Нейросимфония: как происходит стимуляция работы мозга

Постижение медицины как науки – это искусство. Исследования в области стимуляции мозга продвигаются быстро, а открытия заставляют серьезно поломать голову.

Эксперименты с электричеством

В прошлые месяцы ученые, пропускавшие электрический ток через свод черепа пожилых людей, сообщили об улучшении оперативной памяти. А у женщины с поврежденным мозгом восстановились некоторые познавательные функции при имплантации электродов.

Недавно Управление по надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило использование стимулятора размером со смартфон. С его помощью электрический ток пропускается через электроды на лбу пациента, что способно предотвращать проблемы дефицита внимания.

В прошлом году другая группа ученых сообщила о создании мозгового имплантата, расширяющего возможности памяти. Все больше людей подвергается размещению электродов в области черепа для стимуляции работы мозга.

Сложно предсказать, к чему приведут эти усилия и выльются ли они в полноценную методологию. Нейростимуляция включает слишком много техник с разными способами применения и качеством. Единственное, в чем сомневаться не приходится, то, что любые приборы с большой пользой для мозга несут и большой риск.

Тем не менее, наблюдать за этим полем исследований стоит, поскольку они помогают понять больше о функционировании мозга. В отличие от препаратов и психотерапии, электрические импульсы способны быстро и заметно менять поведение пациента. Включаем электричество – и видим эффект. Выключаем – эффект пропадает или снижается.

Симфонический оркестр

Мы получаем рабочую картинку электросистемы мозга – образно говоря. Метафоры бывают ненадежны, когда речь идет о человеческом разуме. Выбор одной из них связан с риском вмешательства, включая стимуляцию мозга с неизученными последствиями.

«Во время выступлений оркестра можно заметить такую деталь: человек за виолончелью смотрит на музыканта, играющего рядом с ним, а не на дирижера. То же происходит в мозге. Вопрос в том, есть ли дирижер у мозга» – отмечает Майкл Газзанига, психолог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.

Исследователи мозга сравнивает его функционирование с симфонией. Эта метафора – хорошая отправная точка. Представление мозга сродни концерту Моцарта, когда множество инструментов играет гармонично и в такт.

«Дирижируя, вы каждый момент координируете инструменты, чтобы они играли в одном темпе и интенсивности, – говорит Джеймс Конлон, музыкальный руководитель оперного театра Los Angeles Opera и главный дирижер Национального симфонического оркестра Итальянского радио. – Я постоянно переключаюсь между вслушиванием, дирижированием и следованием за музыкой, туда-сюда, поддерживаю и сужу».

Электротерапия

Радикальная форма электрического вмешательства – электросудорожная терапия или ЭСТ, при которой электрический ток, проходя через мозг, приносит по меньшей мере временное облегчение людям с тяжелой депрессией. Врачи использует ЭСТ уже на протяжении столетия, хотя результаты лечения для пациентов различаются. Если вернуться к сравнению с симфонией, то во время музыкального представления роль как бы переходит от гобоиста к литавристу и обратно, чтобы они успевали отдыхать.

Прицельная форма электросудорожной терапии – глубокая стимуляция мозга (ГСМ). Ее используют для лечения болезни Паркинсона и эпилепсии. При ГСМ электроды размещаются в разрушенных областях мозга. Стимуляция возвращает активность этим участкам.

Нарушения в некоторых областях могут «повредить работе всей системы, и тогда оркестр перестает звучать, – говорит доктор Хелен Мейберг из школы медицины Centre for Advanced Circuit Therapeutics, разработавшая программу ГСМ для лечения тяжелой депрессии. – Это сравнимо с тем, чтобы уволить всю секцию оркестра, отправить по домам перкуссионистов. Очень важна точность».

Последние достижения

Недавние исследования в области стимуляции мозга включают техники, отличающиеся от ЭСТ или ГСМ, но музыкальная терминология по-прежнему применима в этом поле деятельности. В одном исследовании ученые из Бостонского университета установили, что могут улучшать оперативную память пожилых людей, оптимизируя связь между передней долей мозга и височной корой.

В мозге активность отдаленных участков координируется низкочастотными тета-волнами. Исследователи использовали электрическую стимуляцию, проводя ток через свод черепа, чтобы усилить эти волны. Таким образом активизировалась координация между этими двумя областями мозга, а следовательно, оперативная память у пожилых людей улучшалась.

«Мы считаем, что наша задача – синхронизировать эти два отдельных участка», – сообщает Роберт Рейнхарт, нейробиолог Бостонского университета и соавтор исследования. Стимуляция работает как дирижер оркестра, согласовывающий разные секции.

В другом исследовании группа ученых обнаружила, что они могут притуплять или обращать вспять симптомы быстрой утомляемости, слабой концентрации и рассеянности у женщины, пережившей серьезную травму мозга в результате ДТП 18-летней давности.

Для этого они проводили постоянный ток через ее мозг в часы бодрствования с помощью двух электродов, имплантированных по обе стороны таламуса, – глубокого отдела мозга, который описывают как главный «переключатель». Говоря образно, они «прибавили громкость» оркестра.

Конечно, метафора – всего лишь метафора. Это один шаг на пути к разгадке глубокой тайны человеческого разума. Но с развитием современных технологий, даже небольшие достижения – лучше, чем их отсутствие.