По мнению Асифа, именно так должно выглядеть исцеление от страданий, когда мы сводим воедино самые безопасные и эффективные современные инструменты для того, чтобы мозг мог вернуться к здоровому состоянию гомеостаза. Когда микроглия прекращает агрессивное воспаление, нейроны начинают регенерировать и восстанавливать нормальные связи.
Тем не менее, несмотря на результаты исследований и клинические успехи, демонстрирующие, как ТМС помогает некоторым пациентам со стойкой депрессией и тревожностью, многие психиатры с большой неохотой включают эту терапию в свои лечебные планы и продолжают почти исключительно полагаться на фармацевтический подход. Стоимость лечения тоже является проблемой. Оборудование для нейротерапии стоит десятки тысяч долларов, – деньги, которые лишь немногое психиатры могут инвестировать в лечение пациентов. Процедуры дорого обходится самим пациентам. После того, как медицинская страховая компания Кэти возместит ей стоимость тридцати сеансов терапии, она с большой вероятностью должна будет дополнительно выплатить еще несколько тысяч долларов, которые страховка не покрывает (хотя ей пришлось бы потратить примерно столько же на двадцать или тридцать сеансов посещения обычного частного психиатра).
Асиф надеется, что когда-нибудь, при лучших страховых гарантиях, нейротерапия станет доступнее для уязвимых групп населения, к примеру, для подростков из старших классов.
– Тогда мы сможем обучать их мозг здоровым реакциям на внешние факторы до того, как появятся симптомы психических расстройств, – надеется он. – Мне бы хотелось видеть то же самое в центрах для пожилых людей, чтобы помогать им бороться с тревогой и провалами в памяти.
Новая эра в медицине
Все это приводит нас к более масштабному вопросу: если микроглия управляет здоровьем мозга, то есть ли другие многообещающие способы, с помощью которых мы можем манипулировать этими клетками и «перезагружать» их для того, чтобы они помогали восстановлению нейронов и синапсов, и мозг функционировал нормально?
В наши дни как в исследовательских лабораториях, так и в кабинетах практикующих врачей ученые изобретают новые и необычное методы для успокоения перевозбужденной микроглии, чтобы ее клетки вели себя так, как было предназначено природой: как ангелы-хранители мозга, а не как слепые и беспощадные убийцы.
Благодаря своей изумительной пластичности мозг чрезвычайно отзывчив к внешним воздействиям, когда мы понимаем, какими должны быть эти воздействия.
Глава 10Расшифровка болезни Альцгеймера
Сегодня не по сезону жаркий день для середины мая в Кембридже (штат Массачусетс), и температура достигает 35` оС. При такой жаре все замедляется. Листья на деревьях гинкго, лишь частично затеняющие старые кирпичные тротуары между Массачусетским технологическим институтом и Гарвардом, вяло обвисли. Пешеходы ныряют в дверные проемы, утирая пот со лба. Весь город как будто движется в замедленной съемке.
Но внутри серой стеклянной башни, в которой находится Институт памяти и обучения имени Пикауэра, царит благословенная прохлада. Доктор Ли Хуэй Цай, когнитивный нейроученый и директор института, с воодушевлением рассказывает о своем открытии 2016 года, которое продемонстрировало, что микроглию можно использовать для профилактики и даже регрессии разрушительных симптомов болезни Альцгеймера.
Мысль о том, что неустойчивые микроглиальные клетки можно «перезагрузить» для лечения пациентов с болезнью Альцгеймера, может показаться сюжетом из фантастического сериала «Звездный путь». Однако Цай и ее группа уже приступили к клиническим испытаниям на людях с помощью аппаратной неврологической методики под названием GENUS (аббревиатура от «гамма-захвата с помощью сенсорных стимулов»). Также она известна как «светодиодная гамма-терапия» и предназначена для перепрограммирования микроглиальных клеток таким образом, чтобы они стимулировали регенерацию синапсов и вычищали узелки и бляшки, характерные для нейродегенеративного заболевания под названием болезнь Альцгеймера[159].
Цай рассказывает о своем почти случайном открытии, когда мы сидим за большим овальным столом для совещаний в ее офисе. Между нами стоит коробка из прозрачного пластика длиной примерно 30 сантиметров, похожая на обычный пищевой контейнер. Внутри нее миниатюрная материнская плата с процессором прикреплена черной клейкой лентой к многочисленным проводам, подключенным к короткой черной палке с несколькими маленькими светодиодами.
Этот собранный вручную аппарат больше похож на научный проект ученика средней школы, сконструированный на кухонном столе, а не на выдающееся научное достижение. Но история его высокотехнологичной инженерии и открытие Цай, которое привело к сдвигу научной парадигмы, уже стала легендой среди нейроученых.
В 2015 году, когда Цай было около 55 лет, она размышляла о нескольких генах, которые, как было установлено, повышали вероятность развития болезни Альцгеймера. Она была очень огорчена. Десятки генетических мутаций играли роль на каждом этапе болезни, и она опасалась, что «их расшифровка будет продолжаться вечно». Как перейти от научных знаний к практическим методам, которые начннут помогать пациентам?
Цай подошла к проблеме болезни Альцгеймера с точки зрения компьютерного инженера.
– Мозг действительно функционирует как устройство для обработки информации, – говорит она, положив руки перед собой. – Он за считаные миллисекунды образует миллиарды недолго живущих соединений, которые постоянно занимаются пересылкой новой информации. Такая сложная обработка направляется ритмичными мозговыми волнами, которые упорядочивают группы нейронов в разных областях мозга, чтобы они могли выполнять отдельные задачи. Этот процесс похож на небольшой оркестр с разными группами музыкантов, которые исполняют свои партитуры, но в то же время эти группы должны работать в тандеме, под управлением одного дирижера, чтобы создавать гармоничную музыку.
Главным дирижером, который управляет всеми процессами, является электрическая сигнальная система мозга.
Цай и члены ее группы задавались вопросом: возможно ли, что первые признаки диссонанса в сигнальной системе мозга начинаются задолго до проявления первых симптомов болезни Альцгеймера?
Одним из способов изучения этой гипотезы, по ее словам, было измерение волновых ритмов мозга. Как выяснилось, ритм мозговых волн, известный как гамма-ритм, был «серьезно нарушен» на ранних стадиях болезни Альцгеймера. Гамма-волны играют важную роль в высших функциях мозга, связанных со вниманием, восприятием и памятью. Ученые Калифорнийского университета в Сан-Франциско продемонстрировали[160], что при болезни Альцгеймера нарушение активности гамма-ритма особенно заметно в областях мозга, связанных с комплексным мышлением, в том числе в гиппокампе и в префронтальной коре – областях, имеющих критически важное значение для памяти и внимания. Это навело Цай на интересную мысль.
– Я подумала: а что, если увеличить мощность гамма-волн и электрических сигналов в гиппокампе до того уровня, который существовал до болезни Альцгеймера?
Цай надеялась, что при изменении электрических сигналов она сможет изменить активность нейронов.
– О микроглии я тогда и не думала, – смеется она. – Я надеялась, что с помощью управления гамма-ритмом можно будет восстановить функциональность нейронов в гиппокампе.
В ходе исследований на животных Цай обнаружила[161], что световые импульсы частотой 40 герц, транслируемые непосредственно в гиппокамп (этот метод называется оптогенетикой), стимулируют нейроны. Однако он имел существенные недостатки.
– Оптогенетика – инвазивный метод, – говорит она. – Мы внедряем оптоволокно прямо в гиппокамп и направляем в мозг лучи лазерного света. Мы пользуемся когерентным лазерным излучением для управления электрическими сигналами и активностью нейронов.
Определенно, такой метод нельзя внедрить в повседневную практику лечения пациентов с болезнью Альцгеймера, во всяком случае, в обозримом будущем.
Цай с группой нейронных инженеров решили создать компьютерную программу, которая позволила бы им направлять световые импульсы неинвазивным путем. Они разработали светодиодные полоски на портативном жезле, мигающие с частотой колебаний мозговых гамма-волн, которые управлялись с компьютера. Потом, с помощью этого светодиодного аппарата, они стали лечить мышей на ранней стадии болезни Альцгеймера. Ученые назвали это «светодиодной гамма-терапией»[162].
– Мы начали эксперименты со светодиодной гамма-терапией с частотой 40 герц на мышах, – говорит Цай. Ее гладкое овальное лицо озаряется улыбкой, когда она вспоминает эти первые открытия. – Мы проводили часовые сеансы гамма-терапии.
При разговоре Цай иногда поглядывает на пластиковую коробку, расположенную между нами, словно сама изумляется тому, чего ей удалось добиться с помощью этого небольшого аппарата. Первые результаты ее эксперимента оказались поразительными, и она даже усомнилась в том, что наблюдала в мышином мозге.
– Через час в той области, которую мы исследовали, в зрительной коре мозга, обрабатывающей зрительную информацию, количество амилоидных белков уменьшилось на 40–50 %, – говорит она.
Цай совершила и другое неожиданное открытие.
– Выяснилось, что светодиодная гамма-терапия не только влияет на активность нейронов, но также изменяет активность микроглии. Излучая гамма-волны этой частоты, мы каким-то образом заставляли микроглию снова выполнять ее работу. Микроглиальные клетки начали вычищать амилоидные белки!
Они становились не только усердными домохозяйками, но и чрезвычайно эффективной командой уборщиков, избавлявшихся от амилоидных белков.