Знаете ли вы? Связующее звено между мозгом и компьютером

Месье Нуартье де Вильфор, персонаж романа Александра Дюма «Граф Монте‑Кристо», после инсульта остался в здравом уме и интересовался происходящим, хотя был нем и парализован. Он мог общаться с людьми только посредством движений глаз и передавал информацию, пользуясь списком букв. Теперь у этого заболевания есть название: псевдокома, или синдром окружения. У людей с этим заболеванием мозг по‑прежнему активен, хотя они не могут совершать действия. Псевдокома может быть вызвана как инсультом, так и неврологическими заболеваниями, например, боковым амиотрофическим склерозом, который поразил физика Стивена Хокинга. Перелом позвоночника тоже может привести к параличу одной или всех конечностей, хотя в этом случае сохраняется речь. Такой несчастный случай произошел в пожилом возрасте с Кристофером Ривом во время неудачной верховой прогулки. Ученые пытаются разработать протезы конечностей, чтобы помочь людям, находящимся в псевдокоме, сохранить хоть какой‑то контроль над ситуацией. Ученые хотят наблюдать за активностью мозга в моторной коре, чтобы понимать, о каких движениях думают пациенты. Такое чтение мыслей возможно, по крайней мере, на базовом уровне. Даже при заболевании тетраплегией у людей, не способных контролировать движения конечностей, все равно наблюдается активность а моторной коре, когда их просят подумать про какое‑то движение. Многочисленные электроды измеряли активность мозга у обезьяны в то время, когда она протягивала руку, чтобы поиграть в видеоигру, и исследователи научились использовать эту активность, чтобы передвигать механическую руку. Полученные в результате движения напоминали движения, сделанные обезьяной, хоть и с небольшой потерей качества и случайными отклонениями в неожиданные стороны. Сравнительный прогресс был достигнут при имплантировании ряда электродов в мозг больного тетраплегией человека.

Этот подход в лечении депрессии может в конце концов вытеснить некоторые современные экстремальные методы. Эффективнее всего большинство депрессий лечится методом электрошоковой терапии, вызывающей судороги всего мозга, способные облегчить симптомы на несколько месяцев (особенно при сочетании с когнитивной бихевиоральной терапией). Менее экстремальной, но и менее эффективной терапией является столь же таинственная стимуляция блуждающего нерва, приносящая положительный эффект в трети случаев применения среди тех, кому не помогли медикаменты. Блуждающий нерв передает мозгу информацию о функционировании тела, например, о частоте сердцебиения, болевых сигналах, а также информацию из кишечника и желудка (например, полон ли ваш желудок). Существует гипотеза, что ощущение хорошего состояния может зависеть от взаимодействия между телом и сигналами мозга. Таким образом, стимулирование блуждающего нерва может посылать сигналы об отличном самоощущении в мозг.

Когда‑нибудь глубокое стимулирование мозга будет основываться на известных функциях различных частей нашего мозга. Однако пока данных у нас недостаточно. Ученые полагают, что глубокое стимулирование мозга полезно в ходе лечения таких заболеваний, как синдром Туретта и эпилепсия, если не считать проблем с движениями и настроением, описанных выше. Пока точно не ясно, сможет ли глубокое стимулирование мозга надежно облегчать страдания этих пациентов, но со временем мы поймем, будет ли оно столь же эффективным, как в случаях с болезнью Паркинсона. В то же время странные эффекты введения датчиков в глубины человеческого мозга говорят о необходимости постоянного поиска новых данных – о работе человеческого мозга нам еще предстоит узнать очень многое.

Об авторах

Сандра Амодт – главный редактор журнала «Nature neuroscience», ведущего научного издания, занимающегося проблемами исследования работы мозга. Она получила степень бакалавра по биофизике в Университете Джонса Хопкинса и степень доктора по нейробиологии в Университете Рочестера. После защиты диссертации она четыре года проводила исследования в Йельском университете. С 1998 года, с момента основания «Nature neuroscience», работает в этом журнале, с 2003‑го – на посту главного редактора. Как редактор, Сандра прочитала более трех тысяч научных статей и написала для журнала десятки редакционных статей на тему нейробиологии и политики в области научных исследований. Сандра читала лекции в двадцати университетах и принимала участие в сорока пяти научных совещаниях в десяти странах мира. Она обожает кататься на мотоцикле и собирается провести целый год на корабле в южной части Тихого океана. Сандра живет в Калифорнии с мужем, профессором нейробиологии.

Сэм Вонг – доцент нейрофизиологии и молекулярной биологии Принстонского университета. В девятнадцать лет он с отличием закончил факультет физики Калифорнийского технологического института и получил степень доктора наук по нейробиологии в медицинском центре при Стэнфордском университете. Он проводил исследования в Медицинском центре Университета Дюка и в корпорации «Белл Лабе», а также работал в Сенате Соединенных Штатов, занимаясь проблемами науки и образования. Он опубликовал более сорока статей о различных аспектах изучения мозга в ведущих научных журналах, в том числе – в «Nature», «Nature neuroscience», «Proceeding of the National Academy of Science» и «Neuron». Сэм – обладатель премии для молодых ученых Национального научного фонда США и является стипендиатом фонда Альфреда П. Слоана и фонда Кека. Сэм живет с женой (врачом) и дочерью в Принстоне, штат Нью‑Джерси.

[1]Паттерн (англ. pattern) – английское слово, значение которого передается по‑русски словами «шаблон», «система», «структура», «принцип», «модель». Из‑за применения его в различных западных дисциплинах и технологиях в русскоязычную среду оно проникло как специфический термин сразу в нескольких сферах деятельности. (Прим. ред.)

[2]Heart attack (англ.) ‑ инфаркт, дословно – «атака на сердце» (прим. перев.)

[3]Мескаль – вид кактуса, из которого производят наркотическое вещество мескалин. (Прим. ред.)