitútu je stereotaxia. to lekárska technológia, poskytuje možnosť nízkotraumatického, jemného a cieleného prístupu k hlbokým štruktúram mozgu a má na ne dávkový účinok. Toto je neurochirurgia budúcnosti. Namiesto „otvorených“ neurochirurgických zákrokov, keď sa s cieľom dosiahnuť mozog uskutoční veľká trepanácia, sú ponúknuté nízko-traumatické, šetriace účinky na mozog.
Vo vyspelých krajinách, najmä v USA, získala klinická stereotaxia svoje správne miesto v neurochirurgii. V súčasnosti v USA v tejto oblasti pracuje asi 300 neurochirurgov, členov American Stereotaxic Society. Stereotaxia je založená na matematických a presných nástrojoch, ktoré poskytujú cielené ponorenie do mozgu jemné nástroje... Umožňujú vám „nahliadnuť“ do mozgu živej osoby. V tomto prípade sa používa pozitrónová emisná tomografia, magnetická rezonancia, počítačová röntgenová tomografia. "Stereotaxia je mierou metodologickej zrelosti neurochirurgie" - názor neskoro neurochirurga L. V. Abrakova. Pre stereotaxickú metódu liečby je veľmi dôležité poznať úlohu jednotlivých „bodov“ v ľudskom mozgu, porozumieť ich interakcii, vedieť, kde a čo presne sa musí v mozgu zmeniť, aby sa mohlo liečiť konkrétne ochorenie.
Ústav má laboratórium stereotaxických metód, ktoré vedie doktor lekárskych vied, laureát štátnej ceny ZSSR A. D. Anichkov. V podstate je to vedúce stereotaxické centrum v Rusku. Narodilo sa tu najmodernejšie smerovanie - počítačová stereotaxia so softvérom a matematická podpora, ktorá sa vykonáva na elektronickom počítači. Pred vývojom sme neurochirurgovia vykonali manuálne stereotaxické výpočty, ale teraz sme vyvinuli desiatky stereotaxických zariadení; Niektoré z nich boli klinicky testované a sú schopné vyriešiť najťažšie problémy. Spolu s kolegami z Ústredného výskumného ústavu Elektropribor bol vytvorený počítačový stereotaxický systém, ktorý sa po prvýkrát vyrába v Rusku a ktorý v mnohých kľúčových ukazovateľoch prevyšuje podobné zahraničné vzorky. Ako to uviedol neznámy autor, „konečne naše temné jaskyne osvetľovali plaché lúče civilizácie.“
V našom ústave sa stereotaxia používa na liečbu pacientov trpiacich poruchami pohybu (parkinsonizmus, Parkinsonova choroba, Huntingtonova chorea a ďalšie), epilepsia, neskrotná bolesť (najmä syndróm fantómovej bolesti) a niektoré psychické poruchy. Okrem toho sa stereotaxia používa na objasnenie diagnózy a liečby určitých nádorov mozgu, na liečenie hematómov, abscesov a mozgových cýst. Stereotaktické zákroky (ako všetky ostatné neurochirurgické zákroky) sa pacientovi ponúkajú iba vtedy, ak sú vyčerpané všetky možnosti liečby drogami a samotné ochorenie ohrozuje zdravie pacienta alebo ho robí neschopným pracovať, robí ho asociálnym. Všetky operácie sa vykonávajú iba so súhlasom pacienta a jeho príbuzných po konzultácii so špecialistami v rôznych oblastiach.
Existujú dva typy stereotaxie. Prvý, nefunkčný, sa používa, keď je v mozgu hlboko v mozgu organická lézia, napríklad nádor. Ak sa odstráni pomocou konvenčných techník, bude potrebné ovplyvniť zdravé štruktúry mozgu, ktoré vykonávajú dôležité funkcie, a pacient môže byť náhodne poškodený, niekedy dokonca nezlučiteľný so životom. Predpokladajme, že nádor je zreteľne viditeľný pomocou magnetickej rezonancie a pozitrónovej emisnej tomografie. Potom môžete vypočítať jeho súradnice a zaviesť rádioaktívne látky pomocou nízko-traumatickej tenkej sondy, ktorá vypáli nádor a rýchlo sa rozpadne. Poškodenie počas priechodu mozgovým tkanivom je minimálne a nádor bude zničený. Už sme vykonali niekoľko takýchto operácií, bývalí pacienti stále žijú, hoci s tradičnými metódami liečby nemali nádej.
Podstatou tejto metódy je to, že eliminujeme „chybu“, ktorú jasne vidíme. Hlavnou úlohou je rozhodnúť sa, ako sa k nej dostať, ktorá cesta sa má zvoliť, aby sa nedotkla dôležitých oblastí, ktorú metódu odstránenia „chyby“ zvoliť.
Zásadne iná situácia s „funkčnou“ stereotaxiou, ktorá sa používa aj pri liečbe duševných chorôb. Príčinou choroby je často to, že jedna malá skupina nervových buniek alebo niekoľko takýchto skupín nefunguje správne. Buď neuvoľňujú potrebné látky alebo ich uvoľňujú príliš veľa. Bunky môžu byť patologicky vzrušené a potom stimulujú „zlú“ aktivitu iných zdravých buniek. Tieto „stratené“ bunky musia byť nájdené a buď zničené alebo izolované, alebo „preškolené“ pomocou elektrickej stimulácie. V takej situácii nemôžete „vidieť“ postihnutú oblasť. Musíme to vypočítať čisto teoreticky, pretože astronómovia vypočítali obežnú dráhu Neptúna.
Práve tu sú pre nás mimoriadne dôležité základné vedomosti o zásadách mozgu, o interakcii jeho častí, o funkčnej úlohe každej časti mozgu. Využívame výsledky stereotaxickej neurológie - nový smer, ktorý v ústave vyvinul neskoro profesor V.M.Smirnov. Stereotaktická neurológia je „akrobacia“, ale práve na tejto ceste by sme mali hľadať možnosť liečby mnohých závažných chorôb vrátane tých duševných.
Výsledky nášho výskumu a údaje z iných laboratórií naznačujú, že takmer každá, aj veľmi zložitá duševná aktivita mozgu, je zabezpečená systémom distribuovaným v priestore a meniacim sa v čase, ktorý pozostáva z prepojení rôzneho stupňa rigidity. Je zrejmé, že je veľmi ťažké zasahovať do fungovania takého systému. Teraz to však dokážeme: napríklad môžeme vytvoriť nové rečové centrum, ktoré nahradí zničené trauma.
V tomto prípade dochádza k určitému „preškoleniu“ nervových buniek. Faktom je, že existujú nervové bunky, ktoré sú pripravené od narodenia na svoju prácu, ale sú aj iné, ktoré sú „vychovávané“ v procese ľudského rozvoja. Naučia sa plniť niektoré úlohy, zabudnú na iných, ale nie navždy. Dokonca aj po absolvovaní „špecializácie“ sú v zásade schopné prevziať výkon niektorých ďalších úloh, môžu pracovať iným spôsobom. Preto ich môžete prinútiť, aby prevzali prácu stratených nervových buniek a nahradili ich.
Neuróny mozgu pracujú ako posádka lode: jeden je dobrý pri riadení lode pozdĺž kurzu, druhý je dobrý pri streľbe, tretí je pri príprave jedla. Strelca sa však môže naučiť variť boršč a kuchár sa môže naučiť namieriť zbraň. Musíte im len vysvetliť, ako sa to robí. V zásade ide o prirodzený mechanizmus: ak dôjde k poraneniu mozgu u dieťaťa, jeho nervové bunky sa spontánne „stiahnu“. U dospelých sa musia použiť špeciálne metódy na „preškolenie“ buniek.
To robia vedci - snaží sa stimulovať niektoré nervové bunky, aby robili prácu druhých, ktoré už nie je možné obnoviť. V tomto smere sa už dosiahli dobré výsledky:
napríklad, niektorí pacienti s narušenou tvorbou Broca reči boli preškolení, aby hovorili.
Ďalším príkladom je terapeutický účinok psychochirurgických operácií zameraných na „vypnutie“ štruktúr v oblasti mozgu nazývanej limbický systém. Pri rôznych ochoreniach v rôznych oblastiach mozgu vzniká prúd patologických impulzov, ktoré cirkulujú pozdĺž nervových dráh. Tieto impulzy sa objavujú v dôsledku zvýšenej aktivity mozgových zón a tento mechanizmus vedie k mnohým chronickým ochoreniam nervového systému, ako je parkinsonizmus, epilepsia a obsedantné stavy. Cesty, ktorými prechádza obeh patologických impulzov, musia byť nájdené a vypnuté tak jemne, ako je to len možné.
V posledných rokoch sa uskutočnilo mnoho stoviek (najmä v Spojených štátoch) stereotaxických psychochirurgických zákrokov na liečenie pacientov trpiacich určitými duševnými poruchami (predovšetkým obsedantno-kompulzívnymi poruchami), u ktorých sa nechirurgické metódy liečby ukázali ako neúčinné. Podľa niektorých narkológov možno drogovú závislosť považovať aj za druh tohto druhu poruchy, a preto sa v prípade neúčinnosti liečby drogami môže odporučiť stereotaxický zásah.

Detektor chýb

Veľmi dôležitou oblasťou práce inštitútu je štúdium vyšších funkcií mozgu: pozornosť, pamäť, myslenie, reč, emócie. Do týchto problémov je zapojených niekoľko laboratórií, vrátane toho, ktoré mám na starosti, laboratória akademika N.P. Bekhtereva a laboratória Yu.D. Kropotova, doktora biologických vied.
Funkcie mozgu vlastné iba u ľudí sa skúmajú pomocou rôznych prístupov: pomocou „konvenčného“ elektroencefalogramu, ale na novej úrovni mapovania mozgu, sledovaním evokovaných potenciálov, registráciou týchto procesov spolu s impulznou aktivitou neurónov v priamom kontakte s mozgovým tkanivom - na tento účel sa používajú implantované elektródy a vybavenie. pozitrónová emisná tomografia.
Práce akademika N.P.Bekhtereva v tejto oblasti boli široko pokryté vedeckou a populárnou vedeckou tlačou. Začala systematické štúdium mentálnych procesov v mozgu, aj keď to väčšina vedcov považovala za takmer nepoznateľnú, záležitosť vzdialenej budúcnosti. Je dobré, že aspoň vo vede pravda nezávisí od postavenia väčšiny. Mnohí z tých, ktorí popreli možnosť takéhoto výskumu, ich teraz považujú za prioritu.
V rámci tohto článku môžeme uviesť iba najzaujímavejšie výsledky, napríklad detektor chýb. Každý z nás sa stretol so svojou prácou. Predstavte si, že ste opustili dom a už na ulici ste mučení zvláštnym pocitom, že niečo nie je v poriadku. Vrátite sa - zabudli ste vypnúť svetlo v kúpeľni. To znamená, že ste zabudli vykonať obvyklú stereotypnú akciu - otočte prepínač a tento prechod automaticky zapol riadiaci mechanizmus v mozgu. Tento mechanizmus objavila v polovici šesťdesiatych rokov N. P. Bekhtereva a jej spolupracovníci. Napriek tomu, že výsledky boli publikované vo vedeckých časopisoch, vrátane zahraničných, teraz ich na Západe „znovuobjavujú“ ľudia, ktorí poznajú prácu našich vedcov, ale neopovrhujú si požičiavať priamo od nich. Zmiznutie veľkej moci viedlo tiež k tomu, že vo vede bolo viac prípadov priameho plagiátu.
Detekcia chýb sa môže stať chorobou aj vtedy, keď tento mechanizmus funguje viac, ako je potrebné, a zdá sa, že človek po celú dobu niečo zabudol.
Všeobecne platí, že proces vyvolania emócií na úrovni mozgu je nám dnes jasný. Prečo sa s nimi jeden človek vyrovná a druhý - „potopenie“ - nemôže utiecť
z začarovaného kruhu podobných zážitkov? Ukázalo sa, že u „stabilného“ človeka sú zmeny metabolizmu mozgu spojené napríklad so zármutkom nevyhnutne kompenzované zmenami metabolizmu v iných štruktúrach nasmerovaných iným smerom. U „nestabilnej“ osoby je táto kompenzácia porušená.

Kto má na starosti gramatiku?

Veľmi dôležitou oblasťou práce je tzv. Mapovanie mozgu. V našom spoločnom výskume sa objavili aj také mechanizmy, ako je detektor gramatickej správnosti zmysluplnej vety. Napríklad modrá a modrá stuha. Význam je jasný v oboch prípadoch. Existuje však jedna „malá, ale hrdá“ skupina neurónov, ktorá „víri“, keď sa rozbije gramatika a signalizuje to mozgu. Prečo je to potrebné? Pravdepodobne teda, že porozumenie reči často prebieha predovšetkým prostredníctvom analýzy gramatiky (nezabudnite na „glock kuzdra“ akademika Shcherbu). Ak niečo nie je v poriadku s gramatikou, prichádza signál - musí sa vykonať ďalšia analýza.
Nájdené mikrozóny mozgu, ktoré sú zodpovedné za počítanie, na rozlíšenie medzi konkrétnymi a abstraktnými slovami. Sú zobrazené rozdiely v práci neurónov vo vnímaní slova rodného jazyka (pohár), kvázi slova rodného jazyka (Čokna) a slova cudzieho jazyka (pozeranie v Azerbajdžane).
Neuróny kôry a hlboké mozgové štruktúry sú zapojené do tejto aktivity rôznymi spôsobmi. V hlbokých štruktúrach sa vo všeobecnosti pozoruje zvýšenie frekvencie elektrických výbojov, ktoré nie sú príliš „viazané“ na žiadnu konkrétnu zónu. Tieto neuróny, ako to bolo, riešia akýkoľvek problém v celom svete. Úplne iný obrázok v mozgovej kôre. Zdá sa, že jeden neurón hovorí:
"No tak, chlapci, drž hubu, toto je moje podnikanie, a urobím to sám." Naozaj, vo všetkých neurónoch, s výnimkou niektorých, sa frekvencia impulzov znižuje, zatiaľ čo vo „vyvolených“ sa zvyšuje.
Vďaka technike pozitrónovej emisnej tomografie (alebo skrátene PET) bolo možné podrobne študovať všetky mozgové oblasti zodpovedné za komplexné „ľudské“ funkcie. Podstata metódy spočíva v tom, že malé množstvo izotopu sa zavádza do látky, ktorá sa zúčastňuje chemických transformácií vo vnútri mozgových buniek, a potom pozorujeme, ako sa mení distribúcia tejto látky v oblasti mozgu, ktorá nás zaujíma. Ak sa tok glukózy s rádioaktívnou značkou zvyšuje do tejto oblasti, znamená to, že sa metabolizmus zvýšil, čo naznačuje zvýšenú prácu nervových buniek v tejto časti mozgu.
Teraz si predstavte, že človek vykonáva náročnú úlohu, ktorá vyžaduje, aby poznal pravidlá pravopisu alebo logického myslenia. Zároveň sú najaktívnejšie nervové bunky v oblasti mozgu „zodpovedné“ za tieto zručnosti. Posilňovacie práce
nervové bunky môžu byť registrované pomocou PET na zvýšenie prietoku krvi v aktivovanej oblasti. Bolo teda možné určiť, ktoré oblasti mozgu sú „zodpovedné“ za syntax, pravopis, význam reči a riešenie ďalších problémov. Napríklad sú známe zóny, ktoré sa aktivujú pri prezentácii slov, nezáleží na tom, či ich musíte alebo nemusíte čítať. Existujú aj zóny, ktoré sa aktivujú, aby „nerobili nič“, keď napríklad človek počúva príbeh, ale nepočuje ho a sleduje niečo iné.

Čo je pozornosť?

Rovnako dôležité je pochopiť, ako „ľudská pozornosť“ funguje. Moje laboratórium aj laboratórium Yu D. Kropotova sa zaoberajú týmto problémom v našom ústave. Výskum sa uskutočňuje spoločne s tímom vedcov, ktorý vedie fínsky profesor R. Naatanen, ktorý objavil tzv. Mechanizmus nedobrovoľnej pozornosti. Pochopiť čo v otázkePredstavte si situáciu: lovec sa vkráda do lesa a sleduje korisť. Ale on sám je korisťou pre dravé zviera, ktoré si nevšimol, pretože je pripravený len hľadať jeleňa alebo zajaca. A zrazu náhodné praskanie v kríkoch, možno nie veľmi zreteľné na pozadí cvrlikania vtákov a hluk potoka, okamžite zmení jeho pozornosť, dáva signál: „V okolí je nebezpečenstvo.“ Mechanizmus nedobrovoľnej pozornosti vznikol v dávnych dobách u ľudí ako bezpečnostný mechanizmus, ale stále funguje: napríklad vodič riadi auto, počúva rádio, počuje výkriky detí, ktoré sa hrajú na ulici, vníma všetky zvuky sveta okolo neho, jeho pozornosť je neprítomná a zrazu tiché klepanie motor okamžite obráti svoju pozornosť na auto - uvedomí si, že s motorom je niečo zlé (mimochodom, tento jav je podobný detektoru chýb).
Tento prepínač pozornosti funguje pre každého človeka. Našli sme zóny, ktoré sú aktivované na PET počas fungovania tohto mechanizmu, a Yu D. Kropotov ho preskúmal pomocou metódy implantovaných elektród. Niekedy sú v najťažšej vedeckej práci zábavné epizódy. To bol prípad, keď sme túto prácu v zhone dokončili rýchlo pred veľmi dôležitým a prestížnym sympóziom. Yu D. Kropotov a ja sme išli na sympózium robiť správy a len tam sme prekvapením a „pocitom hlbokej spokojnosti“ neočakávane zistili, že neuróny sú aktivované v rovnakých zónach. Áno, niekedy dvaja ľudia, ktorí sedia vedľa vás, musia ísť hovoriť do inej krajiny a porozprávať sa.
Ak dôjde k porušeniu mechanizmov nedobrovoľnej pozornosti, potom môžeme hovoriť o tejto chorobe. V Kropotovovom laboratóriu sa študujú deti s tzv. Deficitom pozornosti a hyperaktivitou. Sú to ťažké deti, častejšie chlapci, ktorí sa nedokážu sústrediť na lekciu, sú často vyhladzovaní doma a v škole, ale v skutočnosti sú potrební
liečiť, pretože narušili niektoré špecifické mechanizmy mozgu. Až donedávna sa tento jav nepovažoval za chorobu a najlepšia metóda boj proti nemu sa považoval za „silovú“ metódu. Teraz môžeme túto chorobu nielen definovať, ale tiež navrhnúť spôsoby liečby detí s nedostatkom pozornosti.
Chcel by som však rozrušiť niektorých mladých čitateľov. Nie každá žart je spojená s touto chorobou, a potom ... „účinné“ metódy sú opodstatnené.
Okrem nedobrovoľnej pozornosti je tu aj selektívna pozornosť. Toto je takzvaná „pozornosť na recepcii“, keď všetci okolo vás hovoria naraz, a vy len sledujete partnera, ktorý nevenuje pozornosť kývaniu susedov napravo, čo pre vás nie je zaujímavé. Počas experimentu sa predmetu rozprávajú príbehy: na jednom uchu - na druhom - na druhom. Sledujeme reakciu na príbeh v pravom uchu, potom vľavo a na obrazovke vidíme, ako sa radikálne mení aktivácia oblastí mozgu. Súčasne je aktivácia nervových buniek pre históriu v pravom uchu oveľa menšia - pretože väčšina ľudí zdvihne telefónny prijímač v pravej ruke a položí ho do pravého ucha. Je pre nich ľahšie sledovať históriu na pravom uchu, musia sa menej namáhať, mozog je menej vzrušený.

V krídlach stále čakajú tajomstvá mozgu

Často zabúdame na zrejmé: človek nie je len mozog, ale aj telo. Je nemožné pochopiť prácu mozgu bez toho, aby sme brali do úvahy všetky bohatosti interakcie mozgových systémov s rôznymi systémami tela. Niekedy je to zrejmé - napríklad uvoľnením adrenalínu do krvi sa mozog zmení na nie
prevádzkový režim. IN zdravé telo - zdravá myseľ je presne o interakcii tela a mozgu. Nie je tu však všetko jasné. Štúdium tejto interakcie stále čaká na svojich vedcov.
Dnes môžeme povedať, že máme dobrú predstavu o tom, ako funguje jedna nervová bunka. Mnoho prázdnych miest zmizlo a oblasti zodpovedné za mentálne funkcie sú identifikované na mape mozgu. Ale medzi bunkou a oblasťou mozgu je ďalšia, veľmi dôležitá úroveň - sada nervových buniek, súbor neurónov. Stále je tu veľa nejasností. S pomocou PET môžeme zistiť, ktoré oblasti mozgu sú „zapnuté“ pri vykonávaní určitých úloh, ale čo sa deje vo vnútri týchto oblastí, aké signály nervové bunky sa posielajú k sebe, v akej sekvencii, ako sa vzájomne ovplyvňujú - o tom budeme hovoriť zatiaľ. vieme málo. Aj keď v tomto smere sa dosiahol určitý pokrok.
Predtým sa verilo, že mozog je rozdelený do jasne ohraničených oblastí, z ktorých každá je zodpovedná za svoju funkciu: je to zóna flexie malého prsta, a to je zóna lásky k rodičom. Tieto závery boli založené na jednoduchých pozorovaniach: ak je daná oblasť poškodená, jej funkcia je narušená. Postupom času sa ukázalo, že všetko je zložitejšie:
Neuróny v rôznych zónach navzájom interagujú veľmi komplexným spôsobom a nie je možné všade vykonávať jasnú „väzbu“ funkcie k oblasti mozgu, pokiaľ ide o zabezpečenie vyšších funkcií. Dá sa len povedať, že táto oblasť súvisí s rečou, pamäťou a emóciami. A povedať, že tento nervový celok mozgu (nie kúsok, ale široko rozšírená sieť) a iba za to, že je zodpovedný za vnímanie písmen, a toto jedno slovo - slová a vety, je stále nemožné. To je výzva pre budúcnosť.
Práca mozgu na zabezpečenie vyšších typov duševnej činnosti je podobná záblesku ohňostrojov: najskôr vidíme veľa svetiel, potom začnú znova zhasínať a rozsvietia sa, medzi sebou mrkajú, niektoré kúsky zostávajú tmavé, iné blikajú. Excitačný signál je tiež vysielaný do určitej oblasti mozgu, ale činnosť nervových buniek vo vnútri sa riadi vlastnými špeciálnymi rytmami, vlastnou hierarchiou. V spojitosti s týmito vlastnosťami môže byť zničenie niektorých nervových buniek nenapraviteľnou stratou mozgu, zatiaľ čo iné môžu dobre nahradiť susedné „preškolené“ neuróny. Každý neurón je možné vidieť iba v rámci celého zhluku nervových buniek. Podľa môjho názoru je teraz hlavnou úlohou dešifrovať nervový kód, to znamená pochopiť, ako sa konkrétne poskytujú vyššie funkcie mozgu. S najväčšou pravdepodobnosťou sa to dá dosiahnuť štúdiom interakcie prvkov mozgu, pochopením toho, ako sa jednotlivé neuróny kombinujú do štruktúry a štruktúry do systému a celého mozgu. Toto je hlavná výzva pre ďalšie storočie. Na dvadsiateho ešte stále zostáva niečo.

Je možné „preškoliť“ nervové bunky?
Jedným z najmodernejších trendov v práci inštitútu je stereotaxia. Je to lekárska technológia, ktorá poskytuje nízko-traumatický, jemný a cielený prístup k hlbokým mozgovým štruktúram a má na ne dávkový účinok. Toto je neurochirurgia budúcnosti. Namiesto „otvorených“ neurochirurgických zákrokov, keď sa s cieľom dosiahnuť mozog uskutoční veľká trepanácia, sú ponúknuté nízkotraumatické, šetriace účinky na mozog.

Vo vyspelých krajinách, najmä v USA, získala klinická stereotaxia svoje správne miesto v neurochirurgii. V súčasnosti v USA v tejto oblasti pracuje asi 300 neurochirurgov, členov American Stereotaxic Society. Základom stereotaxie sú matematické a presné nástroje, ktoré poskytujú cielené ponorenie jemných nástrojov do mozgu. Umožňujú vám „nahliadnuť“ do mozgu živej osoby. V tomto prípade sa používa pozitrónová emisná tomografia, magnetická rezonancia, počítačová röntgenová tomografia. "Stereotaxia je mierou metodologickej zrelosti neurochirurgie" - názor neskoro neurochirurga L. V. Abrakova. Pre stereotaxickú metódu liečby je veľmi dôležité poznať úlohu jednotlivých „bodov“ v ľudskom mozgu, porozumieť ich vzájomnému pôsobeniu, vedieť, kde a čo presne treba v mozgu zmeniť, aby sa liečila konkrétna choroba.

Ústav má laboratórium stereotaxických metód, ktoré vedie doktor lekárskych vied, laureát štátnej ceny ZSSR A. D. Anichkov. V podstate je to vedúce stereotaxické centrum v Rusku. Narodilo sa tu najmodernejšie smerovanie - počítačová stereotaxia so softvérom a matematická podpora, ktorá sa vykonáva na elektronickom počítači. Pred vývojom sme neurochirurgovia vykonali manuálne stereotaxické výpočty, ale teraz sme vyvinuli desiatky stereotaxických zariadení; Niektoré z nich boli klinicky testované a sú schopné vyriešiť najťažšie problémy. Spolu s kolegami z Ústredného výskumného ústavu „Elektropribor“ bol vytvorený počítačový stereotaxický systém a po prvýkrát v Rusku sa sériovo vyrába, čo v mnohých kľúčových ukazovateľoch prevyšuje podobné zahraničné modely. Ako to uviedol neznámy autor, „konečne naše temné jaskyne osvetľovali plaché lúče civilizácie.“

V našom ústave sa stereotaxia používa na liečbu pacientov trpiacich poruchami pohybu (parkinsonizmus, Parkinsonova choroba, Huntingtonova chorea a ďalšie), epilepsia, neskrotná bolesť (najmä syndróm fantómovej bolesti) a niektoré psychické poruchy. Okrem toho sa stereotaxia používa na objasnenie diagnózy a liečby určitých nádorov mozgu, na liečenie hematómov, abscesov a mozgových cýst. Stereotaktické zákroky (ako všetky ostatné neurochirurgické zákroky) sa pacientovi ponúkajú iba vtedy, ak sú vyčerpané všetky možnosti liečby drogami a samotné ochorenie ohrozuje zdravie pacienta alebo ho robí neschopným pracovať, robí ho asociálnym. Všetky operácie sa vykonávajú iba so súhlasom pacienta a jeho príbuzných po konzultácii so špecialistami v rôznych oblastiach.

Existujú dva typy stereotaxie. Prvý, nefunkčný, sa používa, keď je v mozgu hlboko v mozgu organická lézia, napríklad nádor. Ak sa odstráni pomocou konvenčných techník, bude potrebné ovplyvniť zdravé štruktúry mozgu, ktoré vykonávajú dôležité funkcie, a pacient môže byť náhodne poškodený, niekedy dokonca nezlučiteľný so životom. Predpokladajme, že nádor je zreteľne viditeľný pomocou magnetickej rezonancie a pozitrónovej emisnej tomografie. Potom môžete vypočítať jeho súradnice a zaviesť rádioaktívne látky pomocou nízko-traumatickej tenkej sondy, ktorá vypáli nádor a rýchlo sa rozpadne. Poškodenie počas priechodu mozgovým tkanivom je minimálne a nádor bude zničený. Už sme vykonali niekoľko takýchto operácií, bývalí pacienti stále žijú, hoci s tradičnými metódami liečby nemali nádej.

Podstatou tejto metódy je to, že odstránime jasne viditeľnú „vadu“. Hlavnou úlohou je rozhodnúť sa, ako sa k nej dostať, ktorá cesta sa má zvoliť, aby sa nedotkla dôležitých oblastí, ktorú metódu odstránenia „chyby“ zvoliť.

Situácia je zásadne iná s „funkčnou“ stereotaxiou, ktorá sa používa aj pri liečbe duševných chorôb. Príčinou choroby je často to, že jedna malá skupina nervových buniek alebo niekoľko takýchto skupín nefunguje správne. Buď neuvoľňujú potrebné látky alebo ich uvoľňujú príliš veľa. Bunky môžu byť patologicky vzrušené a potom stimulujú „zlú“ aktivitu iných zdravých buniek. Tieto „zatúlané“ bunky musia byť nájdené a buď zničené alebo izolované, alebo „preškolené“ pomocou elektrickej stimulácie. V takejto situácii nemôžete „vidieť“ postihnutú oblasť. Musíme to vypočítať čisto teoreticky, pretože astronómovia vypočítali obežnú dráhu Neptúna.

Práve tu sú pre nás mimoriadne dôležité základné vedomosti o zásadách mozgu, o interakcii jeho častí, o funkčnej úlohe každej časti mozgu. Využívame výsledky stereotaxickej neurológie, nového smeru, ktorý v ústave vyvinul neskoro profesor V.M.Smirnov. Stereotaktická neurológia je „akrobacia“, ale práve na tejto ceste by sme mali hľadať možnosť liečby mnohých závažných chorôb vrátane tých duševných.

Výsledky nášho výskumu a údaje z iných laboratórií naznačujú, že takmer každá, aj veľmi zložitá duševná aktivita mozgu, je zabezpečená systémom distribuovaným v priestore a meniacim sa v čase, ktorý pozostáva z prepojení rôzneho stupňa rigidity. Je zrejmé, že je veľmi ťažké zasahovať do fungovania takého systému. Teraz to však môžeme urobiť: napríklad môžeme vytvoriť nové centrum reči, ktoré nahradí centrum zničené traumou.

V tomto prípade dochádza k určitému „preškoleniu“ nervových buniek. Faktom je, že existujú nervové bunky, ktoré sú pripravené od narodenia na svoju prácu, ale sú aj iné, ktoré sú „vychovávané“ v procese ľudského rozvoja. Naučia sa plniť niektoré úlohy, zabudnú na iných, ale nie navždy. Dokonca aj po absolvovaní „špecializácie“ sú v zásade schopné prevziať výkon niektorých ďalších úloh, môžu pracovať iným spôsobom. Preto ich môžete prinútiť, aby prevzali prácu stratených nervových buniek a nahradili ich.

Neuróny mozgu pracujú ako posádka lode: jeden je dobrý pri riadení lode pozdĺž kurzu, druhý je dobrý pri streľbe, tretí je pri príprave jedla. Strelca sa však môže naučiť variť boršč a kuchár sa môže naučiť namieriť zbraň. Musíte im len vysvetliť, ako sa to robí. V zásade ide o prirodzený mechanizmus: ak dôjde k poraneniu mozgu u dieťaťa, jeho nervové bunky sa spontánne „stiahnu“. U dospelých sa musia použiť špeciálne metódy na „preškolenie“ buniek.

To robia vedci - snaží sa stimulovať niektoré nervové bunky, aby robili prácu druhých, ktoré už nie je možné obnoviť. V tomto smere sa už dosiahli dobré výsledky: napríklad niektorí pacienti s narušením oblasti Broca, ktorí sú zodpovední za tvorbu reči, sa naučili znova hovoriť.

Ďalším príkladom je terapeutický účinok psychochirurgických operácií zameraných na „vypnutie“ štruktúr mozgu nazývaných limbický systém. S rôznymi chorobami dochádza v rôznych oblastiach mozgu prúd patologických impulzov, ktoré cirkulujú pozdĺž nervových dráh... Tieto impulzy sa objavujú v dôsledku zvýšenej aktivity mozgových zón a tento mechanizmus vedie k mnohým chronickým ochoreniam nervového systému, ako je parkinsonizmus, epilepsia a obsedantné stavy. Cesty, ktorými prechádza obeh patologických impulzov, musia byť nájdené a vypnuté tak jemne, ako je to len možné.

V posledných rokoch sa uskutočnilo mnoho stoviek (najmä v Spojených štátoch) stereotaxických psychochirurgických zákrokov na liečenie pacientov trpiacich určitými duševnými poruchami (predovšetkým obsedantno-kompulzívnymi poruchami), u ktorých sa nechirurgické metódy liečby ukázali ako neúčinné. Podľa niektorých narkológov možno drogovú závislosť považovať aj za druh tohto druhu poruchy, a preto sa v prípade neúčinnosti liečby drogami môže odporučiť stereotaxický zásah.

Detektor chýb
Veľmi dôležitou oblasťou práce inštitútu je štúdium vyšších funkcií mozgu: pozornosť, pamäť, myslenie, reč, emócie. Do týchto problémov je zapojených niekoľko laboratórií, vrátane toho, ktoré mám na starosti, laboratória akademika N.P. Bekhtereva a laboratória Yu.D. Kropotova, doktora biologických vied.

Funkcie mozgu vlastné len pre človeka sa študujú rôznymi spôsobmi: pomocou „normálneho“ elektroencefalogramu, ale na novej úrovni mapovania mozgu, sledovaním evokovaných potenciálov, registráciou týchto procesov spolu s impulznou aktivitou neurónov v priamom kontakte s mozgovým tkanivom - na tento účel sa používajú implantované elektródy a vybavenie. pozitrónová emisná tomografia.

Práce akademika N.P.Bekhtereva v tejto oblasti boli široko pokryté vedeckou a populárnou vedeckou tlačou. Začala systematické štúdium mentálnych procesov v mozgu, aj keď to väčšina vedcov považovala za takmer nepoznateľnú, záležitosť vzdialenej budúcnosti. Je dobré, že aspoň vo vede pravda nezávisí od postavenia väčšiny. Mnohí z tých, ktorí popreli možnosť takéhoto výskumu, ich teraz považujú za prioritu.

V rámci tohto článku možno uviesť iba najzaujímavejšie výsledky, napríklad detektor chýb. Každý z nás sa stretol so svojou prácou. Predstavte si, že ste opustili dom a už na ulici ste mučení zvláštnym pocitom, že niečo nie je v poriadku. Vrátite sa - zabudli ste vypnúť svetlo v kúpeľni. To znamená, že ste zabudli vykonať obvyklú stereotypnú akciu - otočte prepínač a tento prechod automaticky zapol riadiaci mechanizmus v mozgu. Tento mechanizmus objavila v polovici šesťdesiatych rokov N. P. Bekhtereva a jej spolupracovníci. Napriek tomu, že výsledky boli publikované vo vedeckých časopisoch, a to aj v zahraničných, teraz ich na Západe „znovuobjavujú“ ľudia, ktorí poznajú prácu našich vedcov, ale neopovrhujú ich priamo požičiavať. Zmiznutie veľkej moci viedlo tiež k tomu, že vo vede bolo viac prípadov priameho plagiátu.

Kto má na starosti gramatiku?
Veľmi dôležitou oblasťou práce je tzv. Mapovanie mozgu. V našom spoločnom výskume sa objavili aj také mechanizmy, ako je detektor gramatickej správnosti zmysluplnej vety. Napríklad modrá a modrá stuha. Význam je jasný v oboch prípadoch. Existuje však jedna „malá, ale hrdá“ skupina neurónov, ktorá „víri“, keď sa rozbije gramatika, a signalizuje to mozgu. Prečo je to potrebné? Pravdepodobne teda, že porozumenie reči často prebieha predovšetkým prostredníctvom analýzy gramatiky (nezabudnite na „glock kuzdra“ akademika Shcherbu). Ak niečo nie je v poriadku s gramatikou, prichádza signál - musí sa vykonať ďalšia analýza.

Nájdené mikrozóny mozgu, ktoré sú zodpovedné za počítanie, na rozlíšenie medzi konkrétnymi a abstraktnými slovami. Sú zobrazené rozdiely v práci neurónov vo vnímaní slova rodného jazyka (pohár), kvázi slova rodného jazyka (Čokna) a slova cudzieho jazyka (pozeranie v Azerbajdžane).

Neuróny kôry a hlboké mozgové štruktúry sú zapojené do tejto aktivity rôznymi spôsobmi. V hlbokých štruktúrach sa vo všeobecnosti pozoruje zvýšenie frekvencie elektrických výbojov, ktoré nie sú príliš „viazané“ na žiadnu konkrétnu zónu. Tieto neuróny, ako to bolo, riešia akýkoľvek problém v celom svete. Úplne iný obrázok v mozgovej kôre. Zdá sa, že jeden neurón hovorí: „No tak, chlapci, drž hubu, toto je moje podnikanie, a urobím to sám.“ Naozaj, vo všetkých neurónoch, s výnimkou niektorých, sa frekvencia impulzov znižuje a vo „vyvolených“ sa zvyšuje.

Vďaka technike pozitrónovej emisnej tomografie (alebo skrátene PET) bolo možné podrobne študovať všetky mozgové oblasti, ktoré sú zodpovedné za komplexné „ľudské“ funkcie. Podstata metódy spočíva v tom, že malé množstvo izotopu sa zavádza do látky, ktorá sa zúčastňuje chemických transformácií vo vnútri mozgových buniek, a potom pozorujeme, ako sa mení distribúcia tejto látky v oblasti mozgu, ktorá nás zaujíma. Ak sa tok glukózy s rádioaktívnou značkou zvyšuje do tejto oblasti, znamená to, že sa metabolizmus zvýšil, čo naznačuje zvýšenú prácu nervových buniek v tejto časti mozgu.

Teraz si predstavte, že človek vykonáva náročnú úlohu, ktorá vyžaduje, aby poznal pravidlá pravopisu alebo logického myslenia. Zároveň má najaktívnejšie nervové bunky v oblasti mozgu „zodpovedné“ za tieto zručnosti. Pomocou PET možno zaznamenať zvýšenie práce nervových buniek na zvýšenie prietoku krvi v aktivovanej zóne. Bolo teda možné určiť, ktoré oblasti mozgu sú „zodpovedné“ za syntax, pravopis, význam reči a riešenie ďalších problémov. Napríklad sú známe zóny, ktoré sa aktivujú pri prezentácii slov, nezáleží na tom, či ich musíte alebo nemusíte čítať. Existujú aj zóny, ktoré sa aktivujú, aby „nerobili nič“, keď napríklad človek počúva príbeh, ale nepočuje ho a sleduje niečo iné.

Čo je pozornosť?

Rovnako dôležité je pochopiť, ako „ľudská pozornosť“ funguje. Moje laboratórium aj laboratórium Yu D. Kropotova sa zaoberajú týmto problémom v našom ústave. Výskum sa uskutočňuje spoločne s tímom vedcov pod vedením fínskeho profesora R. Naatanena, ktorý objavil tzv. mechanizmus nedobrovoľnej pozornosti... Aby ste pochopili, o čo ide, predstavte si situáciu: lovec sa vkráda do lesa a sleduje korisť. Ale on sám je korisťou pre dravé zviera, ktoré si nevšimol, pretože je pripravený len hľadať jeleňa alebo zajaca. A zrazu náhodné praskanie v kríkoch, možno nie veľmi zreteľné na pozadí cvrlikania vtákov a hluk potoka, okamžite zmení jeho pozornosť, dáva signál: „V okolí je nebezpečenstvo.“ Mechanizmus nedobrovoľnej pozornosti vznikol v dávnych dobách u ľudí ako bezpečnostný mechanizmus, ale stále funguje: napríklad vodič riadi auto, počúva rádio, počuje výkriky detí, ktoré sa hrajú na ulici, vníma všetky zvuky sveta okolo neho, jeho pozornosť je neprítomná a zrazu tiché klepanie motor okamžite obráti svoju pozornosť na auto - uvedomí si, že s motorom je niečo zlé (mimochodom, tento jav je podobný detektoru chýb).

Tento prepínač pozornosti funguje pre každého človeka. Našli sme zóny, ktoré sú aktivované na PET počas fungovania tohto mechanizmu, a Yu D. Kropotov ho preskúmal pomocou metódy implantovaných elektród.
Niekedy sú v najťažšej vedeckej práci zábavné epizódy. To bol prípad, keď sme túto prácu v zhone dokončili rýchlo pred veľmi dôležitým a prestížnym sympóziom. Yu D. Kropotov a ja sme išli na sympózium, aby sme urobili prezentácie, a iba tam, s prekvapením a „pocitom hlbokého uspokojenia“, sme neočakávane zistili, že k aktivácii neurónov dochádza v rovnakých zónach. Áno, niekedy dvaja ľudia, ktorí sedia vedľa vás, musia ísť hovoriť do inej krajiny a porozprávať sa.

Ak dôjde k porušeniu mechanizmov nedobrovoľnej pozornosti, potom môžeme hovoriť o tejto chorobe. V Kropotovovom laboratóriu sa študujú deti s tzv. Deficitom pozornosti a hyperaktivitou. Sú to ťažké deti, častejšie chlapci, ktorí sa nedokážu sústrediť na lekciu, sú často vyhladzovaní doma a v škole, ale v skutočnosti sa s nimi musí zaobchádzať, pretože narušili určité mechanizmy mozgu. Až donedávna sa tento jav nepovažoval za chorobu a „energické“ metódy sa považovali za najlepší spôsob jeho riešenia. Teraz môžeme túto chorobu nielen definovať, ale tiež navrhnúť spôsoby liečby detí s nedostatkom pozornosti.
Chcel by som však rozrušiť niektorých mladých čitateľov. Nie každá žart je spojená s touto chorobou, a potom ... „násilné“ metódy sú opodstatnené.

Okrem nedobrovoľnej pozornosti je tu tiež selektívna... Toto je takzvaná „pozornosť na recepcii“, keď všetci okolo vás hovoria naraz, a vy len sledujete partnera, ktorý sa nezaoberá správnym chvením suseda napravo, čo pre vás nie je zaujímavé. Počas experimentu sa predmetu rozprávajú príbehy: na jednom uchu - na druhom - na druhom. Sledujeme reakciu na príbeh v pravom uchu, potom vľavo a na obrazovke vidíme, ako sa radikálne mení aktivácia oblastí mozgu. Zároveň je aktivácia nervových buniek pre históriu v pravom uchu oveľa menšia - pretože väčšina ľudí zdvihne telefónny prijímač v pravej ruke a aplikuje ho na pravé ucho. Je pre nich ľahšie sledovať históriu na pravom uchu, musia sa menej namáhať, mozog je menej vzrušený.

V krídlach stále čakajú tajomstvá mozgu

Často zabúdame na zrejmé: človek nie je len mozog, ale aj telo. Je nemožné pochopiť prácu mozgu bez toho, aby sme brali do úvahy všetky bohatosti interakcie mozgových systémov s rôznymi systémami tela. Niekedy je to zrejmé - napríklad vďaka uvoľňovaniu adrenalínu do krvi sa mozog prepne na nový režim činnosti. V zdravom tele je zdravá myseľ presne o interakcii tela a mozgu. Nie je tu však všetko jasné. Štúdium tejto interakcie stále čaká na svojich vedcov.

Dnes môžeme povedať, že máme dobrú predstavu o tom, ako funguje jedna nervová bunka. Mnoho prázdnych miest zmizlo a oblasti zodpovedné za mentálne funkcie sú identifikované na mape mozgu. Ale medzi bunkou a oblasťou mozgu je ďalšia, veľmi dôležitá úroveň - sada nervových buniek, súbor neurónov. Stále je tu veľa nejasností. S pomocou PET môžeme zistiť, ktoré oblasti mozgu sú „zapnuté“ pri vykonávaní určitých úloh, ale čo sa deje vo vnútri týchto oblastí, aké signály nervové bunky sa posielajú k sebe navzájom, v akej sekvencii, ako vzájomne interagujú - o tom budeme hovoriť zatiaľ. vieme málo. Aj keď v tomto smere sa dosiahol určitý pokrok.

Predtým sa verilo, že mozog je rozdelený do jasne ohraničených oblastí, z ktorých každá je zodpovedná za svoju funkciu: je to zóna flexie malého prsta, a to je zóna lásky k rodičom. Tieto závery boli založené na jednoduchých pozorovaniach: ak je daná oblasť poškodená, jej funkcia je narušená. Postupom času sa ukázalo, že je čoraz komplikovanejšie: neuróny v rôznych zónach navzájom pôsobia veľmi zložitým spôsobom a nie je možné všade vykonávať jasnú „väzbu“ funkcie k oblasti mozgu z hľadiska zabezpečenia vyšších funkcií. Dá sa len povedať, že táto oblasť súvisí s rečou, pamäťou a emóciami. A povedať, že tento nervový celok mozgu (nie kúsok, ale široko rozšírená sieť) a iba za to, že je zodpovedný za vnímanie písmen, a toto jedno slovo - slová a vety, je stále nemožné. To je výzva pre budúcnosť.

Práca mozgu na zabezpečenie vyšších typov duševnej činnosti je podobná záblesku ohňostrojov: najskôr vidíme veľa svetiel, potom začnú znova zhasínať a rozsvietia sa, medzi sebou mrkajú, niektoré kúsky zostávajú tmavé, iné blikajú. Excitačný signál je tiež vysielaný do určitej oblasti mozgu, ale činnosť nervových buniek vo vnútri sa riadi vlastnými špeciálnymi rytmami, vlastnou hierarchiou. V súvislosti s týmito vlastnosťami sa deštrukcia niektorých nervových buniek môže ukázať ako nenapraviteľná strata mozgu, zatiaľ čo iné môžu dobre nahradiť susedné „preškolené“ neuróny. Každý neurón je možné vidieť iba v rámci celého zhluku nervových buniek. Podľa môjho názoru je teraz hlavnou úlohou dešifrovať nervový kód, to znamená pochopiť, ako sa konkrétne poskytujú vyššie funkcie mozgu. S najväčšou pravdepodobnosťou sa to dá dosiahnuť štúdiom interakcie prvkov mozgu, pochopením toho, ako sa jednotlivé neuróny kombinujú do štruktúry a štruktúry do systému a celého mozgu. Toto je hlavná výzva pre ďalšie storočie. Na dvadsiateho ešte stále zostáva niečo.