Женщина с поврежденным стволом мозга.
Сейчас группа исследователей из Мэдисона работает со Сью Войль. У нее отсутствует часть ствола головного мозга, и задача состоит в том, чтобы узнать, можно ли научить оставшиеся нейроны выполнять функции утраченных. И хотя ей всего лишь сорок четыре года, она пришла в лабораторию на костылях.
Когда Сью было тридцать пять лет, ее почерк и чувство равновесия по неясной причине стали ухудшаться. МРТ головного мозга показало редкую кавернозную мальформацию – аномальное сплетение кровеносных сосудов, один из которых начал протекать. Девять лет спустя нейрохирург сказал, что если в ближайшем времени не сделать операцию, то она умрет; он также сообщил, что при хирургическом вмешательстве есть реальный риск получить инвалидность и что даже в лучшем случае результат будет неидеальным. Сью была учительницей, воспитывала двоих сыновей, и она решилась на операцию. Сейчас я рассматриваю результаты ее фМРТ до операции и вижу, что примерно чайная ложка мозговой ткани была удалена из области, которая в нормальном состоянии не толще большого пальца ноги. Жизнь Сью была спасена, но она не могла нормально ходить и контролировать мышцы лица, речь, равновесие и зрение.
Утром в лаборатории я наблюдал, как Юрий и Митч проводят тесты с целью определить основные параметры функциональности организма Сью. Они проверили ее чувство равновесия, поместив ее в «трясущуюся телефонную будку» и отметив, как долго она может простоять прямо. Потом они проверили ее походку на стандартном маршруте с препятствиями. При помощи фМРТ[261] была зафиксирована активность ее мозга при просмотре видео, создававшего иллюзию потери равновесия. Они засняли, как она держит голову, улыбается и следит взглядом за движущимися объектами; все эти действия контролируются черепно-мозговыми нервами.
Потом Юрий обозначил Сью ее первую задачу: стоять неподвижно с устройством во рту в течение двадцати минут и просто сохранять равновесие. Свет в комнате был приглушен для создания спокойной медитативной обстановки. Юрий включил устройство. Его первая цель – «перезагрузка» ее мозга и отключение зашумленных нейронных сетей с помощью нейромодуляции. Она быстро успокоилась, ее лицо расслабилось, а равновесие улучшилось.
Юрий внимательно следил за ее осанкой: он хотел, чтобы движение энергии было правильным и она могла войти в медитативное состояние. Она должна была стоять, слегка приподняв подбородок и опустив плечи, чтобы шея не искривлялась и кровь свободно поступала в ствол мозга. Кроме того, она должна была дышать диафрагмой, отслеживать любое напряжение в своем теле и пытаться расслабиться. В правильной позе колени должны быть немного разведены, а бедра находиться в одной плоскости. Четыре тысячи лет восточной практики определили наилучшую позу для медитативной релаксации, которая, как обнаружил Юрий, помогает нервной системе войти в состояние, способствующее получению максимальной пользы от использования устройства PoNS.
На следующий день Сью выпустили на беговую дорожку. Она начинала со скорости 800 метров в час. Юрий постепенно повышал скорость до двух с половиной километров в час, потом еще быстрее, – и это для женщины, которая еще вчера ходила на костылях.
Она жалобно посмотрела на Юрия и попросила дать ей отдохнуть.
– Вы должны смертельно устать; это моя работа, – ответил он.
– У меня болит спина, Юрий, – объясняет она, вынимая устройство изо рта, чтобы поговорить.
– Вы еще не устали, и работа идет плохо, – отвечает Юрий. И видя, как ее осанка начинает ухудшаться, добавляет: – Это неправильно!
Она пыхтит и отдувается, а выражение ее лица говорит: Я на самом деле очень устала.
– Хотите обмануть меня? – спрашивает он вербально и невербально, пожимая плечами и приподнимая брови. Он не дает ей поблажек; никакой американской слащавости.
Юрию не терпится помочь ей. Он объясняет, что нейропластический подход требует, чтобы она играла очень активную роль в происходящем, концентрируясь на каждом движении. Он уводит Сью с беговой дорожки, чтобы показать ей, как активнее работать бедрами при ходьбе. Как и у большинства людей, ходивших на костылях, ее осанка изменилась, и теперь Сью при ходьбе автоматически наклоняется вперед.
– Сейчас ваше тело похоже на одну большую глыбу, и вы должны научиться двигать им по частям, – говорит он. – Представьте, что самая драгоценная вещь – это ваша голова, и научитесь двигать нижней частью тела, оставляя неподвижной верхнюю часть.
Он показывает ей, как делать стойку тай-цзи, чтобы ее жесткое тело ожило и распрямилось.
– У нее есть возможность выполнять все нормальные движения, но эти движения не согласованы, – обращается он ко мне. – Вы заметили несколько проскользнувших моментов стабильности? Их наличие означает, что все возможно. Она нормально выполняет один из трех шагов, а это значит, что она способна нормально ходить. Я постоянно бросаю ей вызов и затрудняю ее задачу.
– ХОРОШО! – кричит он, когда она возвращается на беговую дорожку. – Да, мне приходится быть грубым, – продолжает он. – Когда я стараюсь быть милым, все начинает ухудшаться, поэтому я должен выглядеть злодеем. Она волочит ноги, то есть недостаточно высоко поднимает пятки. Поэтому я меняю угол наклона дорожки. – Он поднимает дальний конец механизма и кричит, перекрывая шум тренажера: – Я не хочу видеть, как вы волочите ноги! Поднимайте колени, Сью! Не тащитесь! Делайте более длинные шаги и мягко опускайте ноги!
Компенсация функций утраченной мозговой ткани Сью будет медленным процессом, гораздо более медленным, чем восстановление певческого голоса Рона Хасманна. У Рона оставалась здоровая ткань; она неправильно функционировала, но с ней можно было работать. У Сью же часть мозговой ткани была удалена, поэтому ей придется перестроить свой мозг, чтобы другие области взяли на себя утраченные функции, а это гораздо более долгий процесс. Время покажет, сможет ли она навсегда отказаться от костылей.
Тренировка на беговой дорожке наконец заканчивается.
– Сегодня вы были хорошей лабораторной крысой, – говорит Юрий.
– Что ж, спасибо и на том, – с сияющей улыбкой отвечает Сью.
Теория Юрия: как это работает.
В западной медицине принято считать, что каждая болезнь протекает по-своему, а значит, методы терапии, применяемые для лечения, тоже должны быть разными. Поэтому я задаю Юрию вопрос: как это устройство может помогать снимать симптомы таких разных расстройств, как рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, черепно-мозговые травмы и хронические боли?
«Нет ничего более практичного, чем хорошая теория», – отвечает Юрий, повторяя лозунг советской Академии наук. Юрий считает, что устройство работает через активацию системы самокоррекции и саморегуляции мозга, что позволяет ему достигнуть гомеостаза. Как я упоминал ранее, термин «гомеостаз» был впервые использован в западной медицине французским физиологом XIX века Клодом Бернаром для описания способности живых систем регулировать себя и свою внутреннюю среду, способности поддерживать стабильное состояние организма, несмотря на влияние множества внешних и внутренних факторов, стремящихся вывести его из равновесия. Таким образом, гомеостаз противодействует воздействиям, которые могут вывести организм из оптимального состояния, определенного эволюцией, в котором он функционирует наилучшим образом. К примеру, нормальной температурой человеческого тела считается 36,6° по шкале Цельсия, и наш организм лучше всего функционирует при этой температуре. Если мы перегреваемся, наше тело пытается вернуться к нормальной температуре; если этого не происходит, мы можем умереть. Многие органы задействованы в поддержании гомеостаза, в том числе печень, почки, кожа и нервная система.
Нейронные сети имеют собственные гомеостатические механизмы, которые лучше всего рассматривать в контексте того, что разные нейронные сети выполняют разные функции. В центральной нервной системе моторные нейроны обычно переносят информацию от мозга к мышцам, давая нам возможность произвольно сокращать или расслаблять их. Сенсорные нейроны обычно передают входящую сенсорную информацию от всех частей тела. Моторные и сенсорные нейроны называются первичными нейронами и участвуют в передаче информации посредством электрических сигналов.
Другой вид – интернейроны, или ассоциативные нейроны (они же промежуточные нейроны). Их основная задача состоит в том, чтобы модулировать и регулировать активность соседних нейронов. Промежуточные нейроны могут выполнять гомеостатическую регуляторную функцию, обеспечивая оптимальную частоту и амплитуду передаваемых сигналов[262], чтобы нейроны проводили полезную информацию без чрезмерного или недостаточного возбуждения.
«Хороший пример работы промежуточных нейронов[263] – это фоторецепторы в сетчатке глаза», – говорит Юрий. Им приходится обрабатывать информацию об уровне освещенности в очень широком диапазоне, от минимальной интенсивности света в темной комнате до огромной интенсивности на солнечном пляже. Освещенность измеряется в люксах. В гостиной перед телевизором она составляет 15 люкс, в то время как в летний день на солнечном пляже она может достигать 150 000 люкс. Каждый отдельно взятый фоторецептор в человеческом глазе не может обрабатывать такой широкий диапазон, но может адаптироваться к нему с помощью промежуточных нейронов.
Если сигнал, поступающий на сенсорный нейрон, слишком слабый для распознавания, то промежуточный нейрон повышает чувствительность постсинаптического нейрона. Если сигнал слишком сильный, промежуточный нейрон тормозит срабатывание сенсорного нейрона, делая его менее чувствительным. Промежуточные нейроны также помогают делать сигналы более четкими и ясными[264]. И наконец, промежуточные нейроны и их сети посылают сигналы в мелкие мышцы вокруг зрачков, уменьшая или увеличивая их размер в зависимости от освещенности. (Поэтому изменение размера зрачков – это наглядная демонстрация работающей обратной связи, реализованной при помощи интернейронов.) Но не только зрачки могут адаптироваться к обстановке для сохранения гомеостаза. Сами интернейроны тоже адаптируются.
Болезни мозга часто приводят к поражению промежуточных нейронов. При некоторых расстройствах клетки остаются живыми, но не могут вырабатывать нужное количество тех или иных нейротрансмиттеров. В других случаях, таких как инсульт или травма мозга, клетки умирают. В любой из этих ситуаций нарушается способность системы интернейронов поддерживать гомеостаз в мозге. Сигналы могут быть слишком слабыми, отчего мозг упускает из виду важную информацию, или слишком сильными и распространяться слишком широко, стимулируя нейроны, на которые не должны были обрабатывать эти сигналы. (Мы наблюдали подобное, когда Джери стала гиперчувствительной к свету, звукам и движению.) Кроме того, сигналы могут стать слишком продолжительными – тогда они станут неотличимы от тех, что следуют за ними; сигналы сливаются воедино и превращаются в шум. Иногда нейронные сети становятся такими гиперчувствительными, что не отключаются практически никогда (как это происходит с синдромом хронической боли: мелкое движение может вызвать приступ боли, который продолжается от нескольких часов до нескольких дней)[265]. Поступление слишком сильных сигналов в течение продолжительного времени приводит к «насыщению» нейронных сетей. В этом состоянии нейроны не могут отличать один поступающий сигнал от другого, что приводит к потере информации. (Вероятно, это лежит в основе постоянной усталости, которую испытывают почти все пациенты, и помогает объяснить, почему минимальные успехи требуют таких огромных усилий.)
При нарушении гомеостаза нарушается равновесие между возбуждением и торможением, и организм не может регулировать интенсивность поступающих извне сигналов для их адекватной интерпретации. В результате пациенты оказываются отданными на милость внешних обстоятельств. Они могут испытывать тревогу от вспышек света, например, от фонарика в темноте, и им приходится закрывать глаза. Они часто приписывают гиперчувствительность и чувство смятения определенным сенсорным стимулам. Если подобное «насыщение» происходит в моторных областях, у пациентов снижается возможность произвольного контроля над мышцами.
Гипотеза Юрия состоит в том, что устройство PoNS оказывается эффективным при разных диагнозах, так как оно активирует общие нейронные механизмы мозга для гомеостатической регулировки. Его акцент на достижении гомеостаза в работе мозга – это новый и уникальный метод самолечения.
Он считает, что устройство посылает дополнительные электрические импульсы в систему промежуточных нейронов, создавая в них четко выделенные серии сигналов, которые не могут быть сгенерированы самой системой из-за повреждения. Это помогает восстановлению нейронной сети, утратившей способность регулировать баланс между возбуждением и торможением.
Еще одно чудо лаборатории в Мэдисоне заключается в том, что после лечения двухсот человек исследователи не обнаружили побочных эффектов. (Юрий сначала испробовал PoNS на себе от тридцати минут до одного часа каждый день, чтобы в случае появления нежелательных эффектов принять на себя роль канарейки в угольной шахте.) «За двенадцать лет исследований мы видели только позитивные результаты или отсутствие результата», – говорит он. Тот факт, что на выходе мы получаем либо позитивные результаты, то есть возвращение мозгу его нормальных функций, либо нулевой эффект, – согласуется с концепцией о том, что устройство корректирует нейронные сети в направлении гомеостаза.
«Когда мы подаем миллион дополнительных сигналов в эту сеть, то запускаем процесс саморегулирования и самоисцеления, – говорит Юрий. – Ствол мозга – это перекресток между головным и спинным мозгом, здесь проходят связи мозжечка с многочисленными черепно-мозговыми нервами. Мы направляем миллионы импульсов в ту часть мозга, которая имеет прямые связи со всеми остальными его частями. Это часть мозга с высочайшей плотностью функциональных структур, половина из которых отвечает за регулировку вегетативной нервной системы и других участников гомеостатического регулирования».
Таким образом, целенаправленное воздействие на ствол мозга и его промежуточные нейроны является способом гомеостатической регулировки организма, включающим механизмы регуляции сигналов от черепно-мозговых нервов (таких, как чувство равновесия и некоторые аспекты зрения), которые были нарушены у Черил. В стволе мозга находятся контрольные механизмы вегетативной нервной системы (симпатическая система с реакцией «борись или беги» и успокаивающая парасимпатическая система). Здесь расположены нейронные субстраты саморегуляции таких функций, как частота сердцебиения, дыхание и кровяное давление. Блуждающий нерв, который поддерживает и регулирует желудочно-кишечный тракт и пищеварение, начинается в стволе мозга; его стимуляция активирует парасимпатическую систему и успокаивает человека. Также в стволе мозга находится ретикулярная активирующая система (RAS), которая регулирует уровень возбуждения, влияет на циклы сна и бодрствования и может поддерживать активность остальных областей мозга (подробности см. в главе 3). По мнению Юрия, стимуляция блуждающего нерва и RAS является причиной, благодаря которой пациенты с устройством PoNS могут лучше спать по ночам и чувствовать себя бодрее после пробуждения[266].
Центры контроля голоса и глотания находятся в нижней части ствола мозга, которая называется продолговатым мозгом. Таким образом, воздействие на ствол мозга равнозначно воздействию на основной узел саморегулировки организма.
Ствол мозга и близлежащий мозжечок связаны с другими важными областями, которые управляют движением (поэтому устройство помогает пациентам с болезнью Паркинсона, травмами мозга и перенесшим инсульт), с областями, отвечающими за высшие когнитивные функции (поэтому у пациентов улучшаются сосредоточенность, направленное внимание и способность выполнять несколько задач одновременно), а также с центрами регулировки настроения.
По мнению Юрия, у пациента с повреждением моторной коры в некоторых местах резко снижается активность моторных нейронов. Для того чтобы человек правильно двигался, мозг нуждается в постоянной обратной связи от мышц и конечностей, так он узнает об их положении в пространстве и при необходимости регулирует движения. Эти «моторно-сенсорные петли» образуют целостные контуры. Юрий считает, что в поврежденном мозге сигналы, проходящие по моторно-сенсорным петлям от тела к мозгу и обратно, являются несбалансированными, рассинхронизированными или слишком слабыми. К примеру, если в нормальном состоянии мышца получала сотню импульсов, несущих информацию о предстоящем движении, за сто миллисекунд, то от травмированного мозга она за такое же время получает только десять импульсов, поэтому мышца не сокращается надлежащим образом. Перед тем как приступить к лечению Джери, ученые определили количество импульсов, поступающих от мышц в ее мозг; они обнаружили, что сигналы, которые должны быть короткими и быстрыми, теперь передавались в мозг намного медленнее. По мнению Юрия, из-за малого количества импульсов сенсорная информация поступала в мозг в недостаточном объеме и слишком медленно, так что моторные и сенсорные нейроны «простаивали» большую часть времени. В такой ситуации пациенту было трудно получить какую-то пользу от физиотерапии.
Но если во время физиотерапии устройство направляло дополнительную сотню импульсов в сенсорную и моторную кору, это могло инициировать контролируемое движение. Тестирование мышц Джери после использования устройства показало, что ее мозг получал нормальное количество импульсов в единицу времени.
По мере того как импульсы проходят по нейронным сетям моторной коры, конечность начинает лучше двигаться, а это, в свою очередь, активирует сенсорную часть системы, которая более четко регистрирует движение конечности и посылает больше импульсов в моторную кору в процессе обратной связи. Так возникает цикл исцеления.
Устройство может улучшать много разных функций и по другой причине, которая покажется удивительной клиницистам, привыкшим думать о мозге в терминах жесткой локализации; тем, кто считает, что психические функции осуществляются строго определенными нейронными структурами, расположенными в конктретных областях мозга. Согласно этой модели, при повреждении нескольких психических функций необходимо направленное воздействие на клеточный субстрат каждой из них в отдельности.
Однако большая часть психических функций осуществляется не в изолированных зонах, а в распределенных сетях. Даже простая функция, такая как сгибание пальца с целью нажать компьютерную клавишу, активирует участки фронтальных долей (участвующие в осмысленном планировании движения), участки моторной коры (участвующие в автоматическом сочетании движений, поскольку печатающий палец сначала движется вперед, потом опускается на клавишу и поднимается вверх) и периферийные нервы, – и это лишь для одного простого движения. Такие распределенные сети называются функциональными системами. Даже простой жест требует включения огромной функциональной системы.
По мнению Юрия, если повреждена одна часть функциональной системы, необходимой для движения, – скажем, если человек перенес инсульт моторной коры, – последствия не будут ограничены моторной корой. Поскольку моторная кора связана со многими другими областями мозга, будет повреждена вся функциональная система, отвечающая за движение, и сигналы в некоторой степени будут ослаблены повсюду. Иными словами, мертвая ткань в моторной коре повлияет на живые ткани, с которыми она связана, и все компоненты системы станут слабее. Это обстоятельство не учитывается в современном фрагментарном и локальном подходе к проблемам мозга, который сосредоточен только на мертвой ткани, но оставляет без внимания последствия для связанных с ней живых тканей, на что делается особый акцент в теории аритмии мозга (the theory of brain arrhythmias).
Но врачи ежедневно видят, как локальные повреждения влияют на всю функциональную систему. Пациенты с болезнью Паркинсона, травмами мозга и рассеянным склерозом часто имеют похожие проблемы с равновесием, движением и сном, а также с мышлением и настроением, хотя все они имеют разные расстройства, первоначально поразившие разные области мозга. Пациенты с болезнью Паркинсона, которые теряют равновесие, очень похожи на людей с рассеянным склерозом, несмотря на то, что у них поражены разные участки мозга; с течением времени болезнь распространяется по распределенным сетям, нарушая целый ряд функций.
Гениальность подхода исследователей из Мэдисона заключается в сочетании электрической стимуляции нейронных сетей с реабилитационными упражнениями для пробуждения функциональной системы в целом. Почти всем пациентам предписываются упражнения, которые успокаивают сенсорные шумы и тренируют поддержание равновесия, двигательные функции и ощущение движения, а также упражнения для совершенствования когнитивных функций, независимо от того, страдает ли человек от болезни Паркинсона, травмы мозга, последствий инсульта или рассеянного склероза.
Существуют другие методы успешной стимуляции мозга, такие как транскраниальная магнитная стимуляция (подробно описанная в книге «Пластичность мозга») и глубокая стимуляция мозга (DBS), но PoNS во многих случаях имеет неоспоримое преимущество. При транскраниальной магнитной стимуляции используется неинвазивный прибор, который содержит катушку переменного магнитного поля; удерживаемый над головой, он стимулирует трехсантиметровый участок мозга, но не факт, что этот участок имеет отношение к поврежденной функциональной системе. DBS, иногда используемый для лечения болезни Альцгеймера, активирует необходимые системы, но требует хирургического вмешательства для имплантации электродов. С помощью МРТ Юрий, Митч и Курт продемонстрировали, что могут стимулировать тот же участок, который является целью DBS при лечении болезни Паркинсона (бледный шар), пользуясь неинвазивным устройством PoNS. Возможно, именно поэтому они смогли помочь Анне, страдавшей болезнью Паркинсона.
Для Юрия лучший способ активизации соответствующей функциональной системы заключается в привлечении пациента к упражнениям, которые естественным образом активируют поврежденную функциональную систему, в сочетании с дополнительной стимуляцией от устройства.
При использовании PoNS искусственная электрическая стимуляция происходит лишь на поверхности языка; она «включает» сенсорные нейроны на глубине до 300 микрон, которые передают нормальные, естественные сигналы через черепно-мозговые нервы в ствол мозга и далее по всей функциональной сети. Таким образом, после первичной низкоуровневой стимуляции языка все нейроны функциональной системы возбуждаются по цепочке, не электрическими импульсами от устройства, а естественным образом, через передачу сигналов от одного нейрона к другому.
Юрий утверждает, что первичная стимуляция необходима, поскольку, как мы могли убедиться, некоторые области, затронутые болезнью, генерируют недостаточно сильные для нормального функционирования электрические сигналы. А как известно, неиспользуемые нейронные сети либо отмирают, либо начинают использоваться для выполнения других психических функций. Когда в функциональную систему поступает больше импульсов, она снова становится активной, начинаются процессы нейропластического роста, количество синапсов увеличивается. Вся эта активность начинается с искусственной стимуляции, которая модулирует, балансирует и оптимизирует систему, благодаря чему пациентам становится легче выполнять упражнения и восстанавливать атрофированные нейронные сети.
Четыре вида пластических изменений.
На основе анализа историй болезни двухсот пациентов и того, что нам известно о временных рамках пластических изменений, Юрий полагает, что он наблюдал четыре вида пластических изменений в результате работы с устройством PoNS.
Первый вид – это эффект, который развивается за несколько минут, такой как улучшение голоса у Рона или восстановление чувства равновесия у Джери. После тринадцати минут стимуляции дыхание пациентов изменяется, хотя сами они редко замечают эту перемену. После использования устройства пациенты на два часа впадают в особое состояние, которое в лаборатории называют окном возможностей – в этот период они получают особую пользу от любых когнитивных или физических упражнений. Эти быстрые перемены являются следствием того, что Юрий называет функциональной нейропластичностью. Они наступают стремительно, потому что корректируют физиологический дисбаланс в системах возбуждения и торможения, вызывающий симптомы расстройства. «Спастическая дисфония» у Рона была вызвана повреждением нервов, регулирующих работу его голосовых мышц, – поврежденные нейроны передавали мышцам только хаотичные бессмысленные сигналы. Восстановив гомеостаз и успокоив гиперактивные нейроны, устройство PoNS легко устранило дисфонию. Движения глаз Сью, которые долгие годы были скачкообразными, вернулись в норму за несколько минут, и так же быстро восстановилась симметрия ее лица. Этот вид пластических изменений касается только симптомов болезни.
Второй вид пластических изменений называется синаптической нейропластичностью. Выполнение упражнений во время использования PoNS от нескольких дней до нескольких недель формирует более долговечные синаптические связи между нейронами. Юрий считает, что оно также может увеличивать количество синапсов, усиливать электрические сигналы и повышать эффективность проведения электрического сигнала в аксоне. Рону понадобилось несколько дней, чтобы отказаться от трости, а Джери через пять дней снова начала бегать. Общие изменения, наблюдаемые в течение первых нескольких дней, включают улучшение сна, артикуляции, равновесия и походки. Этот вид пластических изменений начинает воздействовать на глубинную патологию.
Третий вид пластичности – это нейронная нейропластичность. Юрий называет ее так, потому что она включает изменения не только синапсов, но и самого нейрона. Они происходят примерно через месяц после начала использования устройства. Согласно научной литературе, последовательная стимуляция нейронов в течение двадцати восьми и более дней приводит к активному синтезу белков и формированию внутренних структур. Джери понадобилось два месяца, чтобы снова научиться ездить на велосипеде, и четыре месяца, чтобы ее зрение вернулось к норме; после второго инцидента ее зрение опять ухудшилось, и понадобилось еще четыре месяца, чтобы офтальмолог отозвал предписание носить призматические очки. У Кэти ушло три месяца на восстановление нормальной речи; Анне, страдавшей болезнью Паркинсона, понадобилось три месяца использовать устройство, чтобы подавить тремор правой руки, и еще полгода для лечения тремора левой руки.
Четвертый вид изменений – это соматическая, или системная нейропластичность, которая проявляется через несколько месяцев или лет. На этой стадии пациент больше не нуждается в устройстве. Системная нейропластичность начинает действовать лишь после стабилизации всех предыдущих изменений и консолидации новых сетей; когда система полностью функциональна и может корректировать себя без посторонней помощи. После шести месяцев использования устройства Черил обнаружила, что эффект сохраняется круглые сутки день за днем, поэтому она перестала пользоваться устройством. Но через четыре недели симптомы вернулись, указывая на то, что произошедшие нейропластические изменения еще не стабилизировались. Поэтому она снова пользовалась устройством в течение целого года, а потом предприняла вторую попытку отказаться от его использования. На этот раз все шло нормально в течение четырех месяцев, но потом ее состояние снова ухудшилось. Лишь через два с половиной года она убедилась в полном исцелении и отсутствии рецидивов после отказа от устройства. Она достигла уровня системных нейропластических изменений. Теперь она имела новые саморегулирующиеся нейронные сети в дополнение к восстановленным. Юрий часто говорит, что устройством нужно пользоваться около двух лет без перерывов для стабилизации достигнутого эффекта. Конечно, при условии, что речь идет не о прогрессирующих заболеваниях.
Он предполагает, что устройство также может ускорять выздоровление, стимулируя нейронные стволовые клетки (прогениторные нейронные клетки), которые, возможно, способствуют восстановлению частично поврежденных нейронных сетей. Стволовые клетки были обнаружены в заполненной жидкостью полости мозга, непосредственно прилегающей к варолиеву мосту в стволе мозга, то есть в четвертом желудочке. Эти новые клетки также способствуют поддержанию общего клеточного здоровья в тканях мозга[267].
Процесс оздоровления, наблюдаемый при использовании PoNS, можно разделить на этапы, о которых я говорил в третьей главе. Нейронная стимуляция приводит к улучшению гомеостаза, то есть к активизации собственной нейронной модуляции, стабилизирующей функциональные системы. Нейронная модуляция быстро уменьшает гиперчувствительность пациентов и нормализует работу ретикулярной активирующей системы в стволе мозга, которая регулирует уровень возбуждения и восстанавливает нормальный цикл сна и бодрствования. Это приводит к нейронной релаксации, позволяющей пациентам отдыхать и восстанавливать энергию. Продолжающаяся нейронная стимуляция в сочетании с повышением энергетического уровня позволяет активизировать латентные нейронные сети, привлекая их к выполнению умственных и физических упражнений, которые теперь становятся доступными во все большем объеме. Лишь после восстановления гомеостаза, нейронной модуляции, отдыха и накопления энергии для восстановления естественных ритмов мозга пациент получает возможность преодолеть выученную беспомощность, которая, по моему мнению, возникает при большинстве травм и расстройств мозга. И наконец, на последней стадии, пациенты готовы к обучению и нейронной дифференциации. Все эти этапы обеспечивают мозгу возможность произвести необходимое количество нейропластических изменений.
Продолжительность использования устройства зависит от болезни или имеющихся симптомов. Лечение прогрессирующего заболевания, такого как некоторые виды рассеянного склероза или болезни Паркинсона, требует долгого, возможно, даже пожизненного, использования PoNS, так как болезнь ежедневно наносит новые повреждения. По выражению Юрия, «рассеянный склероз не знает отдыха». Пациенты с прогрессирующим заболеванием обнаруживают, что в случае прекращения программы до стабилизации недавно восстановленных связей (к примеру, если им приходится куда-то уехать и оставить устройство дома) симптомы могут вернуться. У Рона Хасманна – певца, страдавшего рассеянным склерозом, который представляет собой разновидность аутоиммунного воспалительного процесса, – развился тяжелый артрит с элементами воспаления тканей, и ему пришлось сделать несколько операций для замены коленного и плечевого суставов. Из-за постоянных визитов к хирургам и из-за того, что Рону приходилось поддерживать свою жену во время ее операции, он почти перестал пользоваться PoNS, и его голос регрессировал. PoNS облегчал симптомы его болезни, пока он регулярно пользовался устройством, понижая уровень шума в нейронных сетях. Но поскольку глубинная воспалительная патология и патогенные факторы (которые вызывали воспаление, связанное с рассеянным склерозом) не были устранены, его мозг возвращался к «шумному» состоянию, если Рон долго не пользовался PoNS. Вот почему важно следить за общим клеточным здоровьем так же пристально, как за состоянием межклеточных связей[268].
Причины, по которым PoNS снимает некоторые симптомы, но не влияет на другие, пока остаются неясными. Для зашумленных нейронных сетей эффект бывает быстрым и впечатляющим. Джери, Кэти, Мэри и Рон испытали невероятное улучшение состояния, у них пропали симптомы, на основании которых им присваивали инвалидность. В данный момент я не могу сказать, что устройство устраняет глубинную причину прогрессирующих заболеваний лучше, чем современные медикаменты. Но оно точно устраняет многие симптомы, приводящие к инвалидности, лучше любых лекарств и без каких-либо побочных эффектов. Благодаря PoNS мы понимаем, что многие ужасные неврологические заболевания и расстройства прогрессируют не только из-за прогрессивного развития самой болезни, но и потому, что, нарушая работу нервной системы, болезнь создает предпосылки для проявления синдрома «шумного мозга» и выученной беспомощности.
Романист Норманн Мейлер написал в книге «Самореклама»: «Каждое мгновение своей жизни человек вырастает в нечто большее[269], или же регрессирует в нечто меньшее. Мы всегда немного больше живем или немного больше умираем». Полагаю, нечто похожее происходит в нашем мозге. Отсутствие здоровой активности в шумных нейронных сетях приводит не только к их отмиранию или переходу в спящее состояние; оно приводит к нейронной дезинтеграции и хаосу. (Кроме того, бездействующие и шумные нейронные сети не могут быть использованы для осуществления других психических функций, как это происходит в здоровом мозге.) Положительная сторона такого положения вещей заключается в том, что если мы восстанавливаем гомеостаз в шумных нейронных сетях, то можем замедлить развитие симптомов, которые считали неуклонно прогрессирующими.
Если расстройство не является прогрессирующим, то остаточный эффект от PoNS накапливается со временем вплоть до того момента, когда устройство оказывается ненужным. Но в случае прогрессирующего заболевания им нужно пользоваться долго, если не в течение всей жизни; хотя сейчас еще рано судить об этом. (Некоторые болезни, которые не считались прогрессирующими, на самом деле являются таковыми, как мы узнали на примере многократных сотрясений мозга.) Другие случаи сходны с примером Сью Войль, которой пришлось удалить значительную часть ствола мозга для спасения ее жизни. Излечение Сью движется медленно. Ее чувство равновесия улучшилось настолько, что она смогла стоять без посторонней помощи; недавно она обнаружила, что в церкви ей не нужно пользоваться скамьей со спинкой для поддержки позвоночника. Но она по-прежнему нуждается в костылях при ходьбе, хотя недавно, к своему удивлению, прошла по дорожке к своему дому без какой-либо дополнительной опоры. Сью, еще одна бывшая спортсменка, пользуется устройством ежедневно уже почти два года.
Новые горизонты.
«Вы не можете представить, в какую заваруху мы вляпались, – говорит Юрий, раздраженный растущим объемом работы. – Каждый пациент дает нам что-то новое!» Исследователи обнаруживают, что устройство эффективно решает проблемы, о работе с которыми они не могли и помыслить, и ощущают бремя ответственности за их изучение. Нелегко иметь универсальный корректор гомеостаза для ствола мозга.
Опубликовав пилотное исследование возможностей терапии рассеянного склероза[270] и запустив новое исследование на пациентах из Омахи, ученые планируют провести исследования эффективности терапии таких состояний, как инсульт, болезнь Паркинсона и травматическое повреждение мозга. Армия США недавно начала исследование солдат с ЧМТ, пользующихся устройством PoNS; второе исследование в Омахе посвящено оценке устройства для помощи детям с раком головного мозга или страдающих от последствий нейрохирургических операций; исследование в Ванкувере посвящено использованию устройства при травмах спинного мозга; группы ученых из России исследуют эффективность устройства для лечения болезни Паркинсона, последствий инсульта, церебрального паралича, тиннита (звона в ушах) и потери слуха. Исследователи видели случаи невероятного прогресса у людей с мигренью, связанной с двигательными расстройствами, нистагмом (непроизвольным движением глазных яблок), повреждением мозга после химиотерапии, невропатическими болями (включая невралгию тройничного нерва), с дистонией, осциллопсией (нарушение зрения, при котором предметы кажутся дрожащими), дисфагией (затрудненное глотание), со спинарно-церебреллярной атаксией (прогрессирующее заболевание, при котором мозжечок постепенно отмирает, и человек утрачивает контроль над движением), синдромом «сухопутной качки» (когда человек страдает от морской болезни, а после выхода на сушу обнаруживает, что симптомы качки сохраняются) и общие проблемы с поддержанием равновесия. Они считают, что устройство может улучшать функциональность при расстройствах аутистического спектра (которые часто затрагивают мозжечок, что приводит к проблемам равновесия и сенсорной интеграции), невропатии, эпилепсии, треморе конечностей, церебральном параличе, расстройствах сна и обучения, а также, возможно, при нейродегенеративных расстройствах, помимо болезни Паркинсона, включая болезнь Альцгеймера и возрастные нарушения работы вестибулярной системы.
Это не значит, что изобретатели считают свой аппарат панацеей. Однако устройство, которое может настраивать разбалансированные нейронные сети, – или, скорее, способствовать их саморегулировке, – и потом нейропластически усиливать нейронные связи в функциональных системах, отвечающих за жизненно важные механизмы поддержания гомеостаза, вполне может найти широкое применение. Оно может быть особенно эффективным при рассеянном склерозе, поскольку оно также снимает хроническое воспаление; это недавно обнаруженный эффект воздействия электричества на мозг. Ученые обнаружили нейровоспалительный рефлекс, берущий начало в блуждающем нерве (на который PoNS воздействует напрямую), и недавно успешно использовали электрическую стимуляцию блуждающего нерва для лечения ревматоидного артрита (аутоиммунного заболевания наподобие рассеянного склероза), у человека, на которого не действовали медицинские препараты. Описание нейровоспалительного рефлекса[271] и его действия для успокоения гиперактивной иммунной системы подробно обсуждается в концевых сносках.
Скептицизм некоторых врачей, когда они слышат об устройстве PoNS, вызван кажущейся неуточненностью его действия, то есть его способностью влиять на многочисленные системы мозга и организма в целом. Еще не так давно западные врачи пытались понять организм человека, разделяя его на все меньшие составные элементы: органы, потом клетки, гены, молекулы и так далее. Они считали, что чем меньше эти элементы, тем более вероятно, что в них содержится объяснение природы болезней и способа их лечения. В неврологии такой подход привел к далеко не очевидной победе химиков и генетиков над электрофизиологами, которые обычно имеют дело с волнами активности, распространяющимися по всему мозгу. Это привело к убеждению, что каждая болезнь лучше всего поддается лечению с помощью уникальной химической «волшебной пули», находящей свою микроскопическую цель.
Может показаться, что устройство, стимулирующее огромную сеть саморегулируемой гомеостатической системы мозга, имеет слишком неопределенное действие для лечения болезней мозга. Мы хотим, чтобы наши болезни имели конкретный адрес. Поэтому идея универсального вмешательства, помогающего большим нейронным сетям восстанавливать утраченное равновесие, легко отметается как обычное шарлатанство или, в лучшем случае, как плацебо. В течение нескольких тысячелетий виталисты, которые рассматривали телесные функции как единое целое и выстраивали свои методы лечения на основе этого принципа, и материалисты-локализаторы, которые рассматривали болезнь как проблему одной из частей организма, воевали друг с другом. Сейчас материалисты находятся на подъеме, но, по правде говоря, у обеих школ есть важные идеи и открытия. Хотя действие устройства распространяется на значительную часть мозга, оно тем не менее является результатом очень точного и специализированного анализа и подбора частот, на которые реагируют конкретные образования, такие как рецепторы, нейроны и синапсы на поверхности языка.
В нем используются западные научные идеи и методы, помогающие телу исцелять себя холистическим образом, принятым в восточной медицине: включать процессы гомеостаза и способствовать саморегулировке в ходе лечения болезни. В данном отношении оно выглядит как органичный метод сочетания научных достижений с естественными способностями организма. Гомеостатическая саморегулировка – это не просто одна из вещей, которые делают организмы наряду с другими вещами. Саморегулировка, поддерживающая порядок посреди хаоса, – это сама сущность жизни. Это то, что отличает мельчайшее живое существо в его тонкой оболочке от беспощадного неодушевленного хаоса, который его окружает. И это то, что отделяет одушевленного человека от внутреннего хаоса, который его ожидает, если он утратит способность поддерживать порядок. Наши тела возвращаются в хаос и становятся неодушевленными. Таким образом, саморегуляция – исцеление через восстановление гомеостаза – кажется столь естественной и привлекательной потому, что это не упражнение, которое мы вынуждены выполнять время от времени, а то, чем мы занимаемся постоянно, пока мы живы и здоровы.