Стимулирование мозга
На деятельность мозга можно влиять электрической или магнитной стимуляцией. Эти методики применимы и к изучению мозга пациентов перед нейрохирургическими операциями, и к лабораторному исследованию мозга, и для облегчения реабилитации после черепно-мозговых травм, равно как и для расширения умственных способностей здоровых людей.
Словосочетание «электростимулирование мозга» рисует образ варварского электрошокового лечения, применявшегося к пациентам психиатрических клиник, как в книге Кена Кизи «Пролетая над гнездом кукушки». Конечно, электрошоковая терапия широко применялась в прошлом, но в наше время это редкость. Однако другие методы электрической стимуляции полезны и в клинической, и в лабораторной практике, а некоторые, возможно, эффективны в лечении неврологических и психических расстройств.
Краткая история
История электрической стимуляции мозга началась в 1870-х с экспериментов немецкого врача Эдуарда Хитцига, работавшего в военном госпитале во время Франко-прусской войны. Хитциг лечил многих раненых в голову солдат — у некоторых были вырваны фрагменты черепа — электродами, подсоединенными к аккумулятору и приложенными к оголенному мозгу. Позднее он вместе с Густавом Фритчем привязывал собак к туалетному столику своей жены и применял электрический ток к их мозгу. Эти эксперименты показали, что стимулирование определенного участка мозга (двигательной коры) вызывало движения в зеркально противоположной от стимулируемого полушария части тела. В 1920-х годах нейрохирург Уайлдер Пенфилд впервые применил электрическую стимуляцию в исследовании мозга пациентов с эпилепсией, находившихся при этом в сознании перед операцией. Хирургическое вмешательство, крайняя мера для пациентов, которым не помогают лекарства, требует внимательной оценки мозговой ткани, в которой зарождаются судороги, чтобы не повредить прилегающие ткани с важными функциями.
«Пропусканием тока через голову можно легко добиться движения глазами» Эдуард Хитциг (1839-1907), немецкий невролог, и Густав Фритч (1837-1927), немецкий анатом
Пенфилд производил местную анестезию головы пациентов, вскрывал им череп и стимулировал мозг на участке, вызывающем судороги, и в прилегающих областях. Поскольку пациенты пребывали в сознании, они могли сообщать об ощущениях от стимуляции. Таким способом Пенфилд определял ткани с отклонениями и обходил стороной прилегающие, обеспечивающие речь, память, движение. Эта процедура также позволила ему составить карту областей мозга, выполняющих сенсорные и двигательные функции, и эта карта по-прежнему в широком ходу.
«Стимулятор» мозга
Глубокая стимуляция мозга (ГСМ) — экспериментальная процедура, включающая имплантацию тонких проводков-электродов в ту или иную область мозга. Имплантированное устройство подключено к батарейке, размещенной под кожей на груди или прикрепленной к внутренней поверхности черепа. Прибор, часто именуемый «стимулятором мозга», меняет деятельность целевого участка мозга регулярным электрическим сигналом.
В 2002 году Управление по надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (ФДА) разрешило применение ГСМ к пациентам с болезнью Паркинсона, и с тех пор ее получили примерно 80 000 больных. Некоторым пациентам предлагает такое лечение и Государственная служба здравоохранения Великобритании. ГСМ, приложенная к нескольким участкам мозга, занятым контролем движений, облегчает симптомы заболевания.
Ныне эта методика применяется в экспериментальном лечении различных расстройств, включая депрессию, синдром навязчивых состояний и различных зависимостей. В 2012 году нейрохирурги, оперировавшие эпилептических больных, сообщили, что ГСМ способна активизировать образование пространственных воспоминаний, если направить ее на участок мозга под названием «энторинальная кора». Эти наблюдения, пусть и предварительно, предполагают, что ГСМ может, по сути, компенсировать ущерб, нанесенный памяти пациентов болезнью Альцгеймера, а также укреплять память здоровых людей.
Несмотря на широкое применение, нам по-прежнему непонятно, как именно работает ГСМ и почему одним пациентам она приносит больше пользы, а другим — меньше. Методика предполагает хирургическое вмешательство, а потому несет риск инфекции и необратимого ущерба для мозга. Более того, у некоторых больных возникают нежелательные побочные эффекты, а отложенные последствия все еще не выяснены.
Эта шапка ни на ком не горит
Транскраниальная электрическая стимуляция (ТЭС) — безоперационная методика электрической стимуляции, в которой к поверхности мозга применяется постоянный электрическим ток, подводимым через плотную шапочку с электродами. При этом меняются электрические свойства нейронов целевой области, что приводит к усилению или ослаблению активности нейронов — в зависимости от способа приложения тока.
Как именно работает ТЭС, пока непонятно, однако первые исследования показывают, что она может помогать пациентам после инсульта вновь учиться двигаться и говорить, и клинические испытания подтверждают пользу метода для страдающих болезнью Паркинсона. Есть и предварительные показания к применению ТЭС для улучшения внимания, памяти и двигательных навыков у здоровых людей. На основании этих данных ТЭС уже применяют в армии США при подготовке снайперов и пилотов.
Магнитные эффекты
Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) — еще одна безоперационная методика стимуляции мозга; в ней применяется восьмеркообразная петля, через которую к тем или иным участкам мозга применяют быстро меняющееся импульсное магнитное поле. Благодаря этому в мозге возникают слабые электрические токи, усиливающие или гасящие активность нейронов.
ТМС применяется в клинических условиях и для диагностики, и в терапевтических целях. Ее можно задействовать, например, при изучении функций тех или иных частей мозга, для оценки ущерба, нанесенного инсультом, и при заболеваниях двигательных нейронов и рассеянном склерозе. Методику также проверили при лечении различных неврологических и психических расстройств, однако в основном исследования демонстрируют довольно скромные результаты. И все же метод вполне может оказаться действенным для некоторых пациентов с тяжелой депрессией.
ТМС к тому же широко используют для лабораторного изучения деятельности мозга. Типовой эксперимент включает в себя вмешательство в работу той или иной целевой области мозга, чтобы проверить, участвует ли она в выполнении той или иной задачи или нет. Испытуемого, например, просят что-нибудь написать, а ученые тем временем врубают ток по двигательной коре и нарушают нейронный контроль руки.
Стимуляция мозга «сделай сам»
Движение «сделай сам» применительно к человеческому мозгу все более набирает обороты: кое-кто уже использует транскраниальную электрическую стимуляцию (ТЭС) в домашних условиях в надежде улучшить свои умственные способности. Соорудить такой прибор довольно просто — из дешевых свободно продающихся запчастей: нужно разжиться 9-вольтовой батарейкой и электропроводами, а вообще же минимум одна американская компания просто продает готовые наборы для ТЭС. Они рекламируются как «крутейший прибор для здоровья/ самосовершенствования», и любой желающий взломать себе мозг может купить этот прибор за 99 долларов. Применение ТЭС в контролируемых экспериментальных условиях безопасно и не имеет, судя по всему, никаких вредных побочных эффектов, если на силу и продолжительность воздействия стимуляции налагаются жесткие ограничения. Однако люди, ставя эксперименты на себе и не соблюдая эти правила, подвергают себя риску.