Слух нарушается не только от взрывной волны или сотрясения мозга, но и от негативного воздействия звуковых волн другой длины. Мы уже обсуждали самые громкие спортивные стадионы в мире (см. главу 7), но и в повседневной жизни мы то и дело сталкиваемся с шумом – акустическим фоном окружающей среды. Это шум, про который наши предки даже 500 лет назад не знали ничего. Каждый день мы слышим работающие блендеры, кофемолки, автомобили, телевизоры, сирены и звонящие телефоны, которые 150, 100 да и 50 лет назад просто не существовали. Есть и современные звуки, характерные для профессиональной деятельности человека: рев взлетающего самолета, визг работающей дрели или вой бензопилы, грохот на заводе и скрежет тормозов поезда метро. Шум сопровождает и некоторые виды досуга, например рев гоночных автомобилей на ралли или грохот группы The Who в наушниках. И раз уж зашел разговор об этой рок-группе, нелишним будет упомянуть, что именно оглушающие неординарные концерты принесли им такой зрительский успех. Только вот трое из четырех участников первого состава – Пит Таунсенд, Роджер Долтри и Джон Энтвисл – потеряли слух из-за воздействия собственной музыки. Про слух четвертого члена группы – барабанщика Кита Муна – ничего выяснить не успели, поскольку тот умер в тридцать два года от передозировки лекарственного препарата.
Если бы длительность всех этих современных звуков, с которыми мы постоянно сталкиваемся, составляла несколько секунд, то только от измеряемой в децибелах силы звука зависело бы, вызовет ли это воздействие травматическую потерю слуха, временное нарушение слуха или можно считать этот звук безопасным. Однако, по мнению Бориса Гуревича и его коллег, повреждение слуха вызывается не только громкостью звука, но и длительностью его воздействия на человека. Чтобы оценить влияние конкретных современных звуков на слух, нужно вычислить так называемый Lэкв (Leq) – эквивалент уровня непрерывного шума для различных источников звука.
Этот метод количественной оценки звуков, которые мы слышим в повседневной жизни, основан на децибелах, производимых звуком, и среднем времени, в течение которого человек подвергается воздействию каждого вида шума. Звук у блендеров и электрических дрелей прерывистый, но дрели – мощнее и громче, поэтому их Lэкв будет выше. Две минуты шума блендера даже близко нельзя сопоставить с Lэкв дрели в течение восьми секунд. Lэкв работы блендера в течение пяти минут считается безопасным, а шум электрической дрели за это же время считается угрозой для здоровья и может привести к временной потере слуха. Шумные стадионы (например, стадион Эрроухед во время игры команды «Канзас-Сити Чифс»), о которых мы говорили в главе 7, имеют Lэкв, который считается травматичным, и, если подвергаться воздействию подобного шума длительное время, это может привести к постоянной потере слуха. И наушники, которые грузчики надевают на летном поле любого аэропорта, предназначены отнюдь не для прослушивания музыки, а для защиты от самого громкого повседневного профессионального шума, которому подвергаются современные люди, – рева реактивного двигателя.
Рис. 11.1. Звуки в повседневной жизни и Lэкв (эквивалент уровня непрерывного шума)
Шум на рабочем месте в лучшем случае раздражает, а в худшем может быть опасным. Согласно большинству нормативов, на производствах по всему миру уровень шума в 80 дБ в течение полного рабочего дня приемлем и «считается безопасным». Это все равно что такое длительное время слушать шум автомобилей на оживленной трассе, стоя примерно в пятнадцати метрах от дороги. Такой уровень шума в течение указанного периода не должен вызывать повреждения стереоцилий внутреннего уха или слуховых нервных путей и, следовательно, считается безопасным. Действительно, когда крысы подвергаются воздействиям шума, по уровню эквивалентным тем, которые находятся в рамках стандартов, исследователи не видят у них повреждения волосков внутреннего уха. Однако Гуревич и его коллеги поставили под сомнение царившую ранее уверенность в том, что длительное воздействие высоких децибелов звука не представляет опасности.
Исследования подопытных животных подтверждают эти сомнения. Тридцатидневное воздействие на крыс звуком на уровне 70 дБ (то есть значительно ниже уровня звука, считающегося опасным) привело к серьезному повреждению нервных путей их первичной слуховой коры. Подопытные крысы не различали звуки, близкие по частоте, которые распознавали крысы, не подвергавшиеся подобному воздействию. Выводы показывают, что шум на уровне 80 дБ в течение длительного периода времени негативно влияет на коммуникации слуховой системы. Эта перенастройка нейронных связей представляет собой результат пластичности мозга.
Пластичность нейронных путей мозга – хорошо известное явление, и она подтверждается примером людей, перенесших инсульт. Инсульт вызывает повреждение тканей и нервных клеток мозга и последующую потерю сенсорной, языковой или двигательной способности, которую контролировали поврежденные части. Однако из-за пластичности мозга и способности образовывать новые нейронные связи вместо утраченных иногда после инсульта удается восстановить потерянные функции, прибегнув к специальной терапии. И наоборот, при длительном воздействии звука мозг пытается справиться с поступающей информацией и из-за пластичности делает все возможное, чтобы перестроить нейронные связи под воздействием потрясений внешнего мира, что затем и вызывает повреждение.
Почему бы не воспользоваться этой пластичностью и не использовать продолжительный звук контролируемым образом, чтобы научить слышать заново людей, частично утративших эту способность? В 2006 году Арно Норена и Джос Эггермонт, зная, что длительное звуковое воздействие на высоких децибелах может реорганизовать схему корковых связей, имеющих отношение к слуху, предложили применить этот принцип с пользой. Они подвергли кошек травматическому уровню шума, что привело к потере слуха у животных. После этого ученые разделили кошек на группы, поместив одну в более активную акустическую среду, а другую – в спокойную. Это все равно что одних людей посадить в плацкартный вагон поезда, а других – в СВ. Что удивительно, группа кошек, находящихся в богатой звуками среде, имела более низкие показатели потери слуха, чем кошки из «мягкого вагона».
Шум в ушах возникает не только после черепно-мозговых травм (не важно каких: спортивных, военных или других), он мучит и людей, с виду вполне здоровых. Считается, что тиннитус встречается у 15 % населения Земли, а ведь он может серьезно дезориентировать и омрачать жизнь человека. Исследователи искали способы облегчить состояние людей, страдающих от шума в ушах, и пришли к выводу, что, возможно, лучшей терапией является психотерапевтическое консультирование – своеобразный подход, называемый психообразованием. Уже после того, как Норена и Эггермонт в 2006 году предложили звуковую терапию, было совершено несколько успешных попыток применить подобные подходы. Лучшие способы лечения включают комбинации разных методов, в частности шумотерапию в сочетании с каким-либо другим видом стимуляции мозга. В опытах с крысами важным компонентом подобной комплексной терапии была ориентация на работу с блуждающим нервом. Стимулирование этого нерва в сочетании со звуковой терапией может привести к значительному улучшению состояния людей с шумом в ушах. Благодаря стимуляции блуждающего нерва кора головного мозга становится пластичнее, а звук как раз и есть то, что перестраивает связи в мозге. Стимуляция осуществляется с помощью процесса, называемого транскраниальной магнитной стимуляцией (ТМС). Если коротко, этот метод лечения включает в себя целенаправленное воздействие на области мозга магнитным полем. В этой процедуре повторяются звуки, перемежающиеся с короткими импульсами ТМС.
Еще один пример пластичности мозга касается инсультов. Если у вас или у кого-то из ваших родственников или друзей был инсульт, вы знаете: последствия для двигательных и речевых навыков могут быть катастрофическими. Инсульт – это сложные повреждения головного мозга, которые ежегодно получают более миллиона американцев. Нервные клетки мозга не самодостаточны, для работы им необходимо кровоснабжение. Есть два вида инсульта, но оба они вызывают гибель нервных клеток и сильное повреждение нервной ткани в местах, где происходит нарушение кровоснабжения.
Ишемический инсульт случается, когда питающий определенные области мозга кровоток сокращается до уровня ниже, чем необходимо для выживания клеток (рис. 11.2). Такие инсульты локализуются в областях мозга с ограниченным кровоснабжением. Сгустки крови в головном мозге, эмболии (закупорки сосудов) в других частях тела и анафилактический шок – все это уменьшает количество крови, питающее различные области мозга, и вызывает ишемический инсульт. Геморрагический инсульт возникает, когда кровеносный сосуд разрывается и кровь проливается в ткани головного мозга. По лопнувшим сосудам кровь больше не доходит в те участки мозга, куда доставлялась раньше, и нехватка крови приводит к инсульту. Ишемическое повреждение может быть довольно сильным, но пораженные клетки при этом не обязательно гибнут. Когда сами нервные клетки погибают, они, как говорят, подвергаются инфаркту. Ишемически пораженные области мозга способны восстановиться, а инфарктные – нет. Если говорить более конкретно, то недостаток кровоснабжения при ишемическом инсульте локализуется в области, называемой ядром ишемического инсульта. Это ядро обычно представляет собой небольшой участок нервной ткани вокруг поврежденных кровеносных сосудов. Вокруг ядра ишемического инсульта расположена вторично поврежденная область, называемая зоной ишемической полутени. Эта область также повреждена, но не в такой степени, как ядро.
Рис. 11.2. Ишемический инсульт и повреждения головного мозга
Для распознавания поврежденных областей мозга при любом виде инсульта требуется использование методов визуализации мозга. Ядро инсульта диагностируется с помощью метода, называемого диффузионно-взвешенной магнитно-резонансной томографией. Эта методика основана на МРТ, но при этом общую картину строят, учитывая данные, полученные из диффузии воды. Таким способом можно обнаружить тормозящие кровь ткани и, следовательно, определить местоположение ишемического ядра. Полутень идентифицируется с помощью перфузионно-взвешенной магнитно-резонансной томографии. Перед исследованием по этой методике пациенту вводят химическое вещество гандолий, а затем определяют его локализацию с помощью МРТ. Гандолий – контрастное вещество, которое может быть использовано для идентификации областей мозга, где находится более слабый сигнал полутени. Третья область, которая образуется после инсульта, называется доброкачественной олигемией, и в ней существуют только небольшие повреждения инфарктного характера. Эта область не опасна (как и следует из ее названия) и идентифицируется с помощью описанных выше методов визуализации мозга. Обсуждаемые ишемические и геморрагические инсульты приводят к долгосрочным повреждениям областей мозга, но есть еще инсульты, после которых можно восстановить организм, – так называемые микроинсульты. Они происходят, когда на мгновение или на короткий промежуток времени возникает скопление крови в определенной части мозга. Кратковременная остановка кровоснабжения опред