Нейробіологія. Здібності мозку людини: цікаві факти та надможливості

Нейробіологія - наука, що вивчає пристрій, функціонування, розвиток, генетику, біохімію, фізіологію та патологію нервової системи. Вивчення поведінки також є розділом нейробіології.

За кордоном, а останні 5-6 років також і в Росії все частіше використовується альтернативний термін «нейронаука» (neuroscience), в основному у зв'язку з тим, що нейробіологія все сильніше проникає у сфери психології та інші науки. В результаті з'явилися прикладні нейронауки. Тим не менш, в Росії більшість представників нейронауки - як і раніше, випускники біологічних факультетів.

Вивчення людського мозку є міждисциплінарною наукою і включає багато рівнів вивчення, від молекулярного до клітинного рівня (окремі нейрони), від рівня відносно невеликих об'єднань нейронів, до великих систем, таких як кора головного мозку або мозочок, і на найвищому рівні нервова система в цілому.

Темами нейробіології є:

• діяльність нейротрансмітерів у синапсах;
• як гени сприяють розвитку нервової системи в зародку та протягом життя;
• діяльність щодо простих структур нервової системи;
• структура та функціонування складних нервових ланцюгів – сприйняття, пам'ять, мова.

Мозок революції

Для наук XXI століття дослідження мозку та природи розуму відіграватимуть таку саму об'єднуючу роль, яку зіграло для наук минулого століття вивчення генів та спадковості. За нейрокогнітивними технологіями майбутнє, стверджують багато відомих вчених. Однак шоста технологічна революція, з якою вони пов'язані, вже підходить...

Нейробіологія займе чільне місце серед наук ХХІ століття, заявив на Науковій сесії МІФІ-2009 (26-30 січня, Москва) завідувач лабораторії нейробіології пам'яті Науково-дослідного інституту нормальної фізіології ім. П.К. Анохіна РАМН, член-кореспондент РАН та РАМН Костянтин Анохін. У своїй доповіді він представив огляд найпомітніших досліджень мозку.

Останнє десятиліття минулого століття було оголошено конгресом США та Євросоюзом декадою дослідження мозку. Фонд Кавлі, названий на честь норвезького фізика та промисловця, заснував премію, яка вручається за досягнення у трьох провідних наукових галузях: астрофізику, нанонауки та науки про мозку.

Представники фонду вважають, що у зазначених галузях науки відбудуться найбільші відкриття ХХІ століття. Ця премія певною мірою можна порівняти з Нобелівською - як за розміром (становить мільйон євро), так і за значимістю. Нагороди першим лауреатам вручав норвезький король улітку 2008 року.

Німецький фізик Крістоф Кох, один із провідних фахівців у галузі нейробіології свідомості, якось сказав, що ми живемо в унікальний період історії науки, коли реальністю стають технології, що дозволяють з'ясувати, як діяльність об'єктивного мозку призводить до появи суб'єктивного розуму.

Довгий час мозок вивчали як нормальний орган, бо, як і генерує думки і регулює поведінка, був об'єктом серйозних досліджень. Зараз цей напрямок стає центральною лінією для працюючих у цій галузі вчених. Понад те, будь-які дослідження когнітивних процесів розглядаються через вивчення принципів роботи мозку.

Нейрокогнітивні технології невипадково називають технологіями майбутнього. Розуміння принципів роботи мозку призведе до наступної науково-технологічної революції, стверджують багато видатних учених. А деякі експерти пов'язують із ними шосту хвилю технологічного розвитку, яка розпочнеться з 2010 року і завершиться 2060-го.

Прогнози вчених були покладені в основу відомого звіту про конвергентні технології NBIC, підготовленого кілька років тому Національним науковим фондом США та американським міністерством економіки. У звіті говориться, що з чотирьох областей (N - нано, B - біо, I - інфо та C - когно) когнітивні технології є найменш зрілою, але при цьому найперспективнішою сферою: їх розвиток може мати найбільш помітні наслідки для суспільства в цілому.

Ще у 1998 році, до появи американського звіту, Михайло Ковальчук запропонував власну ідеологію об'єднання тих самих чотирьох галузей знання. Отже, Росія в цьому напрямку не відстає від Заходу. Зараз у Курчатівському інституті, який він очолює, організується Центр конвергентних технологій, де когнітивні дослідження розвиватимуться в тісній взаємодії з роботами в галузі клітинної та молекулярної біології, біотехнології, фізики, хімії, нано- та інформаційних технологій.

Ми живемо в унікальний період історії науки, коли реальністю стають технології, що дозволяють з'ясувати, як діяльність об'єктивного мозку призводить до суб'єктивного розуму.

«Для наук XXI століття вивчення мозку та розуму відіграватиме таку ж об'єднуючу роль, яку відіграло для наук минулого століття вивчення генів та спадковості, – підкреслив у своєму виступі Костянтин Анохін. – Розшифрування ДНК пов'язало велику кількість дисциплін: мікробіологію, імунологію, біологію розвитку, нейробіологію.

Очікується, що дослідження мозку також об'єднає багато наук, у тому числі соціальні та суспільні, а також послужить цементуючим фактором для створення нових технологій».

До найбільш перспективних напрямів досліджень у галузі вивчення мозку, на думку Костянтина Анохіна, належать: нейробіологія пам'яті, нейробіологія інтелекту та нейробіологія свідомості. Про пам'ять

У вивченні процесів пам'яті було досягнуто великого прогресу. Виявлення механізму, завдяки якому клітини здатні надовго запам'ятовувати інформацію, стало основою розробки різних методів і препаратів, що використовуються регуляції пам'яті.

Замість психотропних речовин, які впливають на процеси передачі нервових імпульсів і в тій чи іншій мірі здатні змінювати сприйняття, емоції, поведінку людини, вчені почали створювати ноотропні ліки, які мають вибіркову дію на внутрішньоклітинні механізми запам'ятовування інформації.

Таким чином, дані препарати можуть служити м'якими модуляторами процесів запам'ятовування. Багато вчених дотримуються тієї думки, що в перспективі препарати, що специфічно покращують властивості пам'яті, будуть застосовувати не тільки хворі з порушеною пам'яттю, але й люди різних вікових категорій з пам'яттю, що слабшає.

«Найбільші нейробіологи світу прогнозують, що через кілька років таблетки для стимуляції пам'яті можуть виявитися такими ж звичними для здорових людей, як вітаміни», - зазначив Костянтин Анохін.

У розробці ноотропних ліків Росія посідає сильні позиції у світі. Так, восени 2008 року вітчизняний препарат Дімебон був проданий закордонній компанії за 750 мільйонів доларів.

Ще один напрямок нейробіології пам'яті пов'язане з розробкою нейрочіпів, що імплантуються в головний мозок. Це може здатися фантастикою, але вже зараз проводять серйозні дослідження. Наприклад, група Теодора Бергера, відомого нейробіолога з Університету Південної Каліфорнії, займається створенням електронного гіпокампу для заміни пошкодженого.

Як відомо, гіпокамп відповідає за перекодування інформації з короткострокової пам'яті у довготривале. Передбачається, що такий мікрочіп, впроваджений у мозок, зможе виконувати ті ж функції. Автори планують наступного року імплантувати чіп у мозок щура, через два роки – мавпи, а до 2015 року – і в мозок людини.

Про інтелект.

Вчені, які займаються нейробіологією інтелекту, виходять з того, що за ефективністю мозок перевершує існуючі адаптивні штучні системи: за різними підрахунками, в мільйон або мільярд разів. Щоправда, за формальними показниками кількість обчислень, які виробляє сучасний комп'ютер, вже наближається до кількості «обчислень» у мозку.

В даний час вчені намагаються застосувати принципи роботи нервової системи для адаптивного управління штучними пристроями. Один із провідних дослідників у цій галузі, американець Стів Поттер, спробував кілька років тому створити нейрогібридний інтелект. Він зробив робот, який управляється не набором мікросхем та за допомогою програмного забезпечення, а кількома тисячами нейронів, взятих із щурячого мозку.

Для управління роботом Поттер використовував мікроелектронні підкладки у вигляді пластин з енною кількістю електродів. На кожній такій підкладці він вирощував культуру нервових клітин, у тому числі утворювалася мережу. У результаті експериментів виявилося, що у створюваних умовах клітинні культури виявляють властивості самоорганізації.

«Поттер вдалося домогтися, щоб ці культури жили близько двох років, - пояснив Костянтин Анохін. – Але такі гібридні пристрої не можуть повністю замінити штучний інтелект. Тому вчені намагаються визначити, як працює реальна нервова мережа, щоб симулювати її діяльність у штучних умовах».

Один із лідерів у цьому напрямку – компанія IBM. Її фахівці спільно з вченими з Інституту мозку та розуму Швейцарської вищої політехнічної школи (Лозанна) проводять дослідження із симуляції кори головного мозку на суперкомп'ютері.

У листопаді 2008 року компанія розпочала проект із розробки нових принципів обчислень, заснованих на принципах роботи нервової системи. Виходячи цього рівня моделювання штучного інтелектута створення обчислювальних систем нового покоління, автори покладаються успіхи в нейро- і нанонауках, і навіть на розвиток суперкомп'ютерів.

Проект компанії IBM позиціонується як розробка принципово нової комп'ютерної архітектури, яка через рік-два буде співставна за своїми можливостями з інтелектом щура.

Про свідомість.

Нейробіологія свідомості – для вчених найскладніше, гросмейстерське завдання, зазначив Костянтин Анохін. У практичній площині метою таких досліджень є створення прямих нейронних "мозгомашинних" та "мозгокомп'ютерних" інтерфейсів.

У своїй роботі вчені спираються на феномен спеціалізації клітин мозку, суть якого в тому, що навіть розташовані мозкові клітини можуть мати зовсім різний зв'язок з когнітивними аспектами поведінки.
Описав цей феномен російський учений В'ячеслав Швирков у 1970-ті роки, а пізніше американські нейрофізіологи та нейрохірурги на чолі з Вільямом Фреєм довели його експериментально.

У пацієнтів, які страждають на епілепсію, яким у терапевтичних цілях у мозок були імплантовані мікроелектроди, реєстрували роботу окремих нервових клітин. Коли їм показували сотні різних фотографій, з'ясувалося, що у передній області гіпоталамуса клітини дуже спеціалізовані. Наприклад, в одного пацієнта спостерігалася активація певного нейрона в момент впізнавання зображення актриси Холлі Беррі.

Причому пацієнту пред'являлися її знімки у тому чи іншому одязі, у різних ролях, карикатури і навіть кадр, у якому був просто напис «Холлі Беррі» на екрані комп'ютера. При погляді ні на чиї інші фотографії цей конкретний нейрон не реагував. При цьому сусідній з ним нейрон у того ж таки пацієнта активізувався тільки на образ матері Терези.

Для пояснення принципів організації свідомості не можна використовувати якісь сигнали, що усереднюють. Якби вчені вміли швидко і ефективно визначати «спеціалізацію» клітин мозку та могли керувати ними, то отримали б ключ до дослідження суб'єктивних процесів у свідомості людини.

Подібні дослідження, на думку Костянтина Анохіна, свідчать про те, що для пояснення принципів організації свідомості не можна використовувати якісь сигнали. Якби вчені вміли швидко і ефективно визначати «спеціалізацію» клітин мозку та могли керувати ними, то отримали б ключ до дослідження суб'єктивних процесів у свідомості людини. "Такі технології поступово розвиваються і за ними безперечно майбутнє", - зазначив пан Анохін.

Найбільшу популярність у галузі розробки «мозкомашинних» інтерфейсів отримав експеримент американського нейробіолога Мігеля Ніколеліса. Впроваджуючи в мозок мавпи кілька електродів, учений домігся разючої синхронізації руху справжньої руки тварини та її роботизованого аналога. Варто мавпі стиснути у своїй руці іграшку, як рука робота точно повторювала її жест.

У мозок людини електрод, який виконує аналогічну функцію, вживили у 2005 році. Це зробила група вчених на чолі з Джоном Донахью, відомим фізіологом з Університету Брауна (США) та засновником компанії Cyberkinetics. Пацієнту, паралізованому після інсульту, прямо в мозок ввели мікроелектроди, за допомогою яких комп'ютер вимірював електричні імпульси його мозку і перетворював їх у команди для керування курсором.

Хворий уявляв, що рухає правою чи лівою рукою, і курсор на екрані монітора переміщався у той чи інший бік. Функціональність пристрою навела вчених на думку спробувати виготовити механічні протези, керовані мозком у вигляді вживлених до нього електродів.

Подальші дослідження у цьому напрямі пов'язані з досягненням більшої точності у реєстрації діяльності нервових клітин. Вирішення цього завдання, своєю чергою, безпосередньо залежить від розвитку нових технологій, насамперед у галузі нано. Зокрема, зазначив Костянтин Анохін, зараз розробляються "спеціальні наноелектроди, які здатні існувати в нервовій системі кілька років без втрати ефективності сигналу".

Когнітивної психології, функціональної нейровізуалізації, електрофізіології, психогенетики. Важливим напрямом когнітивної нейробіології є вивчення людей, які мають порушення психічної діяльності через пошкодження головного мозку.

Зв'язок будови нейронів з когнітивними здібностями підтверджується такими фактами, як збільшення кількості та розмірів синапсів у мозку щурів в результаті їх навчання, зменшення ефективності передачі нервового імпульсу по синапсах, що спостерігається у людей, які страждають на хворобу Альцгеймера.

Одним із перших мислителів, які стверджували, що мислення здійснюється в головному мозку, був Гіппократ. До дев'ятнадцятого століття такі вчені, як Йоган Петер Мюллер роблять спроби вивчити функціональну структуру головного мозку в аспекті локалізації розумових і поведінкових функцій у відділах головного мозку.

Прийоми та методи

Томографія

Структура мозку вивчається за допомогою комп'ютерної томографії , магнітно-резонансної томографії , ангіографії . Комп'ютерна томографіята ангіографія мають менший дозвіл при відображенні мозку, ніж магнітно-резонансна томографія.

Дослідження активності зон мозку на основі аналізу метаболізму дозволяє здійснити позитронно-емісійну томографію та функціональну магнітно-резонансну томографію.

• Позитронно-емісійна томографіясканує підвищене споживання глюкози активних ділянках мозку. Інтенсивність споживання радіоактивної форми глюкози, що вводиться, розглядається як параметр вищої активності клітин даної ділянки мозку.
• Функціональна магнітно-резонансна томографіясканує інтенсивність споживання кисню. Кисень фіксується в результаті приведення частинок атома кисню в сильному магнітному полі нестабільний стан. Перевагою даного виду томографії є ​​велика тимчасова точність порівняно з позитронно-емісійною томографією - можливість фіксувати зміни, тривалість яких не перевищує кількох секунд.

Електроенцефалограма

Відділи головного мозку та психічна діяльність

Передній мозок

• Кора великих півкульграє найважливішу роль психічної діяльності. Кора головного мозку виконує функцію обробки інформації, отриманої через органи почуттів, здійснення мислення, інші когнітивні функції. Кора головного мозку функціонально складається з трьох зон: сенсорна, моторна та асоціативна зони. Функція асоціативної зони пов'язуватиме між собою активність сенсорних та моторних зон. Асоціативна зона, передбачається, отримує та переробляє інформацію з сенсорної зонита ініціює цілеспрямовану осмислену поведінку. Центр Брока та область Верніке розташовані в асоціативних зонах кори. Асоціативна зона лобних частоккори головного мозку, передбачається, відповідальна за логічне мислення, судження та умовиводи, що здійснюються людиною.

• Лобна частка кори великих півкуль - планування, контроль та виконання рухів (рухова (моторна) область кори великих півкуль – прецентральна звивина), мова, абстрактне мислення, судження.

• Тіменна частка кори головного мозку- Соматосенсорні функції. У постцентральній звивинізакінчуються аферентні шляхи поверхневої та глибокої чутливості. Розвиток моторних та чутливих функцій кори головного мозку визначив велику площу тих зон, які відповідають частинам тіла, найбільш значущим у поведінці та отриманні інформації із зовнішнього світу. Електростимулювання постцентральної звивини зумовлює почуття дотику у відповідній частині тіла.

• Потилична частка кори головного мозку - зорова функція. Волокна якими надходить зорова інформація у кору мозку спрямовані як контралатерально і ипсилатерально.(Зоровий перехрест Optic Chiasm)

• Скронева частка кори головного мозку- слухова функція,

Середній мозок

Посилання

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Когнітивна нейробіологія" в інших словниках:

Нейробіологія наука, що вивчає будову, функціонування, розвиток, генетику, біохімію, фізіологію та патологію нервової системи. Вивчення поведінки також є розділом нейробіології. За кордоном, а в останні 5-6 років також і в Росії… … Вікіпедія

Нейробіологія наука, що вивчає будову, функціонування, розвиток, генетику, біохімію, фізіологію та патологію нервової системи. Вивчення поведінки також є розділом нейробіології. За кордоном, а в останні 5-6 років також і в Росії все ... Вікіпедія

Нейробіологія наука, що вивчає будову, функціонування, розвиток, генетику, біохімію, фізіологію та патологію нервової системи. Вивчення поведінки також є розділом нейробіології. За кордоном, а в останні 5-6 років також і в Росії все ... Вікіпедія

- (когнітивна наука) (лат. cognitio пізнання) міждисциплінарний науковий напрямок, що поєднує теорію пізнання, когнітивну психологію, нейрофізіологію, когнітивну лінгвістику та теорію штучного інтелекту. В… … Вікіпедія

- (англ. Applied Neuroscience) міждисциплінарні наукові напрями нейронауки з іншими науками, що мають теоретичне та практичне значення. Швидкий розвиток в даний час отримала нейронаука (англ. Neuroscience), оскільки вона суттєво вплине на … Вікіпедія

Логотип трансгуманізму (один з варіантів) Трансгуманізм (від лат. trans крізь, через, за; лат. humanitas

Приклад управління за допомогою односпрямованого нейро комп'ютерного інтерфейсу Нейро комп'ютерний інтерфейс (НКІ) (називається також прямий …

Мозковий імплантат потенційний можливий пристрій, що вводиться в порожнину черепа і взаємодію з головним мозком людини. На нинішньому технічному рівні людської цивілізації не є можливим повноцінного… … Вікіпедія

Дисципліна, що лежить на стику нейробіології та біомедичної інженерії і займається розробкою нейронних протезів. Нейронні протези є пристроями, які можуть відновлювати рухові, сенсорні та когнітивні функції, які ... Вікіпедія

Науково-технічна революція висуває дедалі складніші вимоги до біологічної природі людини. Великі швидкості, різка змінакліматичних умов та поясів часу входять у життя багатьох людей. Істотно змінилися вимоги до швидкості реакцій та їх точності у багатьох галузях виробничої діяльності. Сучасна техніка призвела до значного ускладнення багатьох виконуваних працівником операцій тощо.

Життя вимагає від людей дедалі більшої нервової напруги. Зростає число нервових захворювань. Розлад нервової діяльностіможе глибоко відбитися на стані внутрішніх органів. Адже, згідно з вченням найбільшого фізіолога нашого століття І. П. Павлова, центральна нервова система контролює всі сторони діяльності організму. У зв'язку з цим першому плані висунулася проблема вивчення фізіології мозку людини, принципів і механізмів, які його величезні резерви і надійність. Вивчення роботи мозку базується на дослідженнях медицини, біології, нейрофізіології, психології, педагогіки тощо.

Які основні завдання нейрофізіології - науки про мозок?

"Вона повинна, - каже академік, секретар відділення фізіології АН СРСР П. Г. Костюк, - відповісти на запитання: яким чином мозок відображає навколишню дійсність, створює всередині нас її моделі та образи", як мозок керує організмом, регулює його дії, наводячи їх у відповідність з дійсністю, що постійно змінюється?

Методологічний шлях пізнання функцій мозку один – аналітичне виділення окремих процесів та їх синтез. Спроби абсолютизувати будь-яку сторону роботи мозку, надати їй самодостатнє значення можуть вести лише до затримок у розвитку науки.

Успіхи у вивченні тієї чи іншої сторони діяльності мозку значною мірою залежить від експериментальних можливостей. І. П. Павлов міг лише мріяти, як він сам говорив, про "справжню теорію всіх нервових явищ, яку дасть нам тільки вивчення фізико-хімічного процесу, що протікає в нервовій тканині".

Останні роки стали часом надзвичайного прогресу у розробці теорії нервових процесів. Мабуть, немає такого відкриття у фізиці, хімії, техніці, яке за останні 20 років не знайшло б застосування у фізіологічних лабораторіях”.

Як показали дослідження останніх років, у головному мозку людини, по суті, укладено два мозку - кожна з великих півкуль має власні, незалежні від іншого функції. Згадаймо, що ще І. П. Павлов дійшов висновку, що у принципі всіх людей можна поділити на два типи – на художників та мислителів. Нещодавно стало відомо, що ліва півкуля- основа логічного, абстрактного мислення, а праве - основа конкретного, образного. Від того, яка з півкуль найбільш розвинена у людини, залежить її індивідуальність, особливості її сприйняття. Будучи пов'язані між собою нервовими волокнами, півкулі діють узгоджено.

Зараз у мові людини розрізняють два канали зв'язку: словесний, суто людський, еволюційно молодий лівопівкульний і просодичний, спільний з тваринами, давніший правопівкульний. Емоційні реакції пов'язані з діяльністю глибоких відділів мозку – підкіркових ядер. Півкулі мозку надають лише регулюючий впливом геть ці ядра, причому праве відає негативними емоціями, ліве - позитивними. Але яким чином анатомічно та функціонально симетричний мозок тварин перетворився на функціонально асиметричний мозок людини? На це питання ще однозначної відповіді наука не дає.

Нервова клітина, або нейрон, - найдрібніша активна одиниця мозку. Людський мозок налічує приблизно 14 млрд нейронів. Кожна із нервових клітин має до 10 тис. прямих зв'язків з іншими нейронами. Переважна більшість нейронів перебуває ніби у прихованому резерві мозку. Вчені прагнуть знайти ключі до активізації цих резервів. Так, у Ленінградському науково-дослідному інституті експериментальної медицини АМН СРСР створено карти мозку. У широких клінічних масштабах успішно проходить розроблене у цій науковій установі лікування методом електростимуляції таких складних захворювань, як епілепсії, паркінсонізм, неврози.

В останні роки в інституті розпочали вивчення нейрофізіологічного коду психічних явищ. Слова, почуті людиною, на думку члена-кореспондента АН СРСР, академіка АМН СРСР Н. П. Бехтерєвої, викликають перебудову активності нервових клітин двох основних типів. Перший - це відображення звукових характеристик слова, акустичний код, який прямує в довгострокову пам'ять, і мозок як би дізнається слово, другий - перетворення його в електричний сигнал (смисловий код). У 1971 р. радянські вчені заявили у тому, що у мозку людини виявлено акустичний код.

"Розробка проблем фізіології почуттів, - розповідає академік В. Н. Чернігівський, - дозволить створити прилади та апарати, що розширюють природну роздільну здатність наших органів чуття, допоможе посилити та вдосконалити її. Вирішення проблем пам'яті дасть у руки людини не лише засоби боротьби з її порушеннями За допомогою сучасної техніки, особливо електронної, можна домогтися навчання нашої центральної нервової системи роботі в новому, більш раціональному режимі, це твердо встановлений факт. без застосування ліків шляхом використання величезних резервів нашого мозку".

Йде копітке накопичення інформації, що робить все більш перспективним подальший наступ на таємниці мозку. На це націлюють вчених та затверджені XXV з'їздом КПРС "Основні напрями розвитку народного господарства СРСР на 1976-1980 роки", що передбачають посилити дослідження в галузі молекулярної біології, фізіолого-біохімічних основ життєдіяльності людського організму з метою прискорення вирішення найважливіших медико-біологічних різними захворюваннями, у тому числі із хворобами нервової системи.

Властивості заднього гіпоталамічного ядра впливатиме на процес утворення антитіл

У 1961 р. доктор медичних наук Є. А. Корнєва та кандидат медичних наук Л. М. Хай (Інститут експериментальної медицини АМН СРСР), розвиваючи та поглиблюючи дослідження радянських та зарубіжних учених, зокрема угорських, відкрили властивість певної строго локалізованої зони мозку. заднього ядра гіпоталамуса - впливати на процес утворення гуморальних антитіл. Вони виявили, що пошкодження заднього гіпоталамічного ядра призводить до різкого придушення процесу продукування цих антитіл. За допомогою спеціального апарату в область проміжного мозкутварини вводили електрод і робили там невелике одно-або двостороннє руйнування глибоких структур. Через чотири-п'ять днів тваринам вводили внутрішньовенно чужорідний білок і протягом місяця визначали рівень антигену та кількість антитіл у крові.

"Найбільший і кількісно достовірний ефект, - розповідає Є. А. Корнєва, - що виражається в різкому зниженні продукції антитіл, спостерігався у тварин при пошкодженні заднього гіпоталамічного ядра або прикордонних з ним зон. Ушкодження інших структур проміжного мозку та деяких областей переднього та середнього мозку, подібного ефекту не викликало.

При руйнуванні або пошкодженні заднього гіпоталамічного ядра кількість гуморальних антитіл настільки різко знижується, що часто не вдається виявити їх у крові. Імунологічна реакція втрачає цілісність, втрачає свою біологічну сутність і забезпечує захисту організму від чужорідного білка. В експериментах з хронічним роздратуванням заднього гіпоталамічного ядра через імплантовані електроди було встановлено, що при електростимуляції цього ядра у тварин спостерігається підвищення інтенсивності продукування антитіл. Було показано, що ушкодження гіпоталамічного ядра не змінює температури тіла тварин та їхнього енергетичного обміну.

Подальші дослідження допомогли з'ясувати, що у тварин з пошкодженням заднього ядра гіпоталамуса і пригніченим процесом утворення антитіл не відбувається суттєвих зрушень інтенсивності синтезу білків в органах і в крові. Виявилося, що ушкодження цих зон мозку подовжує термін життя трансплантатів шкіри.

Виявлення однієї з ланок регулювання процесу утворення антитіл дозволяє розвивати роботу в напрямку ідентифікації нервових і гуморальних ланок, що беруть участь у здійсненні центральних впливів на клітини, що продукують антитіла. Визначення цих основних ланок відкриє можливість пошуку способів фармакологічного на центральні і периферичні механізми регуляції імунологічних реакцій. Це, зокрема, важливо для лікування аутоалергічних захворювань та вирішення проблем, пов'язаних з пересадкою органів і тканин, одна з яких - стимулювання або придушення активності реакції на чужорідний білок. З цією метою використовуються речовини, що різко гальмують обмін білка, а також засоби, що пригнічують активність клітин лімфоїдної тканини, що продукують антитіла.

Відкриття Є. А. Корневої та Л. М. Хай зареєстровано за № 69 з пріоритетом від 21 жовтня 1961 р. Авторам відкриття вручено дипломи з наступною його формулою:

"Експериментально встановлено невідому раніше властивість заднього гіпоталамічного ядра ссавців при його пошкодженні пригнічувати, а при подразненні стимулювати процес продукування гуморальних антитіл".

Явище інгібування активності антитіл

Доктор біологічних наук, професор М.В. активності сироваткових макромолекулярних антитіл

Дослідження показали, що в певний період кровопускання або імунізації в умовах інтенсивної плазмоцитарної реакції лімфоїдної системи та продукції антитіл, а також підвищеної концентрації макромолекулярних фракцій сироваткових бета- та гамма-глобулінів відбувається різке зниження концентрації сироваткових антитіл. Виявилося, що висока імунологічна активність антитіл, що виробляються в лімфоїдних органах (лімфатичних вузлах, селезінці та ін.), знижується у сироватці крові. Було встановлено, що фактор, що інгібує активність антитіл, продукується печінкою та пов'язаний з альбумінами сироватки крові, в якій відзначається підвищення вмісту сульфгідрильних груп та цистеїну.

Автори відкриття показали, що явище інгібування активності антитіл неспецифічно, тобто пригнічуються антитіла різної імунологічної специфічності різних видівтварин. Поряд з цим встановлено, що інгібуванню піддаються тільки макромолекулярні антитіла. Ефект пригнічення активності макромолекулярних антитіл передує зниженню рівня макромолекулярних фракцій сироваткових білків. Це дало підставу вважати явище пригнічення активності антитіл початковою фазою механізму регуляції рівня сироваткових макромолекулярних білків (гомеостазу).

Відкриття дозволяє з нових позицій оцінити активність антитіл та дає можливість визначити нові шляхи вивчення механізму гомеостазу та розвитку імунологічних процесів в організмі людини та тварин. Воно має велике значеннядля серологічної діагностики інфекційних захворювань, виробничої імунології (отримання діагностичних та лікувальних сироваток), прогнозування перебігу та терапії патологічних процесів, пов'язаних з антитілами тієї чи іншої спрямованості дії Запропоновані авторами відкриття схеми кровопускань використовуються при лікуванні деяких форм шизофренії та шкірних захворювань.

"Експериментально встановлено невідоме раніше явище неспецифічного інгібування активності макромолекулярних сироваткових антитіл при кровопусканнях та імунізації, що виникає в організмі в умовах інтенсивної плазмоцитарної реакції лімфоїдної системи, продукції антитіл та підвищеної концентрації макромолекулярних фракцій сироваткових гамма- та бет".

Явище виснаження норадреналіну в шлунку та інших органах, що призводить до нейрогенних дистрофій.

З вчення І. П. Павлова відомо, що під прямим регулюючим впливом нервової системи знаходиться обмін речовин у тканинах, який забезпечує їхню нормальну діяльність і структурну стійкість, тобто те, що прийнято називати трофікою тканини. При розладі нервового управління трофікою настає поразка органів, що називається дистрофією.

Відомий радянський нейрохірург М. М. Бурденко разом із патологоанатомом Б. Н. Могильницьким описали випадки дистрофічних уражень внутрішніх органів. Ці поразки розвинулися за мозковою травмою чи важкої операцією на головному мозку. Такі дистрофії - одне з найнебезпечніших ускладнень після операцій на глибинних структурах мозку. При цих операціях у центральній нервовій системі неминуче виникає сильне подразнення, що викликає потік надмірних імпульсів, що нервують до органів.

Сучасна клініка відносить до хвороб нервового походження деякі форми виразкової хвороби, мікроінфаркту та інших захворювань Їх можуть викликати повторні важкі негативні емоції, за яких у центральній нервовій системі виникає сильне збудження, що тягне за собою надмірний потік імпульсів. Обмін речовин у тканинах органів, що іннервуються, порушується. Спостерігається їхня дистрофія.

Дійсний член АМН СРСР С. В. Анічков, доктори медичних наук І. С. Заводська та Є. В. Морєва та кандидати медичних наук В. В. Корхов та О. М. Забродін (Інститут експериментальної медицини АМН СРСР) відкрили явище різкого падіннявміст медіатора - норадреналіну - у тканинах шлунка, печінки та інших органів ссавців тварин, що викликається сильним подразненням. Виснаження запасів норадреналіну у тканинах органів призводило до розвитку дистрофій нейрогенного походження.

"У відділі фармакології Інституту експериментальної медицини АМН СРСР, - розповідає академік С. В. Анічков, - дослідження нейрогенних дистрофій було розпочато ще в 1953 р. Ми підійшли до цієї проблеми з фармакологічних позицій, поставивши завдання: застосовуючи сучасні лікарські засоби, що вибірково діють на різні відділи нервової системи, з'ясувати шляхи, якими йдуть нервові імпульси, здатні порушити трофіку і тим самим викликати нейрогенні дистрофії.

Для успішного експериментального вивчення якогось патологічного стану необхідно передусім створити його експериментальну модель. Під цим словом розуміють штучно створене у тваринного захворювання, більш-менш подібне до захворювання, що спостерігається у людини.

Виходячи з павлівської ідеї щодо можливості рефлекторного виникнення деструктивних уражень органів, ми розробили методи отримання нейрогенних дистрофій у тварин шляхом нанесення надзвичайного подразнення на чутливі нервові закінчення в областях, рефлекторно пов'язаних з органом, що вивчається. Було встановлено, що при сильному подразненні дванадцятипалої кишки електричним, хімічним або механічним подразником у тварин через деякий час утворюється виразка шлунка. При подразненні електричним струмом дуги аорти розвиваються точкові ушкодження м'язів серця, подібні до мікроінфарктів.

Сильне подразнення ширших областей викликає утворення як точкових некрозів серця, і виразки шлунка і деструктивне ураження печінки, т. е. одночасне ураження багатьох внутрішніх органів.

На моделях нейрогенних рефлекторних дистрофій шлунка, печінки та серця було з'ясовано можливість їх попередження лікарськими речовинами, що діють на різні ланки рефлекторної дуги. Було знайдено речовини, попереднє запровадження яких оберігає від розвитку рефлекторних дистрофій".

Авторами відкриття було встановлено, що найбільш ефективно рефлекторну дистрофію оболонки шлунка попереджають ті лікарські засоби, які здатні затримувати поширення імпульсів по сітчастій формації середнього мозку і тим самим знижувати збудливість підбугрової області головного мозку.

Відомо, що з нервових закінчень імпульси передаються на тканини, що іннервуються, за допомогою хімічних речовин, так званих медіаторів. Медіатором симпатичних нервів є норадреналін. Ця речовина синтезується у протоплазмі симпатичних нервових волокон у вигляді гранул і зосереджується у нервових закінченнях. Під впливом імпульсів, що проходять по нервових волокнах, норадрепалін - медіатор - виділяється з нервових закінчень у місці їх зближення з клітинами, що іннервуються, в так звані синаптичні щілини, впливаючи на клітини.

Виснаження запасів норадреналіну свідчить про те, що його синтез у волокнах симпатичних нервів і подача гранул, що містять його, до кінців цих нервів не встигають за його виділенням. Тому найефективнішим заходом запобігання виснаження запасів норадреналіну має бути посилення його синтезу.

Автори відкриття дійшли висновку, що початковий надлишок норадреналіну, що виділяється, як і його недолік, ведуть до пошкодження тканин. Найбільш ефективно попереджають нейрогенні дистрофії лікарські засоби, що перешкоджають виходу норадреналіну з нервових закінчень і тим запобігають першій хвилі надлишкового норадреналіну, так і подальше його виснаження. До подібних речовин належать так звані симпатолітики орнід та октадин. Завдяки здатності зменшувати симпатичну імпульсацію вони успішно застосовуються для зниження кров'яного тиску при гіпертонії.

Описане відкриття внесено до Державного реєстру відкриттів СРСР за № 74 з пріоритетом від 13 жовтня 1966 р. та 21 листопада 1968 р. Формула відкриття наступна:

"Експериментально встановлено невідоме раніше явище виснаження запасів медіатора - норадреналіну в тканинах, шлунку, печінці та інших органів ссавців внаслідок його надмірного виділення з нервових закінчень, що викликається нанесенням тваринам. сильного роздратування, що призводить до виникнення у цих, органах, нейрогенних, дистрофій".

Явище зниження концентрації норадреналіну в міокарді при гіперфункції та гіпертрофії серця

Академік В. В. Парін (Інститут медико-біологічних проблем Міністерства охорони здоров'я СРСР), доктор медичних наук, професор Ф. 3. Меєрсон та кандидат біологічних наук М. Г. Пшеннікова (Інститут загальної патології та патологічної фізіології АМН СРСР) та доктор біологічних наук Ю. Н. Манухін (Інститут біології розвитку АН СРСР) відкрили явище прогресуючого падіння концентрації норадреналіну в міокарді. Це падіння розвивається при тривалій компенсаторній гіперфункції та гіпертрофії серця, викликаних звуженням гирла аорти у тварин або вадами серця у людей. Авторами відкриття показано, що падіння концентрації норадреналіну виникає не відразу після початку гіперфункції серця, а слідує за короткою фазою резистентності. Зрештою концентрація норадреналіну в міокарді падає у чотири - шість разів.

Зіставлення цієї концентрації з динамікою показників сили та швидкості скорочення серцевого м'яза привело до висновку, що зниження концентрації симпатичного медіатора супроводжується зменшенням сили та швидкості скорочення серця.

"Протягом десяти років, що пройшли з часу реєстрації цього відкриття, - розповідає Ф. 3. Меєрсон, - у лабораторії патофізіології серця Інституту загальної патології та патологічної фізіології АМН СРСР, що керується мною, були реалізовані два основні наслідки відкриття.

Перше полягає у розкритті причин зміни вмісту норадреналіну в серцевому м'язі та розробці методу, що дозволяє запобігти виснаженню резерву цього нервового медіатора. Виявилося, що після виникнення навантаження на серце спочатку розвивається активація синтезу нуклеїнових кислот та білків у нейронах симпатичних нервових вузлів, що регулюють функцію серця. Завдяки активації та своєчасному утворенню ферментів, відповідальних за синтез норадреналіну, вміст його в серцевому м'язі залишається нормальним. Надалі, при тривалій компенсаторній гіперфункції серця, активація синтезу нуклеїнових кислот та білків змінюється пригніченням цього процесу та зношуванням симпатичних нейронів, що регулюють серце. Саме тому падає вміст норадреналіну у серцевому м'язі.

Для того щоб запобігти виснаженню нервової регуляції серця та серцевої недостатності в цілому, доцільно збільшити потужність системи синтезу нуклеїнових кислот і білків у симпатичних нейронах. Це було досягнуто за допомогою попередньої адаптації тварин до високої гіпоксії & умов барокамери. Навантаження на серце тварин, створене експериментальним пороком, не призводило до падіння вмісту норадреналіну в міокарді. Адаптація запобігала порушенню скорочувальної функції серця та гальмувала розвиток гіпертонії у тварин.

Друге слідство полягає в тому, що адаптація до висотної гіпоксії виявилася фактором широкої дії: з'ясувалося, що вона призводить до активації синтезу нуклеїнових кислот та білків у нейронах кори та відділів головного мозку, що знаходяться нижче. Ця активація супроводжується збільшенням ступеня збереження тимчасових зв'язків, прискореним переходом короткочасної пам'яті у довготривалу та підвищенням резистентності мозку до конфліктних ситуацій навколишнього середовища, галюциногенів, електрошоку та інших надзвичайних подразників”.

Ґрунтуючись на даних відкриття, вчена медична рада Міністерства охорони здоров'я СРСР в 1973 р. прийняла рішення про застосування методу переривчастої гіпоксії з метою профілактики та терапії деяких захворювань у людини.

Відкриття внесено до Державного реєстру відкриттів СРСР за № 63 із пріоритетом від 5 червня 1961 р. Воно сформульовано так:

"Встановлено явище зниження концентрації норадреналіну в міокарді при компенсаторній гіперфункції та гіпертрофії серця, що сприяє розвитку серцевої недостатності".

Явище регуляції сили скорочення серцевого м'яза креатином.

Академік АМН СРСР Є. І. Чазов, доктор біологічних наук, професор В. Н. Смирнов, кандидат хімічних наук В. А. Сакс та доктор біологічних наук Л. В. Розенштраух (Всесоюзний кардіологічний науковий центрАМН СРСР) відкрили невідоме раніше явище регуляції сили скорочення серцевого м'яза креатином - речовиною, що міститься в організмі людини.

В даний час встановлено, що необхідна для потреб серцевої клітини енергія виробляється в процесі окислення жирних кислот і меншою мірою глюкози і накопичується в певних елементах міокарда, так званих мітохондріях (внутрішньоклітинні органели, в яких виробляється енергія для внутрішньоклітинних процесів), у вигляді енергії кінцевих фосфатів зв'язків молекул аденозинтрифосфату (АТФ) Наступною стадією перетворення енергії є її перенесення до місць поза мітохондріями, головним чином у міофібрили (скоротливий апарат клітини), де вона безпосередньо використовується в акті скорочення.

Вивчення молекулярного механізму порушення скоротливості серця при інфаркті міокарда призвело до висновків, що не укладаються у загальноприйняті уявлення про енергетичний обмін серця.

"Дослідження механізму транспорту енергії в серцевих клітинах, - розповідають автори відкриття, - показали, що в них міститься високоактивний фермент креатинфосфокіназу (КФК), що каталізує оборотну реакцію фосфорилювання креатину за рахунок АТФ з утворенням креатинфосфату (КФ) та аденозинфосфату (КФ)". , що в мітохондріях серця міститься близько 30%, а в міофібрилах - близько 20% загальної клітинної активності КФК.Такий рівень активності ферменту достатній для ефективного перенесення енергії. через внутрішню мембрану мітохондрій.

Проведені фізіологічні експерименти свідчать, що одним із невідомих раніше регуляторів сили скорочення серцевого м'яза є креатинфосфат, вміст якого в клітинах, у свою чергу, визначається кількістю в них креатину. Такий висновок був підтверджений експериментами, в яких замість креатину в клітини вводили креатинфосфат, що призводило до значного зростання сили скорочення серцевого м'яза.

Виявлене явище служить основою пошуку та створення таких фармакологічних засобів, які вибірково впливають на окремі стадії внутрішньоклітинного транспорту енергії в серцевому м'язі і дозволяють цілеспрямовано керувати її скороченням.

"Експериментально встановлено невідоме раніше явище регуляції сили скорочення серцевого м'яза креатином, обумовлене стимуляцією або інгібуванням креатинфосфатного шляху внутрішньоклітинного транспорту енергії від мітохондрій до міофібрилів".

Властивість каротидних хіміорецепторів регулювати функцію ендокринних залоз

Дійсний член АМН СРСР С. В. Анічков та доктор медичних наук В. Є. Риженков (Інститут експериментальної медицини АМН СРСР), доктор медичних наук А. А. Білоус (Волгоградський медичний інститут), доктор медичних наук А. Н. Поскаленко (Інститут акушерства та гінекології АМН СРСР) та кандидати медичних наук Т. Н. Томіліна та Є. І. Малигіна (Ленінградський санітарно-гігієнічний медичний інститут) відкрили невідому раніше властивість каротидних хіміорецепторів регулювати функцію ендокринних залоз.

У місці розгалуження загальних сонних артерій, перед входженням їх гілок в головний мозок, знаходяться невеликі (менше горошини) утворення, що формою нагадують мініатюрний клубочок і тому отримали назву каротидних клубочків або каротидних, тобто володіють чутливістю до хімічних агентів в крові, .

Було відомо, що вони порушуються за найменших змін хімічного складукрові, особливо за браку у ній кисню. По нервових шляхах збудження передається в дихальний та судинно-руховий центри мозку.

Відбувається перерозподіл крові: більше крові починають отримувати життєво важливі органи – мозок, серце, менше – внутрішні органи черевної порожнини. Збільшується кількість еритроцитів. Усе це компенсує нестачу кисню у крові.

"Дуже важливим теоретичним висновком цих робіт, - розповідає С. В. Анічков, - був той, що хіміорецептори каротидних клубочків реагують збудженням не лише на нестачу кисню в крові, а й на нестачу енергетичних ресурсів, що викликається агентами іншого походження.

Досвідами було доведено, що збудження в каротидних хіміорецепторах виникає тоді, коли спостерігається превалювання розпаду багатих на енергію сполук над синтезом, як, наприклад, у аденозитрифосфатної кислоти, тобто при явищі негативного енергетичного балансу. Цей висновок послужив для нас поштовхом до вивчення ролі каротидних хіміорецепторів у функції ендокринних залоз, особливо тих, гормони яких контролюють обмін речовин та тканинний енергетичний баланс”.

З початку 50-х років. були вивчені рефлекси каротидних хіміорецепторів на секрецію адреналіну, що виділяється мозковим шаром надниркових залоз, інсуліну – продукту підшлункової залози – тощо.

У численних варіантах дослідів на тваринах - собаках, кішках, щурах, мишах - було показано посилення активності ендокринних залоз при збудженні каротидних хіміорецепторів.

Відкривши невідомий досі рефлекторний зв'язок хімічного складу крові з функцією ендокринних залоз через рецептори каротидних клубочків, радянські вчені вписали нову сторінку до нейроендокринології.

Відомо, що ряд лікарських речовин, Так званих аналептиків рефлекторного типу дії, таких, як лобелії, цититон, субехолін, і бальнеологічних факторів, таких, як сірководневі (сульфідні) ванни або гірське повітря, має вибіркову збуджуючу дію на каротидні хіміорецептори. Досі вважалося, що їх лікувальний ефектобмежується впливом лише на дихання та кровообіг. Виявлена ​​властивість каротидних хіміорецепторів дозволяє рекомендувати ширше використання цих лікарських засобів для стимуляції діяльності ендокринних залоз та покращення обміну речовин.

Відкриття зареєстровано за № 130 з пріоритетом від 1957 р. у наступному формулюванні:

"Встановлено раніше невідому властивість периферичних нервових утворень - каротидних хіміорецепторів ссавців - регулювати функцію ендокринних залоз (мозкового шару надниркових залоз, системи "гіпофіз - кора надниркових залоз", інсулярного апарату підшлункової залози, нейрогіпофіза, нейрогіпофіза) внутрішнього середовища організму".

Явище взаємодії лімфоцитів з кровотворними стовбуровими клітинами

Член-кореспондент АМН СРСР Р. В. Петров та кандидат медичних наук Л. С. Сеславіна (Інститут біо" фізики Міністерства охорони здоров'я СРСР) відкрили явище взаємодії лімфоцитів з кровотворними стовбуровими клітинами.

Кров людини та інших ссавців є розчином білків, у якому плавають клітини. Ці клітини поділяються на три основні групи: еритроцити, лейкоцити та тромбоцити. Еритроцити (червоні клітини) переносять кисень, лейкоцити (білі клітини) захоплюють і руйнують чужорідні частинки, що проникли в кров, у тому числі мікроби, тромбоцити - це клітини тромба - кров'яного згустку, що виникає при порізі, ранку і т.п. згортається та кровотеча припиняється.

"Всі ці клітини виробляються в кістковому мозку, - Розповідає Р. В. Петров. - Вони виникають ніби з насіння за рахунок розмиття клітин-попередниць. З одного такого "насіння" виходять тисячі еритроцитів, лейкоцитів чи тромбоцитів. Чи своє "насіння" у клітин кожного сорту, як здавалося багатьом? Чи всі клітини мають єдиного попередника? На ці питання не було відповіді до 1961 р., поки канадські дослідники Тілл і Мак-Кулах не розробили методику, за допомогою якої можна вважати це "насіння" і бачити, з якого "насіння" які клітини розвиваються, або, висловлюючись точно, яким шляхом йде диференціювання - еритроїдному (розвиток еритроцитів), мієлоїдному (розвиток лейкоцитів) або мегакаріоцитарному (розвиток тромбоцитів).

Для того щоб підрахувати кількість "насіння", дослідники вводили у вену клітини кісткового мозку, що отримала смертельну дозу опромінення миші. У селезінці виростали видимі на око колонії кров'яних клітин. Скільки "насіння", стільки і колоній. Приблизно 60% колоній були еритроїдні, 30 – мієлоїдні та 5 – мега-каріоцитарні, решта 5% було важко класифікувати. Можна взяти, наприклад, еритроїдну колонію, тобто взяти "насіння", з яких виростають еритроцити, ввести у вену інший опроміненої миші - і знову виростуть усі три типи колоній у тій же пропорції. Це означає, що з будь-якого типу клітин крові одна попередниця - єдина вихідна клітина. Її їжі: байдуже стали називати кровотворною стовбуровою клітиною.

Головними в імунній системі є лімфоцити – клітини лімфи. Вони становлять третину білих клітин крові. Виникають вони над кістковому мозку, а приходять у кров з лімфи. Якщо червоні кров'яні тільця не виходять за межі кров'яного русла, то лімфоцити виходять у тканини, з тканин у лімфатичні протоки і знову потрапляють у кров. Вони ніби перевіряють усі закутки нашого тіла - чи не з'явилося там чогось чужорідного, чи не змінилася якась клітина. Сукупність лімфоцитів крові та лімфоїдних органів – це і є армія імунної системи. Вона охороняє генетичну сталість нашого тіла від усіх вторгнень, чи то мікроб, вірус чи ракові клітини. Лімфоїдна система людського тіла складається з астрономічної кількості клітин - 10 12 .

Переважна більшість лімфоцитів продукується в особливому органі – тимусі – і звідти розселяється по всіх лімфатичним вузлам, потрапляє у селезінку, кров. З 1969 р., коли дізналися про походження цих лімфоцитів, вони отримали назву тімузалежних або Т-лімфоцитів. Т-лімфоцити становлять приблизно 80% усіх лімфоцитів тіла. Інші 20% припадають на Б-лімфоцити. Вони продукуються у лімфоїдній тканині кишечника. Головне завдання Б-лімфоцитів - вироблення антитіл, тобто спеціальних білків проти мікробів та мікробних отрут”.

Автори відкриття проводять численні досліди, "зіштовхуючи" основу імунної системи - лімфоцит - з основою кровотворної системи - стовбуровою клітиною. Вони переконливо довели, що взаємодія лімфоцитів із кровотворними стовбуровими клітинами – один із механізмів регуляції кровотворення. Р. В. Петров та Л. С. Сеславіна розробили ряд точних методик оцінки реакції "трансплантат проти господаря", а також визначення мітостатичної лімфотоксичної дії імуно-депресивних препаратів. Відкриття змушує переглянути методи кістковомозкової терапії ракових захворюванькрові.

Відкриття зареєстровано за № 192 з пріоритетом від 15 квітня 1967 р. у наступному формулюванні:

"Встановлено невідоме раніше явище взаємодії лімфоцитів з кровотворними стовбуровими клітинами, внаслідок якого генетично чужорідні стовбурові клітини інактивуються, а генетично тотожні змінюють напрямок своєї диференціювання".

Рефлекторно-гуморальна система згортання, що регулює рідкий стан крові в організмі

Вчені біологічного факультету МДУ імені М. В. Ломоносова доктор біологічних наук, професор Б. А. Кудряшов, кандидат біологічних наук П. Д. Улі-тіна, доктор біологічних наук Г. В. Андрєєнко та кандидати біологічних наук Т. М. Калцшевська, Г. Г. Ба-зазьян, В. Є. Пасторова та Н. П. Ситіна відкрили закономірності згортання крові в організмі людини та тварин. Вони виявили, що раніше невідома рефлекторно-гуморальна захисна система забезпечує рідкий стан крові в кровоносному руслі.

Суть розробленої на основі цього відкриття теорії про систему згортання крові полягає в наступному. Тромбін, що виникає у кровоносному руслі у підвищеній концентрації, збуджує хеморецептори стінки кровоносної судини. По нервових шляхах збудження надходить у групу нейронів, розташованих у ретикулярній формації довгастого мозку, внаслідок чого виникає рефлекторний акт, що характеризується виділенням у циркулюючу кров із тканин різних органів гуморальних агентів, що блокують процес згортання. Головними гуморальними агентами, що виділяються в кров при захисній реакції, є гепарин та активатори фібринолізу.

Відкриття дало принципово нове уявлення як про регуляцію здатності згортання крові, так і про основні причини, що призводять до виникнення передтромботичних станів і тромбозу. Розроблено та освоєно промисловий метод отримання стерильного фібринолізину з відходів гамма-глобулінового виробництва. Фібринолізин знайшов широке застосуванняу лікувальній практиці.

Вже перші клінічні випробування методу імітації захисної реакції протизгортальної системи, проведені на хворих на інфаркт міокарда та післяопераційні тромбози в Інституті терапії АМН СРСР та Інституті клінічної та експериментальної хірургії, привели до висновку, що він є ефективним засобомборотьби із тромбоемболічними ускладненнями. Створено спеціальну клінічну лабораторію для діагностики тромбозів та геморагії, робота якої ґрунтується на теоретичних та методичних положеннях відкриття.

Описане відкриття зареєстровано за № 22 з пріоритетом "від 17 лютого 1958 р. у наступному формулюванні:

"Встановлено невідому раніше закономірність, що полягає в тому, що необхідний фізіологічний стан крові в організмі людини і теплокровних тварин підтримується рефлекторно-гуморальною системою; при появі в крові підвищеної концентрації ферменту тромбіну хеморецептори кровоносних судин посилають імпульси рефлекторної дуги, що замикається на рівні довгастого мозку, які викликають появу в крові антизгортаючих речовин (активаторів профібринолізину та гепариноподібних речовин)".

Співробітники кафедри фізіології людини та тварин біологічного факультету МДУ лауреат Державної премії 1977 р. професор Б. А. Кудряшов, Л. А. Ляпіна та Т. М. Калішевська отримали нові дані, що дозволяють зробити заявку на відкриття явища природної неферментативної фібринолітичної активності в організмі та тварин. Виявлено раніше невідомий природний неферментативний фібриноліз, що виникає при збудженні системи, що протизгортає, який, мабуть, займає першу лінію оборони організму від внутрішньосудинного тромбоутворення. На основі відкриття системи згортання зроблено ряд важливих винаходів.

До сьогодні офіційною медициною вважалося, що мозок дорослої людини не здатний оновлюватися. Він схожий на машину, і не може ні змінюватися, ні відновлюватися - тільки... зламатися. Але як тоді пояснити численні випадки так званих «чудесних зцілень», які сьогодні важко приписати до розряду міфів, оскільки факти надто очевидні? Якщо хворий хоче жити – медицина безсила.

Останні дослідження в галузі мозку показали, як мало ми про себе знаємо і як скупо використовуємо свої можливості

У нашій владі «перепрограмувати» наш «персональний комп'ютерміж вухами», і через це змінювати та відновлювати своє фізичне тіло. Що для цього потрібно? Те, що завжди для досягнення успіху в будь-якій галузі. Терпіння. Наполеглива праця. А головне – віра.

Тепер, у світлі цього наукового відкриття, докладніше описаного нижче у статті Сари Скотт "Гнучкий мозок" і опублікованій у журналі "Рідерз Дайджест", навіть завзятим скептикам буде важко відмахнутися від очевидного факту: людина здатна себе міняти - не тільки на психологічному, а й фізично. І, як сказав би барон Мюнхгаузен, людина, яка мислить, просто зобов'язана це робити!

А тим, чия віра не потребує доказів, можливо, буде цікаво дізнатися, як це диво відбувається «технічно» — адже навіть якщо з дива злітає наліт таємничості, на його місці народжуються нові таємниці та нові питання, наприклад, якщо допустити таку аналогію, що наш мозок комп'ютер, а тіло - фабрика, яка частина нашого “Я” є оператором? І чого залежить його «кваліфікація»? Чи можливо, хай теоретично, відростити собі новий орган? Яким чином відбувається вплив нашої свідомості на зовнішнє середовище, коли думка чи намір матеріалізуються за межами нашого фізичного тіла? І коли дослідницька техніка буде здатна відстежити не тільки поява нових нейронів, а й зв'язок нашого «ПК» з «адміністратором системи»?

Гнучкий мозок

Останні дослідження показують, що найменш вивчений людський орган має дивовижну здатність переналаштування та відновлення.

В один із погожих вересневих днів 1995 року Говард Рокет, процвітаючий 48-річний підприємець, грав у футбол у передмісті Торонто. Він хотів перехопити м'яч, але послизнувся, впав і вдарився головою. Через хвилину, прийшовши до тями, відчув головну більяка ставала все сильнішою і сильнішою. Потім перед очима в нього замиготіли темні плями. Він намагався не звертати на це уваги, сподіваючись, що з часом все минеться. Однак через три тижні, коли Говард був дома один, він раптом відчув, що руки і ноги не слухаються його. Голову пронизала різкий більв очах потемніло. Він навпомацки дістався телефону, дивом набрав номер “швидкої допомоги” і знепритомнів.

У Говарда Рокета стався інсульт: тромб, що утворився, закупорив судину, по якій кров надходить у стовбур мозку. Більшість людей у ​​такому разі вмирають, але його врятували лікарі, які встигли вчасно запровадити тромполітичний препарат. Проте прогноз на майбутнє був похмурим: медики сказали, що його ліва рукаі нога залишаться паралізованими. Їхні м'язи були гаразд, але ті ділянки мозку, які раніше керували ними, були серйозно пошкоджені. Отже, доведеться звикати до інвалідного крісла.

Але Рокет не упокорився з вердиктом лікарів і почав посилено займатися лікувальною фізкультурою. Він вважав, що якщо день у день розробляти ногу, то згодом мозок “знайде можливість” відновити контроль над м'язами. Навчившись стояти, він став пристібати ногу до педалі велотренажера та тренуватися. Вперше він зміг протриматися лише 30 секунд, але продовжував займатися. Це була своєрідна зарядка для мозку.

Через 12 років, після тисячі годин завзятих занять, Рокет міг танцювати. Лікарі були вражені. «Це просто дивно, — каже нейрокардіолог Роберт Віллінскі, який урятував життя Рокета. — Він приклад для наслідування».

Сила думки

Як з'ясувалося, Рокет мав рацію: головний мозок справді можна “переналаштувати” таким чином, щоб він заповнив функції областей, що вийшли з ладу. Ще зовсім недавно більшість лікарів-практиків вважали цю ідею утопічною. Вони були впевнені, що мозок дорослої людини схожий на машину: вона не може ні змінюватися, ні рости — вона може тільки зламатися. Однак за останні кілька десятиліть такі методи сканування головного мозку, як позитронно-емісійна томографія (ПЕТ) та функціональна магніто-резонансна томографія (ФМРТ) дозволили вченим спостерігати за цим органом у дії. Тепер вони переконалися, що традиційне уявлення про мозок було неправильним.

Якщо якась частина головного мозку пошкоджується, особливо в області його кори (тонкий верхній шар мозку, що відповідає за обробку інформації, що надходить, і регуляцію рухів), то інші його частини можуть з часом взяти її функцію на себе. Однак це вимагає копіткої роботи, яку іноді йдуть роки. Проте вчені говорять про пластичність нервових структур, про те, що інтенсивні розумові та фізичні вправи можуть змінювати мозок на структурному рівні "Коли людина думає, у мозку відбувається оновлення його "апаратної частини"", - каже психіатр Норман Дойдж із Торонто.

А ці фізичні змінитягнуть у себе зміни функціональні. У своїй книзі "Мозок, який сам себе змінює" Дойдж пише: «Я знав вченого, завдяки якому люди, сліпі від народження, починали бачити; інший допомагав глухим повернути втрачений слух. Я зустрічався з людьми, у яких різко збільшився показник розумового розвитку, хоча колись їх вважали нездатними до навчання; я бачив доказ того, що 80-річні люди можуть покращити свою пам'ять до рівня 55-річних. Я бачив, як люди змушували свій мозок працювати по-новому і виліковувалися від хвороб, які вважалися невиліковними». Ці зміни відбувалися завдяки багаторазовим розумовим вправам. Інакше кажучи, думки можуть змінити роботу мозку.

Нейрофізіолог Річард Девідсон з Університету штату Вісконсін (США) продемонстрував дієвість цієї терапії, провівши експеримент із медитацією — одним із різновидів психічної зарядки. Він вимірював активність мозку у буддійських ченців, коли ті вдавалися до медитації “співчуття”, що породжує почуття любові до всього живого, і виявляв суттєву різницю між новачками та ченцями з великим досвідом медитації. В останніх мозок генерував потужні гамма-хвилі, що беруть участь у процесах вищої нервової діяльності - сприйнятті та свідомості. Таким чином, багаторічні ментальні вправи ченців змінили роботу їхнього мозку.

Медитація також може сильно впливати на наші фізичні відчуття, наприклад, на сприйняття болю. Мелісса Монро, екс-чемпіонка Канади з бодібілдингу, у віці 30 років дізналася, що пухлина у неї в горлі розміром з куряче яйцеє злоякісною лімфомою Ходжкіна. Захворювання виявилося настільки занедбаним, що лікарі сказали їй: "У вас рак по всьому тілу, з голови до п'ят" - і визнали, що жити їй залишилося три місяці.

Однак Мелісса Монро стала боротися, незважаючи на те, що біль від пухлин, які тиснули на внутрішні органи, був нестерпним навіть для неї, спортсменкою, яка звикла працювати на межі фізичних можливостей. Вона звернулася за допомогою до психіатра Тетяни Мельник, яка навчила, як треба «налаштовувати» себе, щоб полегшити біль.

Біль - це фізичне відчуття, пояснила Мельник, проте якщо емоційно на неї реагувати, то вона лише посилюватиметься. Психіатр порадила Меліссі сприймати біль як даність: «Не давайте їй оцінку – дуже чи не дуже сильна; просто живіть із нею».

Подумки настроюючи себе подібним чином, Монро навчилася справлятися зі своєю реакцією на відчуття болю: вона відчувала її, але вже не залежала від неї. «Це було щось, що я відчуваю, — каже вона, — але це вже відбувалося не зі мною. Я абстрагувалась від болю і не дала їй скрутити мене».

Монро кинула виклик долі та розпочала інтенсивну хіміотерапію. Після однієї складної процедури вона, повернувшись додому, навіть знепритомніла і прийшла до тями лише завдяки своїй сестрі, яка зробила їй непрямий масажсерця та штучне дихання. А в 2006 році виповнилося 6 років з того часу, як лікарі визнали у неї відсутність раку. І вона продовжує медитувати.

Нові відкриття

Яким чином думки чи вправи можуть змінити мозок? Виявляється, можуть впливати на активність генів. Дослідження, що проводилися в 1980-1990 роках, показують, що під час навчання іншої розумової чи фізичної діяльності гени можуть "вмикатися" або "вимикатися". Поки точно не відомо, як це відбувається, проте д-р Дойдж стверджує: «Коли ми багато разів думаємо про одне й те саме, «включаються» певні гени і починають виробляти відповідні білки, тому змінюється структура нейронів і збільшується кількість зв'язків між ними» . Інакше кажучи, комунікаційні можливості нейронів збільшуються.

У мозку можуть утворюватися нові нейрони. У лабораторії Летбриджського університету канадської провінції Альберта нейробіолог Браян Колб та його колеги продемонстрували це на щурах, викликаючи у них порушення мозкового кровообігу, що призводило до пошкодження головного мозку. Виявилося, що, коли тваринам вводили чинник зростання, вони як утворювалися нові нейрони, а й заповнювалися структурно і функціонально пошкоджені ділянки мозку. Вчені зробили ще одне приголомшливе відкриття: через два тижні новостворені клітини головного мозку переміщалися в область пошкодження і, так би мовити, чекали подальших розпоряджень. І якщо ці клітини належним чином стимулювати, вони починають функціонувати, відновлюючи втрачені здібності, наприклад управління рухом кінцівок.

Робота, зроблена Колбом, показує, наскільки важлива для пошкодженого мозку реабілітація. Сьогодні вчені намагаються з'ясувати, чи може стимуляція, що забезпечується фізичною та психічною реабілітацією, збільшувати виробництво нових клітин головного мозку та прискорювати процес одужання.

Одним із «інкубаторів» нейронів є гіпокамп, який відіграє ключову роль у пам'яті. У ході одного дослідження вчені з Торонтського університету використовували хімічні мітки для того, щоб простежити рух клітин головного мозку, що утворюються природним чином, у здорових мишей. Цих мишей привчали добиратися вплавь до закріпленої платформи, і врешті-решт після численних спроб миші запам'ятовували її місцезнаходження. Коли пізніше вивчили головний мозок цих мишей, виявили, що новоутворені нейрони були задіяні для виконання завдання запам'ятовування - помічені клітини сконцентрували в інкубаторах гіпокампу.

Вчені також виявили, що новостворені нейрони почали покращувати пам'ять уже за місяць. За словами нейрофізіолога Пола Франленда, який керував цією роботою, дослідження показало, що кількість нових клітин головного мозку залежить від довкілля. Вживання кокаїну та стрес, наприклад, послаблює їх освіту, а біг підтюпцем та навчання посилюють.

Змінити життя

Те, що вчені називають пластичністю нервової системи, 21-річний Ієн Бредлі кличе просто надією. Участь у сьомому класі він усе ще не вмів читати, а літери та цифри писав як першокласник. "Я думав, що я дурник", - говорив він. Всю початкову школуйого мати Мері годинами читала йому підручники та допомагала виконувати письмові домашні завдання.

А потім отець Бредлі почув про школу Ерроусміт. Її засновниця Барбара Ерроусміт-Янг свого часу теж мала проблеми через порушення здібностей до навчання. І тоді вона вигадала ментальні вправи, за допомогою яких могла подолати свою «неповноцінність». Пізніше вона розробила нові вправи, здатні допомогти людям із подібними відхиленнями. Сьогодні навчання за програмами Ерроусміт ведеться по всій Північній Америці.

Бредлі провів у такій школі три роки, де знову і знову виконував вправи з тренування пам'яті та уваги, наприклад, складав пари з літер та відповідних символів. "Це було страшно стомлююче", - говорить він. Однак після закінчення курсу він уже читав на рівні восьмого класу. А сьогодні нещодавній випускник середньої школи, успішність якого покращилася настільки, що у 11-му класі йому вручили почесну грамоту, мріє стати льотчиком. «Раніше моє життя було таким похмурим, — каже він. - А тепер я маю мету заввишки до небес».

Нові відкриття в галузі нейрофізіології дають надію багатьом: тим, хто страждає від наслідків інсульту, тим, хто бореться з хронічним болем, молодим людям з порушенням здатності до навчання.

— Поки що нам вдалося лише виявити механізми, за допомогою яких мозок може змінюватись, — каже нейрохірург Андрес Лозано, один із тих, хто допомагав рятувати Говарда Рокета.

Сьогодні лікарі і вчені починають розуміти, що підприємець з Торонто, який не бажав підкоритися хворобі, таки мав рацію. Багаторазове повторення вправ - як ментальних, і фізичних - може змінити ваш мозок. І ваше життя також.

Член-кореспондент РАН С. МЕДВЕДЄВ (м. Санкт-Петербург).

Незважаючи на всі досягнення сучасної науки, людський мозок залишається найзагадковішим об'єктом. За допомогою найскладнішої тонкої апаратури вчені Інституту мозку людини Російської АН змогли "проникнути" в глибини мозку, не порушуючи його роботи, і з'ясувати, як відбувається запам'ятовування інформації, обробка мови, як формуються емоції. Ці дослідження допомагають не лише розібратися в тому, як виконує мозок свої найважливіші психічні функції, а й розробити методи лікування тих людей, у яких вони порушені. Про ці та інші роботи Інституту мозку людини розповідає його директор С. В. Медведєв.

Цікаві результати дає такий експеримент. Випробуваному розповідають одночасно дві різні історії: у ліве вухо одну, праве - іншу.

Дослідження, проведені останніми роками в Інституті мозку людини Російської академії наук, дозволили визначити, які галузі мозку відповідають за осмислення різних особливостей мови, що сприймається людиною.

Мозок проти мозку – хто кого?

Проблема дослідження мозку людини, співвідношення мозку та психіки - одне з найбільш захоплюючих завдань, що коли-небудь виникали в науці. Вперше поставлена ​​мета пізнати щось, що дорівнює за складністю самому інструменту пізнання. Адже все, що досі досліджувалося – і атом, і галактика, і мозок тварини – було простіше, ніж мозок людини. З філософської точки зору невідомо, чи можливе в принципі вирішення цього завдання. Адже, крім приладів та методів, головним засобом пізнання мозку залишається знову-таки наш людський мозок. Зазвичай прилад, який вивчає якесь явище або об'єкт, складніший за цей об'єкт, у цьому ж випадку ми намагаємося діяти на рівних - мозок проти мозку.

Грандіозність завдання приваблювала багато великих уми: про принципи роботи мозку висловлювалися і Гіппократ, і Арістотель, і Декарт і багато інших.

У минулому столітті були виявлені зони мозку, які відповідають за промову, - на ім'я відкривачів їх називають області Брока та Верніке. Проте справжнє наукове дослідження мозку почалося з робіт нашого геніального співвітчизника І. М. Сєченова. Далі - В. М. Бехтерєв, І. П. Павлов... Тут я зупинюся в перерахуванні імен, тому що видатних дослідників мозку в двадцятому столітті багато, і занадто велика небезпека когось пропустити (особливо з нині здорових, не дай Боже ). Були зроблені великі відкриття, але можливості методик на той час вивчення людських функцій дуже обмежені: психологічні тести, клінічні спостереження і з тридцятих років електроенцефалограма. Це все одно, що намагатися дізнатися, як працює телевізор, по гудінню ламп і трансформаторів або за температурою футляра, або спробувати зрозуміти роль його блоків, виходячи з того, що станеться з телевізором, якщо цей блок розбити.

Однак будову мозку, його морфологію вивчили вже досить добре. А ось уявлення про функціонування окремих нервових клітин були дуже уривчастими. Таким чином, бракувало повноти знань про цеглини, що становлять мозок, та необхідних інструментів для їх дослідження.

Два прориви у дослідженнях мозку людини

Реально перший прорив у пізнанні мозку людини був пов'язаний із застосуванням методу довгострокових та короткострокових імплантованих електродів для діагностики та лікування хворих. У той же час вчені почали розуміти, як працює окремий нейрон, як відбувається передача інформації від нейрона до нейрона та нерва. У нашій країні першими за умов безпосереднього контакту з мозком людини стали працювати академік Н. П. Бехтерєва та її співробітники.

Так були отримані дані про життя окремих зон мозку, про співвідношення його найважливіших розділів – кори та підкірки та багато інших. Однак мозок складається з десятків мільярдів нейронів, а за допомогою електродів можна спостерігати лише за десятками, та й у поле зору дослідників часто потрапляють не ті клітини, які потрібні для дослідження, а ті, що опинилися поряд із лікувальним електродом.

Тим часом у світі відбувалася технічна революція. Нові обчислювальні можливості дозволили вивести на новий рівень дослідження вищих функцій мозку за допомогою електроенцефалографії та спричинених потенціалів. Виникли і нові методи, що дозволяють "заглянути всередину" мозку: магнітоенцефалографія, функціональна магніторезонансна томографія та позитронно-емісійна томографія. Все це створило фундамент нового прориву. Він справді відбувся в середині вісімдесятих років.

У цей час науковий інтерес та можливість його задоволення збіглися. Мабуть, тому Конгрес США оголосив дев'яності роки десятиліттям вивчення людського мозку. Ця ініціатива швидко стала міжнародною. Зараз у всьому світі над дослідженням людського мозку працюють сотні найкращих лабораторій.

Треба сказати, що в нас у той час у верхніх ешелонах влади було багато розумних людей, які хворіли за державу. Тому і в нашій країні зрозуміли необхідність дослідження мозку людини та запропонували мені на базі колективу, створеного та керованого академіком Бехтерєвим, організувати науковий центр з дослідження мозку – Інститут мозку людини РАН.

Головний напрямок діяльності інституту: фундаментальні дослідження організації мозку людини та її складних психічних функцій - мови, емоцій, уваги, пам'яті. Але не тільки. Одночасно вчені повинні вести пошук методів лікування тих хворих, у яких ці важливі функціїпорушено. Поєднання фундаментальних досліджень та практичної роботи з хворими було одним з основних принципів діяльності інституту, розроблених його науковим керівникомНаталією Петрівною Бехтерєвою.

Неприпустимо ставити експерименти людині. Тому більшість досліджень мозку проводиться на тваринах. Однак є явища, які можуть бути вивчені лише на людині. Наприклад, зараз молодий співробітник моєї лабораторії захищає дисертацію про обробку мови, її орфографію та синтаксис у різних структурах мозку. Погодьтеся, що це важко дослідити на щурі. Інститут спеціально орієнтований вивчення того, що не можна вивчати на тварин. Ми проводимо психофізіологічні дослідження на добровольцях із застосуванням так званої неінвазивної техніки, не залазячи всередину мозку і не завдаючи людині особливих незручностей. Так здійснюються, наприклад, томографічні обстеження або картування мозку за допомогою електроенцефалографії.

Але буває, що хвороба чи нещасний випадок "ставлять експеримент" на людському мозку - наприклад, у хворого порушується мова чи пам'ять. У цій ситуації можна і потрібно дослідити ті сфери мозку, робота яких порушена. Або, навпаки, у пацієнта втрачено або пошкоджено шматочок мозку, і вченим надається можливість вивчити, які свої "обов'язки" мозок не може виконувати з таким порушенням.

Але просто спостерігати за такими пацієнтами, м'яко кажучи, неетично, і в нашому інституті не лише досліджують хворих із різними ушкодженнями мозку, а й допомагають їм, у тому числі за допомогою новітніх, розроблених нашими співробітниками методів лікування. Для цього при інституті існує клініка на 160 ліжок. Дві завдання – дослідження та лікування – нерозривно пов'язані у роботі наших співробітників.

У нас чудові висококваліфіковані лікарі та медсестри. Без цього не можна - ми ж на передньому краї науки, і потрібна найвища кваліфікація, щоб реалізувати нові методики. Практично кожна лабораторія інституту замкнута на відділення клініки, і це є запорукою безперервної появи нових підходів. Крім стандартних методівлікування у нас проводять хірургічне лікуванняепілепсії та паркінсонізму, психохірургічні операції, лікування мозкової тканини магнітостимуляцією, лікування афазії за допомогою електростимуляції, а також багато іншого. У клініці лежать важкі хворі, і буває вдається допомогти їм у випадках, які вважалися безнадійними. Звісно, ​​це можливо не завжди. Взагалі, коли чуєш якісь безмежні гарантії у лікуванні людей, це викликає дуже серйозні сумніви.

Будні та зірковий годинник лабораторій

Кожна лабораторія має свої досягнення. Наприклад, лабораторія, якою керує професор В. А. Ілюхіна, веде розробки у галузі нейрофізіології функціональних станів головного мозку.

Що це таке? Спробую пояснити простому прикладі. Кожен знає, що одна й та сама фраза іноді сприймається людиною діаметрально протилежно залежно від того, в якому стані вона знаходиться: хворий чи здоровий, збуджений чи спокійний. Це схоже на те, як одна й та ж нота, яку витягують, наприклад, з органу, має різний тембр залежно від регістру. Наш мозок і організм - найскладніша багатореєстрова система, де роль регістру відіграє стан людини. Можна сміливо сказати, що це спектр взаємовідносин людини з довкіллям визначається його функціональним станом. Воно визначає і можливість "зриву" оператора за пультом управління найскладнішою машиною, і реакцію хворого на ліки, що приймаються.

У лабораторії професора Ілюхіної досліджують функціональні стани, а також те, якими параметрами вони визначаються, як ці параметри і самі стани залежать від регуляторних систем організму, як зовнішні та внутрішні впливи змінюють стани, іноді викликаючи хворобу, і як у свою чергу стану мозку та організму. впливають на перебіг захворювання та дію лікарських засобів. За допомогою одержаних результатів можна зробити правильний вибір між альтернативними шляхами лікування. Проводиться й визначення пристосувальних можливостей людини: наскільки вона буде стійка за будь-якого лікувального впливу, стресу.

Дуже важливим завданням займається лабораторія нейроімунології. Порушення імунорегуляції часто призводять до виникнення тяжких захворювань головного мозку. Цей стан треба діагносцювати та підібрати лікування – імунокорекцію. Типовий приклад нейроімунного захворювання - розсіяний склероз, Вивченням якого в інституті займається лабораторія під керівництвом професора І. Д. Столярова. Нещодавно він увійшов до ради Європейського комітету, що займається дослідженням та лікуванням розсіяного склерозу.

У двадцятому столітті людина почала активно змінювати навколишній світ, святкуючи перемогу над природою, але виявилося, що святкувати рано: при цьому загострюються проблеми, створені самою людиною, так звані техногенні. Ми живемо під впливом магнітних полів, при світлі світлових ламп, що миготять, годинами дивимося на дисплей комп'ютера, говоримо по мобільного телефону... Все це далеко не байдуже для організму людини: наприклад, добре відомо, що миготливе світло здатне викликати епілептичний напад. Можна усунути шкоду, яку завдають при цьому мозку, дуже простими заходами - закрити одне око. Щоб різко знизити "вражаючу дію" радіотелефону (до речі, воно ще точно не доведено), можна просто змінити його конструкцію так, щоб антена була спрямована вниз і мозок не опромінювався. Цими дослідженнями займається лабораторія під керівництвом доктора медичних наук Є. Б. Лискова. Наприклад, він та його співробітники показали, що вплив змінного магнітного поля негативно позначається на процесі навчання.

На рівні клітин робота мозку пов'язана з хімічними перетвореннями різних речовин, тому для нас важливими є результати, отримані в лабораторії молекулярної нейробіології, керованої професором С. А. Дамбінової. Співробітники цієї лабораторії розробляють нові методи діагностики захворювань мозку, проводять пошук хімічних речовин білкової природи, які здатні нормалізувати порушення у тканині мозку при паркінсонізмі, епілепсії, наркотичній та алкогольній залежності. Виявилося, що вживання наркотиків та алкоголю призводить до руйнування нервових клітин. Їхні фрагменти, потрапляючи в кров, спонукають імунну системувиробляти так звані "аутоантитіла". "Аутоантитіла" залишаються в крові ще довгий час, навіть у людей, які перестали вживати наркотики. Це своєрідна пам'ять організму, що зберігає інформацію про вживання наркотиків. Якщо виміряти в крові людини кількість аутоантитіл до специфічних фрагментів нервових клітин, можна поставити діагноз "наркоманія" навіть через кілька років після того, як людина перестала вживати наркотики.

Чи можна "перевиховати" нервові клітини?

Один із найсучасніших напрямів у роботі інституту - стереотаксис. Це медична технологія, що забезпечує можливість малотравматичного, щадного, прицільного доступу до глибоких структур головного мозку та дозованого впливу на них. Це нейрохірургія майбутнього. Замість "відкритих" нейрохірургічних втручань, коли, щоб досягти мозку, роблять велику трепанацію, пропонуються малотравматичні, щадні на головний мозок.

У розвинених країнах, насамперед у США, клінічний стереотаксис зайняв гідне місце у нейрохірургії. У США у цій сфері сьогодні працюють близько 300 нейрохірургів – членів Американського стереотаксичного товариства. Основа стереотаксису – математика та точні прилади, що забезпечують прицільне занурення у мозок тонких інструментів. Вони дозволяють "зазирнути" в мозок живої людини. У цьому використовується позитронно-емісійна томографія, магниторезонансная томографія, комп'ютерна рентгенівська томографія. "Стереотаксис - мірило методичної зрілості нейрохірургії" - думка нині покійного нейрохірурга Л. В. Абракова. Для стереотаксичного методу лікування дуже важливе знання ролі окремих "крапок" у мозку людини, розуміння їх взаємодії, знання того, де і що саме потрібно змінити в мозку для лікування тієї чи іншої хвороби.

В інституті існує лабораторія стереотаксичних методів, якою керує доктор медичних наук, лауреат Державної премії СРСР А. Д. Анічков. Фактично, це провідний стереотаксический центр Росії. Тут народився найсучасніший напрямок - комп'ютерний стереотакс з програмно-математичним забезпеченням, яке здійснюється на електронній обчислювальній машині. До наших розробок стереотаксичні розрахунки проводилися нейрохірургами вручну під час операції, зараз у нас розроблено десятки стереотаксичних приладів; деякі пройшли клінічну апробацію та здатні вирішувати найскладніші завдання. Спільно з колегами з ЦНДІ "Електроприлад" створено і вперше в Росії серійно випускається комп'ютеризована стереотаксична система, яка за рядом основних показників перевершує аналогічні зарубіжні зразки. Як висловився невідомий автор, "нарешті, несміливі промені цивілізації висвітлили наші темні печери".

У нашому інституті стереотаксис застосовується при лікуванні хворих, які страждають на рухові порушення (паркінсонізм, хворобу Паркінсона, хорею Гентінгтона та іншими), епілепсією, невгамовними болями (зокрема, фантомно-больовим синдромом), деякими психічними порушеннями. Крім того, стереотаксис використовується для уточнення діагнозу та лікування деяких пухлин головного мозку, для лікування гематом, абсцесів, кіст мозку. Стереотаксичні втручання (як і решта нейрохірургічних втручань) пропонуються хворому тільки в тому випадку, якщо вичерпані всі можливості медикаментозного лікуванняі саме захворювання загрожує здоров'ю пацієнта чи позбавляє його працездатності, робить асоціальним. Усі операції проводяться лише за згодою хворого та його родичів, після консиліуму спеціалістів різного профілю.

Існують два види стереотаксису. Перший, нефункціональний, застосовується тоді, як у глибині мозку є якесь органічне поразка, наприклад пухлина. Якщо її видаляти за допомогою звичайної техніки, доведеться торкнутися здорових, що виконують важливі функції структури мозку і хворому випадково може бути завдано шкоди, іноді навіть несумісної з життям. Припустимо, що пухлина добре видно за допомогою магніторезонансного та позитронно-емісійного томографів. Тоді можна розрахувати її координати і ввести за допомогою тонкого малотравматичного щупа радіоактивні речовини, які випалять пухлину і за короткий час розпадуться. Ушкодження при проході крізь мозкову тканину мінімальні, а пухлина буде знищена. Ми провели вже кілька таких операцій, колишні пацієнти живуть досі, хоча за традиційних методів лікування вони не мали жодної надії.

Суть цього у тому, що ми усуваємо " дефект " , який чітко бачимо. Головне завдання – вирішити, як до нього дістатися, який шлях вибрати, щоб не зачепити важливі зони, який метод усунення "дефекту" вибрати.

Принципово інша ситуація при "функціональному" стереотаксисі, який також застосовується під час лікування психічних захворювань. Причина хвороби часто полягає в тому, що одна маленька група нервових клітин або кілька груп працюють неправильно. Вони або не виділяють необхідні речовини, або виділяють їх надто багато. Клітини може бути патологічно збуджені, і тоді стимулюють " погану " активність інших, здорових клітин. Ці клітини, що "збилися з шляху", треба знайти і або знищити, або ізолювати, або "перевиховати" за допомогою електростимуляції. У такій ситуації не можна "побачити" уражену ділянку. Ми повинні його вирахувати суто теоретично, як астрономи вирахували орбіту Нептуна.

Саме тут для нас особливо важливими є фундаментальні знання про принципи роботи мозку, про взаємодію його ділянок, про функціональну роль кожної ділянки мозку. Ми використовуємо результати стереотаксичної неврології – нового напряму, розробленого в інституті покійним професором В. М. Смирновим. Стереотаксична неврологія – це "вищий пілотаж", проте саме на цьому шляху потрібно шукати можливість лікування багатьох тяжких захворювань, у тому числі й психічних.

Результати наших досліджень та дані інших лабораторій вказують на те, що практично будь-яка, навіть дуже складна психічна діяльність мозку забезпечується розподіленою у просторі та мінливою в часі системою, що складається з ланок різного ступеня жорсткості. Зрозуміло, що втручатися у роботу такої системи дуже важко. Тим не менш, зараз ми це вміємо: наприклад, можемо створити новий центр мови замість зруйнованого при травмі.

При цьому відбувається своєрідне "перевиховання" нервових клітин. Справа в тому, що існують нервові клітини, які від народження готові до своєї роботи, але є й інші, які виховуються в процесі розвитку людини. Навчаючись виконувати одні завдання, вони забувають інші, але не назавжди. Навіть пройшовши "спеціалізацію", вони в принципі здатні взяти на себе виконання якихось інших завдань, можуть працювати по-іншому. Тому можна спробувати змусити їх взяти на себе роботу втрачених нервових клітин, замінити їх.

Нейрони мозку працюють як команда корабля: один добре вміє вести судно за курсом, інший – стріляти, третій – готувати їжу. Але ж і стрілка можна навчити готувати борщ, а кока наводити зброю. Потрібно пояснити їм, як це робиться. У принципі, це природний механізм: якщо травма мозку відбулася у дитини, у неї нервові клітини мимоволі "переучуються". У дорослих для "переучування" клітин потрібно застосовувати спеціальні методи.

Цим і займаються дослідники – намагаються стимулювати одні нервові клітини виконувати роботу інших, які вже не можна відновити. У цьому напрямі вже отримані добрі результати: наприклад, деяких пацієнтів з порушенням області Брока, яка відповідає за формування мови, вдалося навчити говорити заново.

Інший приклад - лікувальна дія психохірургічних операцій, спрямованих на "вимикання" структур області мозку, яка називається лімбічною системою. При різних хворобахв різних зонахмозку виникає потік патологічних імпульсів, які циркулюють нервовими шляхами. Ці імпульси з'являються в результаті підвищеної активності зон мозку, і такий механізм призводить до цілого ряду хронічних захворювань нервової системи, таких як паркінсонізм, епілепсія, нав'язливі стани. Шляхи, якими проходить циркуляція патологічних імпульсів, треба знайти і максимально щадно "вимкнути".

В останні роки проведено багато сотень (особливо в США) стереотаксичних психохірургічних втручань для лікування хворих, які страждають на деякі психічні порушення (перш за все, нав'язливими станами), у яких виявилися неефективними нехірургічні методи лікування На думку деяких наркологів, наркоманію теж можна розглядати як різновид такого розладу, тому в разі неефективності медикаментозного лікування може бути рекомендовано стереотаксичне втручання.

Детектор помилок

Дуже важливий напрямок роботи інституту - дослідження вищих функцій мозку: уваги, пам'яті, мислення, мови, емоцій. Цими проблемами займаються кілька лабораторій, у тому числі та, якою керую я, лабораторія академіка Н. П. Бехтерєвої, лабораторія доктора біологічних наук Ю. Д. Кропотова.

Притаманні тільки людині функції мозку досліджуються за допомогою різних підходів: використовується "звичайна" електроенцефалограма, але на новому рівні картування мозку, вивчення викликаних потенціалів, реєстрація цих процесів спільно з імпульсною активністю нейронів при безпосередньому контакті з мозковою тканиною – для цього застосовуються імплантовані електроди та техніка позитронно-емісійної томографії

Роботи академіка Н. П. Бехтерєвої у цій галузі досить широко висвітлювалися у науковій та науково-популярній пресі. Вона розпочала планомірне дослідження психічних процесів у мозку ще тоді, коли більшість вчених вважали це практично непізнаваною, справою далекого майбутнього. Як добре, що хоча б у науці істина не залежить від позиції більшості. Багато хто з тих, хто заперечував можливість таких досліджень, тепер вважають їх пріоритетними.

У рамках цієї статті можна згадати лише про найцікавіші результати, наприклад, про детектор помилок. Кожен із нас стикався з його роботою. Уявіть, що ви вийшли з дому і вже на вулиці вас починає мучити дивне почуття - щось не так. Ви повертаєтеся - так і є, забули вимкнути світло у ванній. Тобто, ви забули виконати звичайну, стереотипну дію - клацнути вимикачем, і цей пропуск автоматично ввімкнув контрольний механізм у мозку. Цей механізм у середині шістдесятих було відкрито Н. П. Бехтерєвої та її співробітниками. Незважаючи на те, що результати були опубліковані в наукових журналах, у тому числі і зарубіжних, зараз вони "перевідкриті" на Заході людьми, які знають роботи наших вчених, але не прямим запозиченням у них. Зникнення великої держави призвело до того, що у науці побільшало випадків прямого плагіату.

Детекція помилок може стати і хворобою, коли цей механізм працює більше, ніж потрібно, і людині весь час здається, що щось забув.

Загалом нам сьогодні зрозумілий і процес запуску емоцій на рівні мозку. Чому одна людина з ними справляється, а інша - "западає", не може вирватися з замкнутого колаоднотипних переживань? Виявилося, що у "стабільної" людини зміни обміну речовин у мозку, пов'язані, наприклад, з горем, обов'язково компенсуються спрямованими в інший бік змінами обміну речовин в інших структурах. У "нестабільної" людини цю компенсацію порушено.

Хто відповідає за граматику?

Дуже важливий напрямок роботи - так зване мікрокартування мозку. У наших спільних дослідженнях виявлено навіть такі механізми як детектор граматичної правильності осмисленої фрази. Наприклад, "блакитна стрічка" та "блакитна стрічка". Сенс зрозумілий в обох випадках. Але є одна "маленька, але горда" група нейронів, яка "звивається", коли граматика порушена, і сигналізує про це мозку. Навіщо це потрібно? Ймовірно, тому, що розуміння промови часто йде в першу чергу за рахунок аналізу граматики (згадаймо ковдру академіка Щерби). Якщо з граматикою щось не так, надходить сигнал – треба проводити додатковий аналіз.

Знайдено мікроділянки мозку, які відповідають за рахунок, за розрізнення конкретних та абстрактних слів. Показані відмінності у роботі нейронів при сприйнятті слова рідної мови(чашка), квазіслова рідної мови (чохна) та слова іноземної (вахт – час по-азербайджанськи).

У цій діяльності по-різному беруть участь нейрони кори та глибоких структур мозку. У глибоких структурах в основному спостерігається збільшення частоти електричних розрядів, не дуже "прив'язане" до певної зони. Ці нейрони як би будь-яке завдання вирішують усім світом. Цілком інша картина в корі головного мозку. Один нейрон немов каже: "А ну, хлопці, помовчіть, це моя справа, і я виконуватиму його сам". У всіх нейронів, крім деяких, знижується частота імпульсації, а у "обраників" підвищується.

Завдяки техніці позитронно-емісійної томографії (або скорочено ПЕТ) стало можливим детальне вивчення одночасно всіх областей мозку, які відповідають за складні "людські" функції. Суть методу полягає в тому, що мала кількість ізотопу вводять в речовину, що бере участь в хімічних перетвореннях всередині клітин мозку, а потім спостерігають, як змінюється розподіл цієї речовини в області мозку, що цікавить нас. Якщо до цієї області посилюється приплив глюкози з радіоактивною міткою - отже, збільшився обмін речовин, що говорить про посилену роботу нервових клітин на цій ділянці мозку.

А тепер уявіть, що людина виконує якесь складне завдання, яке вимагає від нього знання правил орфографії чи логічного мислення. При цьому у нього найактивніше працюють нервові клітини в галузі мозку, "відповідальній" саме за ці навички. Посилення роботи нервових клітин можна зареєструвати за допомогою ПЕТ щодо збільшення кровотоку в активізованій зоні. Таким чином вдалося визначити, які області мозку "відповідають" за синтаксис, орфографію, зміст мови та за вирішення інших завдань. Наприклад, відомі зони, які активізуються при пред'явленні слів, не має значення, треба їх читати чи ні. Є й зони, які активізуються, щоб "нічого не робити", коли, наприклад, людина слухає розповідь, але не чує її, стежачи за чимось іншим.

Що таке увага?

Не менш важливо зрозуміти, як "працює" у людини. Цією проблемою нашому інституті займається і моя лабораторія, і лабораторія Ю. Д. Кропотова. Дослідження проводяться спільно з колективом учених під керівництвом фінського професора Р. Наатанена, який відкрив так званий механізм мимовільної уваги. Щоб зрозуміти, про що йдеться, уявіть ситуацію: мисливець крадеться лісом, вистежуючи видобуток. Але він і сам є здобиччю для хижого звіра, якого не помічає, бо налаштований лише на пошук оленя чи зайця. І раптом випадковий тріск у кущах, можливо, й не дуже помітний на тлі пташиного щебету та шуму струмка, миттєво перемикає його увагу, подає сигнал: "Поруч небезпека". Механізм мимовільної уваги сформувався в людини в глибокій старовині, як охоронний механізм, але працює і зараз: наприклад, водій веде машину, слухає радіо, чує крики дітей, що грають на вулиці, сприймає всі звуки навколишнього світу, увага його розсіяно, і раптом тихий стукіт Двигун миттєво перемикає його увагу на машину - він усвідомлює, що з двигуном щось не в порядку (до речі, це явище схоже на детектор помилок).

Такий перемикач уваги працює у кожної людини. Ми виявили зони, які активізуються на ПЕТ під час роботи цього механізму, а Ю. Д. Кропотов досліджував його з допомогою методу імплантованих електродів. Іноді у складній науковій роботі бувають смішні епізоди. Так було, коли ми поспіхом закінчили цю роботу перед дуже важливим та престижним симпозіумом. Ю. Д. Кропотов і я поїхали на симпозіум робити доповіді, і лише там з подивом і "почуттям глибокого задоволення" несподівано з'ясували, що активізація нейронів відбувається в тих самих зонах. Так, іноді двом сидячим поруч треба поїхати в іншу країну, щоб поговорити.

Якщо механізми мимовільної уваги порушуються, можна говорити про хворобу. У лабораторії Кропотова вивчають дітей із так званим дефіцитом уваги та гіперактивністю. Це важкі діти, частіше хлопчики, які не можуть зосередитися на уроці, їх часто лають удома і в школі, а насправді їх потрібно лікувати, бо у них порушено певні механізми роботи мозку. Ще недавно це явище не розглядалося як хвороба і найкращим методом боротьби з ним вважалися "силові" методи. Ми зараз можемо не лише визначити це захворювання, а й запропонувати методи лікування дітей із дефіцитом уваги.

Проте хочеться засмутити деяких молодих читачів. Далеко не кожна витівка пов'язана з цим захворюванням, і тоді... "силові" методи виправдані.

Окрім мимовільної уваги є ще й селективне. Це так звана "увага на прийомі", коли всі навколо говорять разом, а ви стежите тільки за співрозмовником, не звертаючи уваги на нецікаву вам балаканину сусіда праворуч. Під час експерименту випробовуваному розповідають історії: в одне вухо – одну, в інше – іншу. Ми стежимо за реакцією на історію в правому вусі, то в лівому і бачимо на екрані, як радикально змінюється активізація областей мозку. При цьому активізація нервових клітин на історію у правому вусі значно менша - тому, що більшість людей беруть телефонну трубку в праву рукуі прикладають її до правого вуха. Їм стежити за історією у правому вусі простіше, потрібно менше напружуватись, мозок збуджується менше.

Таємниці мозку ще чекають свого часу

Ми часто забуваємо очевидне: людина – це не лише мозок, а ще й тіло. Не можна зрозуміти роботу мозку, не розглядаючи все багатство взаємодії мозкових систем з різними системамиорганізму. Іноді це очевидно – наприклад, викид у кров адреналіну змушує мозок перейти на новий режим роботи. У здоровому тілі- здоровий дух - це саме про взаємодію тіла та мозку. Однак, далеко не все тут зрозуміло. Вивчення цієї взаємодії ще чекає на своїх дослідників.

Сьогодні можна сказати, що ми добре уявляємо, як працює одна нервова клітина. Багато білих плям зникли і на карті мозку, визначені області, які відповідають за психічні функції. Але між клітиною та областю мозку знаходиться ще один, дуже важливий рівень – сукупність нервових клітин, ансамбль нейронів. Тут поки що багато незрозумілого. За допомогою ПЕТ ми можемо простежити, які області мозку "включаються" при виконанні тих чи інших завдань, а ось що відбувається всередині цих областей, які сигнали посилають один одному нервові клітини, в якій послідовності, як вони взаємодіють між собою - про це ми поки що знаємо мало. Хоча певний прогрес є й у цьому напрямі.

Раніше вважали, що мозок поділений на чітко розмежовані ділянки, кожна з яких відповідає за свою функцію: це зона згинання мізинця, а це зона любові до батьків. Ці висновки ґрунтувалися на простих спостереженнях: якщо ця ділянка пошкоджена, то функцію її порушено. Згодом стало ясно, що все складніше: нейрони всередині різних зон взаємодіють між собою дуже складним шляхом і не можна здійснювати скрізь чітку "прив'язку" функції до області мозку в тому, що стосується забезпечення вищих функцій. Можна тільки сказати, що ця галузь має відношення до мови, пам'яті, емоцій. А сказати, що цей нейронний ансамбль мозку (не шматочок, а широко розкинута мережа) і тільки він відповідає за сприйняття букв, а цей – слів та речень, поки не можна. Це завдання майбутнього.

Робота мозку щодо забезпечення вищих видів психічної діяльності схожа на спалах салюту: ми бачимо спочатку безліч вогнів, а потім вони починають гаснути і знову спалахувати, перемигуючи між собою, якісь шматочки залишаються темними, інші спалахують. Також і сигнал збудження посилається у певну область мозку, але діяльність нервових клітин усередині неї підпорядковується своїм особливим ритмам, своїй ієрархії. У зв'язку з цими особливостями руйнація одних нервових клітин може виявитися непоправною втратою для мозку, а інші цілком можуть замінити сусідні нейрони, що "перевчилися". Кожен нейрон може розглядатися тільки всередині скупчення нервових клітин. На мою думку, сьогодні основне завдання - розшифровка нервового коду, тобто розуміння того, як конкретно забезпечуються вищі функції мозку. Швидше за все, це можна буде зробити через дослідження взаємодії елементів мозку, через розуміння того, як окремі нейрони об'єднуються у структуру, а структура – ​​у систему та цілісний мозок. Це головне завдання наступного віку. Хоча дещо ще залишилося і на двадцяте.

Словник

Афазія- розлад мовлення внаслідок пошкодження мовних зон мозку чи нервових шляхів, які ведуть них.

Магнітоенцефалографія- Реєстрація магнітного поля, що збуджується електричними джерелами в мозку.

Магніторезонансна томографія- томографічне дослідження мозку, що ґрунтується на явищі ядерного магнітного резонансу.

Позитрон-емісійна томографія- Високоефективний спосіб стеження за надзвичайно малими концентраціями ультракороткоживучих радіонуклідів, якими позначені фізіологічно значущі сполуки в мозку. Використовується вивчення обміну речовин, що у реалізації функцій мозку.