Авторизация на сайте

Обратный звонок
+7 (831) 293-42-32
8 800 550 35 40 (звонок бесплатный)
vkontakte facebook lj YouTube Google+ Twitter
...

Директор центра реабилитации,
кандидат медицинских наук,
академик РАЕН





Наши услуги

В реабилитационном центре Вы получите консультации высококвалифицированных специалистов

К Вашим услугам предоставляются современные клинические и инструментальные методы обследования

Комплекс длительных специальных мероприятий, направленных на восстановление несформированных или утраченных функций центральной нервной системы

В нашей клинике вы можете получить профессиональное обслуживание на высоком уровне.




 Прорыв в управлении повреждённым мозгом

Человеческий мозг, состоящий из более чем 100 миллиардов нейронов, - самый сложный объект в известной нам Вселенной. Его изучение связано с поисками ответов на наиболее глубокие вопросы о человеческой природе. Как мы произошли и что мы наследуем от наших предков? Как наше движение, поведение и речь зависят от наших генов? Как мы познаем мир и как мы изменяемся в процессе этого познания? Как мы передвигаемся, ходим и бегаем? Как мы чувствуем, желаем и мыслим? Как мы поём, говорим и  спорим?  Как наш разум связан с нашим мозгом, нервными клетками и их молекулами?

Сегодня науки о мозге объединяют нейрофизиологов и нейроанатомов, молекулярных генетиков и эмбриологов, этологов и эволюционных биологов, тренеров и неврологов, психологов и психиатров, филологов и логопедов, математиков и специалистов в области компьютерных наук и искусственного интеллекта. В ХХI в. уже достаточно много известно о человеческом мозге. В частности результаты уникальных исследований показали, что головной мозг может изменяться, трансформироваться. Все это зафиксировано учеными, а также их пациентами, наблюдавшими изменения. Без операций и медикаментозных воздействий мозг проявлял неизвестную до сих пор способность к изменениям. Часть пациентов считалась больной неизлечимыми заболеваниями головного мозга, другие люди не испытывали каких-либо явных проблем, а просто хотели улучшить функционирование своего мозга или замедлить процесс его дегенерации в связи с приближением старости.

На протяжении последних четырехсот лет это казалось непостижимым на фоне представлений классической медицины, утверждавшей, что анатомия мозга не подлежит изменению. Типичным являлось представление, согласно которому после детства мозг изменялся лишь в сторону постепенного упадка; что если клетки мозга неправильно развивались, были повреждены или погибли, то они не могут восстановиться. Не допускалось также идеи о том, что клетки могут перестроить свою структуру и найти новый способ нормального функционирования при своем повреждении.

Теория неизменности мозга постулировала, что люди, рожденные с какой-либо мозговой дисфункцией, мыслительными нарушениями или получившие черепно-мозговую травму, будут ограниченными всю оставшуюся жизнь. А учёным, которые пытались выяснить, могут ли быть улучшены функции здорового или повреждённого мозга, возможно ли восстановление мозга благодаря специальным (онтогенетически ориентированным) упражнениям, сказали махнуть рукой на это гиблое дело и не тратить зря время.

Врачебный (церебральный) нигилизм – убеждение в том, что лечение многих болезней повреждённого мозга (термин впервые применила Н.П.Бехтерева) неэффективно, либо вовсе противозаконно – прочно поселился в сознании большинства людей и вошел в культуру. Раз мозг не может изменяться, человеческая природа в целом, вытекающая из этого, получалась как бы насильно изменяемой при том, что изменению она поддаваться не должна. Вера в то, что головной мозг не может меняться, имела три основных причины: редкие факты полного восстановления больных с поврежденными мозговыми структурами, наша неспособность наблюдать жизнь и микроскопическую активность в мозговых тканях и – возвращаясь к истокам современной науки – представление о том, что мозг – эдакая чудо-машина. А пока машина выполняет много необычных вещей и функций – она не изменяется и не развивается.

Оставив философские рассуждения о познаваемости мозга, давайте посмотрим, как обстоит дело с исследованием его на настоящий момент. Основные функции человека (движение, поведение, речь) и биоэлектрические процессы (электродинамика) в мозге остаются отправной и одновременно конечной точкой в реабилитации больных с ограниченными возможностями. На сегодняшний день все исследования организуются по схеме: «Человек – Нейрон – Модель».

Науке удалось сформулировать законы, управляющие процессами в неживой природе и сейчас она близка к разгадке тайны возникновения Вселенной. Одним из важнейших научных достижений последнего времени стало понимание роли неустойчивости в эволюции материи (корпускулярно-волновая теория). Только сравнительно недавно стало ясно, что все новое в мире возникает в результате бифуркаций, а основной причиной самоорганизации материи на любом уровне (неживой природы, биологической, социальной) являются неустойчивые, критические состояния (теория скачка). Благодаря использованию в полном объёме свойств понятия неустойчивости в современном научном мировоззрении, начинает исчезать пропасть между естественными и гуманитарными науками (или между «двумя культурами» по Ч.Сноу) и, как выразился И.Пригожин, появилась возможность включения человека в природу. Физика и вся наука в целом со времен Галилея, Ньютона и Лейбница во многом игнорировали неустойчивость, иногда упоминая о ней лишь как о любопытном курьезе или даже рассматривая как нечто противоестественное. При этом часто подразумевалось, что соответствующее явление недоступно формальному анализу или его вообще следует исключить из подлинно научного описания реальности, поскольку одно из важнейших свойств неустойчивого состояния – его непредсказуемое поведение. В самом деле, мы не в состоянии предсказать в какую сторону упадет вертикально стоящий стержень. Можно сказать также, что в неустойчивых явлениях не выполняется один из основных принципов естествознания – принцип воспроизводимости научных результатов. Этот принцип означает, что научный результат является достоверным, если он повторяется при одних и тех же условиях. Однако мы не можем воспроизвести направление падения стержня при условии его нахождения в строго вертикальном положении – здесь все решают флуктуации. Напротив, изучение устойчивых процессов и состояний стало основой формирование классического детерминистического мышление не только в физике, но и в биологических и гуманитарных науках (включая психологию и другие науки о мозге), поскольку достижения механики и физики в изучении устойчивых явлений были весьма впечатляющими. Согласно детерминистическому мировоззрению, все события и процессы в принципе можно моделировать и предсказать с любой точностью. Предполагалось, что явления, которые мы не в состоянии предсказать, обусловлены теми приближениями, которые мы вносим в наше описание природы. Примерно с середины XX века в работах И.Р.Пригожина, Г.Хакена и ряда других учёных в рамках физических и химических исследований стала формироваться новая научная парадигма, связанная с изучением нелинейных систем и процессов как простых, так и сложных, вдали от термодинамического равновесия. В последнем случае возникают когерентные структуры, охватывающие миллионы частиц, благодаря чему создаются условия для возникновения жизни, биологической эволюции, появления человека. В этих же исследованиях было выяснено, что в системах, где есть неустойчивость, даже очень маленькие различия в начальных условиях приводят к очень большим различиям в конечных результатах. Небольшое возмущение или ошибка ведут к большим последствиям и точное предсказание поведения таких систем на больших временных интервалах становится невозможным. Таким образом, детерминистическая парадигма, господствовавшая в науке вплоть до последнего времени, может быть неверна в нелинейных системах, где есть неустойчивость. Однако фундаментальным свойством биологических, психических и социальных систем является именно их нахождение в неустойчивом, критическом состоянии. Известный физик Я.И.Френкель основное различие неживой и живой природы сформулировал следующим образом:«Нормальное состояние всякой мертвой системы есть состояние устойчивого равновесия, в то время как нормальное состояние всякой живой системы, с какой бы точки зрения она не рассматривалась (механической, химической, электродинамической), есть состояние неустойчивого равновесия, в поддержании которого и заключается жизнь».

В нейрофизиологии сформулировали закон проведения нервного импульса по аксонам, идентифицировали сенсомоторную, зрительную и слуховую зоны, построили карту проекций таламических ядер на кору больших полушарий и т.д. Современное состояние наук о мозге коротко можно охарактеризовать так: много знаем - мало понимаем. Накопленные здесь экспериментальные данные можно сравнить с кирпичиками научного мировоззрения. Однако, из одних и тех же кирпичей можно построить и неказистое здание, и прекрасный дворец – все определяется архитектурным планом. Подлинно научное знание, помимо надежных экспериментальных данных, нуждается еще и в адекватной научной теории. Как показывает вся история науки, её развитие всегда есть результат совместных достижений теории и эксперимента. Только в последнее время была осознана, в общем-то, простая мысль, что свойства процессов и явлений на любом уровне организации материи есть одновременно и конечный результат предшествующей эволюции и сами принципы этой эволюционной самоорганизации. Поскольку мозг человека есть финал биологической эволюции, то совершенно естественно попытаться сформулировать законы функционирования мозга на основе тех фундаментальных принципов самоорганизации, которые изучают в синергетике. Сформулированные ниже синергетические принципы работы мозга имеют во многом физическое содержание, поскольку сама синергетика возникла из физики, главным образом из теории фазовых переходов и теории нелинейных колебаний.

Если какая-либо колебательная система находится под действием внешней периодической силы (афферент или сигнал на вход), то может наступить резонанс и связанное с ним резкое увеличение амплитуды колебаний. Любое упругое тело, будь то мост, станина машины, её вал, корпус корабля, представляет собой колебательную систему и характеризуется собственными частотами колебаний. При работе двигателей нередко возникают периодические усилия, связанные с движением частей двигателя (например, поршней) или же с недостаточностью точной центровкой их вращающихся деталей (например, валов). Если частота периодических усилий совпадает с частотой свободных колебаний, то возникает резонанс. Амплитуда колебаний может возрасти настолько, что возможна поломка машин.
Разговор пойдет о регулярно упоминаемом мной резонансе. Это физическое понятие всем нам знакомо со школьной скамьи. При переходе через мост воинским частям запрещается идти в ногу. Строевой шаг приводит к периодическому воздействию на мост. Если случайно частота воздействия совпадает с собственной частотой колебаний моста, то он может разрушиться. Такой случай произошёл в 1906 г. В Санк-Петербурге при переходе кавалерийского эскадрона через мост на реке Фонтанке. В результате чего мост, уже не новый, вошел в резонанс с ритмом их поступи и развалился, хотя мог бы еще постоять и дальше.

Изучая электрические процессы в колебательном контуре, можно также вызвать резонанс. Никола Тесла считал закон резонанса наиболее общим природным законом: «Все связи между явлениями устанавливаются исключительно путём разного рода простых и сложных резонансов - согласованных вибраций физических систем». В словаре Ожегова слово «резонанс» (от лат. resono «звучать в ответ, откликаться», отклик) определяется как явление резкого возрастания амплитуды установившихся колебаний (или существующих вибраций) при приближении частоты внешнего гармонического воздействия к частоте собственных колебаний системы.

22.jpg

Человек, пусть даже больной – живой камертон, который можно настраивать на нужный тон. Мозг человек — система сложная, состоящая из астрономического количества нервных клеток, вибрирующих с периодом от 1 - 7 Гц (медленные волны) до 30 и более Гц (быстрые волны). Зная законы физики колебаний можно «реставрировать» каждый этаж повреждённого мозга человека. Надо сказать, что в процессе развития «ложного гуманизма» в классической медицине (неврологическая, психиатрическая, логопедическая практика) не допускают возбуждения пациента, а в основном все усилия врачей направляют на ослабление биоэлектрической активности мозга. Различные фармакологические средства приводят к снижению амплитуды БЭА мозга. Иногда в психиатрической практике используют электрошоктерапию (ЭШТ), которая приводит к разрушению нейронных ансамблей.      Искусственное вызывание повышения амплитуды БЭА мозга через электросудорожную терапию  имеет лечебное действие (Нельсон А.И., 2005). Однако формирующаяся электродинамическая афферентация («отёк головного мозга») провоцирует лишь одну из защитных реакций организма (эпилептический припадок или непроизвольные движение), не формируя системных реакций (реафферентация и афферентный синтез). Искусственная стимуляция мышц через электронейромиостимуляцию (или магнитная стимуляция) также имеет лечебное действие. Однако формирующаяся электродинамическая эфферентация («ложная реиннервация») провоцирует лишь одну из защитных реакций организма (локомоцию или бессознательные мышечные сокращения), не формируя системных реакций (эфферентный синтез и реэфферентация). Электростимуляция (магнитная стимуляция) может привести к атипичным формам припадка, когда сокращаются лишь изолированные мышечные группы (парциальный припадок), или мышцы только одной половины тела. Возможно развитие и бессудорожных фокальных припадков (регистрируемых только с помощью ЭЭГ), когда сенсомоторная кора вообще не включается в эпи-активность (L.S.Boylan et al, 2001). При всех таких вариантах припадка и локомоции очевидна недостаточная генерализация церебрального процесса: если даже сенсомоторная кора неполно включилась (или вообще не включилась) в пароксизмальную активность, то нет смысла говорить о полном вовлечении мозга в процесс. Энергетическая физиология мозга человека должна осуществляться при активации и синхронизации всех процессов человека.

Если у человека в результате недоразвития или заболевания в мозге формируется патологические нейронные ансамбли (генераторы патологически усиленных возбуждений), то их можно разрушать с помощью явления естественного резонанса (в процессе тренинга «до отказа»). Если на ЭЭГ отмечается депрессия основного ритма (быстрые волны) или хроническое вегетативное состояние (низкая амплитуда медленных волн), то их (электродинамические колебания) нужно также активировать с помощью реабилитационных занятий. В психиатрической практике при психомоторном возбуждении неинфекционной природы применяют меры физического стеснения. В наших экспериментах при статическом напряжении (внешнее усилие при физическом упражнении «сед согнувшись» или эмбриональная поза) резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний биоэлектрической активности (на ЭЭГ), приводит к резкому возрастанию амплитуды БЭА мозга пациента. Это и есть естественный резонанс в нервной системе человека. Он разрушает патологический очаг в мозге (генератор патологически усиленного возбуждения). Если соблюдается онтогенетический принцип постепенности увеличения нагрузки в тренировочном режиме (АФР, ППР, ВРР), то принцип «доза – эффект» приводит к направленной адаптации. В этом случае вход (афферентный сигнал) в нервную систему осуществляется  через двигательный, зрительный и слуховой анализаторы. Через электрохимические процессы в нервной ткани происходит нормализация функции ЦНС, которая напрямую связана с изменением нейропластичности.

Используя концепцию системогенеза П.К.Анохина, под акцептором результата действия понимают:

  • Совокупность центральных нейронов, которых возбуждает обратная афферентация;
  • Предвидение полезности результата действия функциональной системы, удовлетворяющего ту или иную потребность человека;
  • Программирование основных параметров или функций (движение, поведение, речь) потребностного результата; его постоянная оценка на основе обратной афферентации (информирование систем регуляции о степени полезности результата).

Любая функциональная система вне зависимости от сложности её организации имеет однотипную центральную архитектонику. Центральное представительство функциональной системы организуется таким образом, чтобы регуляторные аппараты могли обеспечить:

  • афферентный синтез;
  • принятие решения;
  • акцептор результата действия;
  • эфферентный синтез;
  • формирование действия, поведения и речи;
  • оценку достигнутого результата.

Сегодня, в эпоху информационной революции кибернетическая теория Н.Винера (1948), и особенно его концепция «обратной связи», стала неотъемлемым элементом современной научной картины мира и оказала значительное влияние на развитие всех систем, в том числе и живых систем: физиологию, психологию и лингвистику. Необходимо отметить, что впервые вопрос о возможности адаптации к воздействию за счёт изменения чувствительности к его амплитудным характеристикам рассмотрен Н.Винером в его классической работе «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». С технической точки зрения частота сигналов процессора и его температурный режим означает степень совершенства ЭВМ. Эта зависимость между частотой БЭА мозга и температурой тела организмов прослеживается на всем эволюционно-историческом и культуральном развитии живых систем на планете Земля, в том числе в человеческой популяции (биогеохимические циклы). С позиции неонатологии, педиатрии и особенно детской стоматологии (период прорезывания молочных зубов) температурные реакции, вплоть до гипертермия, связаны с ростом и специализацией тканей новорожденного ребенка (регенерация и дифференцировка нервных клеток) и являются защитно-приспособительные или воспалительно-репаративные. Ритмы сна и бодрствования также повторяют эту закономерность: низкая частота ЭЭГ соответствует низкой температуре тела, а высокая частота ЭЭГ– высокой температуре тела. С физической точки зрения температура тела (в нашем случае температура мозга или небольшой участок нервной ткани) больше зависит от  амплитуды сигнала по сравнению с частотой сигнала. Таким образом, изменения температуры тела характеризуют электродинамический процесс, а температурное равновесие – электростатический процесс.   В технических вузах,  математика является ведущей осью почти каждой научной дисциплины вуза. Законы математики точны, её аксиомы (от лат. axis – ось) непреложны: дважды два всегда четыре, две величины, равные порознь третьей, всегда равны между собой, сегмент – всегда отрезок круга и т.д. В рамках математических законов и аксиом, быть может, иногда и тесно, но зато именно в силу этих ограничений техническая мысль течет более направлено, свидетельствуя о постоянном прогрессе. Иное дело в медицине (табл. № 1).

pic_3.jpg

Таблица № 1. Этико-дифференцированный подход к человеку

Аналог инженерно-технической мысли – врачебная мысль. В современной медицинской литературе болезнь рассматривается как нарушение информационных потоков. В основе восстановительной медицины лежит информационная теория. С кибернетической точки зрения вход (патогенез) и выход из болезни (саногенез) осуществляется по принципу изменения информационно-термической константы. Динамическая организация мозговых систем и нейрофизиология развития мозга человека заключается в переходе одной стадии в другую. Это звенья одного процесса – роста и развития человека (количественные и качественные преобразования), включающих его основные функции. Однако с позиции методологииклинического диагноза у больных с неврологическими, психиатрическими и речевыми дефектами эти звенья чаще всего рассматриваются как стационарные состояния (неменяющиеся или неизлечимые), но не как во взаимосвязи или развитии основных функций человека (динамичные состояния или выздоровление).  Совершенно очевидно, чтобы найти законы развития или восстановления живых систем (в нашем случае нервная система), нужно изучить модели развития неживых  систем и адекватно применить их в живых объектах (табл. № 2, 3). На первых двух графиках  представлены закономерности, которые отражают линейную зависимость насыщения системы. На следующих двух графиках представлены закономерности восстановления (перенасыщения) систем, которые отражают их нелинейную зависимость. С философской точки зрения этот переход количества в качество представлен скачком (в нашем случае это скачок проявляется в подъёме напряжения или возбуждении всей нервной системы).

img_2.jpg

Табл. № 2. Самоорганизация систем (устойчивая или «линейная» зависимость)

Терминология, выработанная в этих областях исследования, приобрела общенаучный характер в описании и объяснении процессов самоорганизации (в нашем случае – функциональная и структурная зрелость). Решение этой задачи берет на себя научная дисциплина, именуемая синергетикой. Ее основоположниками считается Г.Хакен и И.Пригожин. Закономерности явлений самоорганизации распространяются на все системы – на физические, химические, биологические, психические и социальные (табл. № 4).

pic_4.jpg

Таблица № 4. Теория отражения

Г.Хакен и И.Пригожин делают акцент, прежде всего, на процессуальности систем. Все процессы, протекающие в различных системах, могут быть подразделены на два типа: во-первых, это процессы, протекающие в замкнутых системах, ведущие к становлению равновесного состояния, которое при определенных условиях стремится к максимальной степени неупорядоченности или хаоса, и во-вторых, это процессы, протекающие в открытых системах, в которых при определенных условиях из хаоса могут самопроизвольно возникать упорядоченные структуры, что и характеризует стремление к самоорганизации. Основными характеристиками первого типа процессов (т.е. от порядка в хаос, в нашем случае от нормы к патологии – инфекционный процесс или патогенез) является равновесность и «линейность». Главными характеристиками второго типа процессов (т.е. от хаоса к порядку; в нашем случае от патологии к норме – реабилитационный процесс или саногенез), в которых проявляется способность к самоорганизации и возникновению диссипативных структур, является неравновесность и «нелинейность». Постулирование универсальности неравновесных и нелинейных процессов позволяет ей претендовать на статус общеметодической дисциплины, сопоставление с теорией систем и кибернетикой. По мнению ряда учёных, возникновение синергетики, возможно, знаменует начало научной революции, поскольку она не просто вводит новую систему понятий, но и меняет стратегию научного познания, способствует выработке принципиально новой научной картины мира и ведет к новой интерпретации многих фундаментальных принципов естествознания. Суть предлагаемых изменений в стратегии научного познания, по мнению основателей новой науки, заключается в следующем. Традиционная наука в изучении мира делала акцент на замкнутых системах, обращая особое внимание на устойчивость, порядок, однородность. Все эти установки как бы характеризуют парадигмальное основание и способ подхода к изучению природных ресурсов традиционной науки. Синергетический подход акцентирует внимание учёных на открытых системах, неупорядоченности, неутойчивости, неравновесности, нелинейных отношениях. Это не просто дополнительный в «боровском» смысле взгляд на мир, а доминантный взгляд, который должен характеризовать науку будущего. По мнению И.Пригожина синергетический взгляд на мир ведет к революционным изменениям в нашем понимании случайности и необходимости, необратимости природных процессов, позволяет дать принципиально новое истолкование энтропии и радикально меняет наше представление о времени. Предисловие к английскому изданию книги «Порядок из хаоса» И.Пригожин публикует под заголовком «новый диалог человека с природой». Свое понимание феномена зрелости системы И.Пригожин связывает с понятием диссипативной структуры – структуры спонтанно возникающей в открытых неравновесных системах. Классическими примерами таких структурах являются такие явления, как турбулентное течение или вихрь (физические законы), «химические часы» или реакция Белоусова – Жаботинского (химические законы), бластоматозный процесс или опухоль (биологические законы), стиль поведения или мода (психологические законы), «стихия толпы» или забастовка (социальные законы). В книге И.Пригожина «Порядок из хаоса» процесс возникновения диссипативных структур объясняется следующим образом. Пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, ее элементы (например, радикалы, ионы или молекулы газа) ведут себя независимо друг от друга, как бы в состоянии гипнотического сна, и авторы работы условно называют их генами. В силу этой независимости к образованию упорядоченных структур такие элементы неспособны. Но если эта система под воздействием энергетических взаимодействий с окружающей средой переходит в неравновесное «возбужденное» состояние, ситуация меняется. Элементы такой системы «просыпаются от сна» и начинают действовать согласованно. Между ними возникают корреляции, когерентное взаимодействие. В результате и возникает то, что И.Пригожин называет диссипативной системой. После своего возникновения такая структура не теряет резонансное возбуждение, которое её и порождает, и одним из самых удивительных свойств такой структуры является ее повышенная «чувствительность» к внешним воздействиям. Изменения во внешней среде оказываются фактором генерации и фактором отбора различных структурных конфигураций. Материальная система такого типа включается в процесс структурогенеза или самоорганизации. Если предполагается, что  именно неравновесность является естественным состоянием всех процессов действительности, то естественным оказывается и стремление к самоорганизации как имманентное свойство неравновесных процессов. Схематическое описание возникновения диссипативных структур и связанного с ними процесса структурогенеза объясняет и название дисциплины. Термин «синергетика» от греческого «синергия», которое означает содействие, сотрудничество. Именно «совместное действие» или когерентное поведение элементов диссипативных структур и является тем феноменом, который характеризует процессы самоорганизации.

Для всех изученных явлений, основанных на неравновесной термодинамике, найден ряд принципиально важных признаков: 1) самоорганизующая система является сложной, состоит из большого числа элементов; 2) она открытая, неравновесная и нелинейная; 3) при увеличении неравновесности системы выше определённого предела она переходит в неустойчивое состояние; 4) выход из неустойчивости происходит скачком за счёт быстрой перестройки элементов системы; 5) при этом наблюдается согласованное поведение элементов системы, которое проявляется в переходе системы в качественно новое состояние с упорядоченной структурой (это может быть какая-либо пространственная или временная упорядоченность); 6) выбор одного из возможных состояний случаен.

Результаты полученные в институте общей генетики РАН  с полной определенностью показали, что не только в разных областях мозга одного и того же человека имеют место естественные различия в уровнях транскрипции. Но транскрипционное разнообразие РНК мозга одного человека отличается по количеству и качеству считываемой информации от мозга другого человека. Если допустить, что объём генетической активности непосредственно связан с молекулярными процессами запоминания, то отсюда с полной очевидностью следует, что по объёму возможности фиксации жизненного опыта каждый мозг индивидуален. Это молекулярно-генетический критерий в проблеме уникальности психологического портрета личности. Естественно возникает вопрос, насколько объём генетической активности мозга меняется тренировкой и научением в процессе индивидуальной жизни, насколько уникальны эти соотношения для каждого мозга? Онтогенетический анализ транскрипционной активности мозга человека подтверждает представление о самой уникальной организации молекулярного уровня процессов мозга на видовом уровне Homo sapiens, врожденности и наследуемости. Это совершенно не исключает добавление к этому её наследственному уровню новых транскрипционных процессов под влиянием тренировки и научения. В экспериментах института общей генетики РАН по функциональному созреванию мозга животных от момента новорожденности до взрослого состояния получен обширный фактический материал по постепенному нарастанию индивидуализации важнейших параметров функциональной активности мозга (даже у животных другого помёта). В первую очередь это относится к порогу возникновения такой важнейшей в биологическом отношении реакции, какой является боль. Эмоция боли лежит в фундаменте человеческой психики. В онтогенезе на уровне коры больших полушарий она реализуется через активирующие влияния ретикулярной формации. И именно эти необходимые для выживания вида болевые возбуждения являются самыми первыми информационными входами в мозг. И по характеру электрической активности мозга, и по длительности сохранения этой активности в мозге после устранения болевого стимула, и по особенностям химического обеспечения на уровне адренергического субстрата ретикулярной информации эти возбуждения у новорожденных ещё слабо индивидуализированы по своим параметрам. Однако по мере созревания нарастает изменчивость  в пороге болевой чувствительности (в нашем случае – степень миелинизации, дендритизация и количество синапсов).

Повреждение тканей может напрямую возбуждать периферические нервные окончания путём воздействия на мембрану нервных клеток, что  характеризует деафферентацию и вызывает «вегетативную бурю». Морфологическая (однократная и необратимая) деафферентация или электродинамическая (многократная и обратимая) деафферентация инициирует воспалительную реакцию  и высвобождение целого «коктеля», или «воспалительного супа», из химических медиаторов боли. Сюда входят ионы калия и водорода, серотонин, брадикинин, субстанция Р, тромбоксаны, лейкотриены, фактор роста нерва и гистамин. Выброс этих медиаторов воспаления сенситизирует первичные афферентные ноцицептивные нейроны, отвечающие за усиление болевых ощущений и чувствительности в повреждённой зоне.  В институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН отчётливо выявлена функциональная изменчивость при сравнении количественных морфометрических характеристик нейронов, развивавшихся в условиях ограниченного сенсорного притока с интактными клетками. При этом были обнаружены изменения параметров, описывающих общее строение клетки и дендритов, а также пространственную организацию и асимметрию дендритного поля. Сходные изменения, полученные при изучении влияния перерезки язычного нерва на геометрию тригеминальных нейронов котят, были классифицированы авторами как деструктивные и конструктивные. Деструктивные изменения выражались в уменьшении размеров тел, числа и длины дендритов, показателей разветвленности клеток и их отростков, их считали следствием атрофических, дегенеративных процессов. Конструктивные изменения заключались в увеличении длины, количества и разветвленности дендритов; усилении их ориентации по направлению к основному входу, в перемещении узлов ветвления вдоль оси дендритов; и рассматривались как проявление процессов адаптации, направленных на приспособление клетки к изменившимся условиям поступления информации. На срезах мозга 27-35-и дневных крыс, окрашенных по методу Гольжи, Ситникова Е.Ю. и Раевский В.В. в 2000 г. исследовали влияние полной морфологической афферентации, начинавшегося с 1 и 9-ого дней жизни, на морфометрические показатели отдельных нейронов коры. Показано, что особенность структурных изменений после морфологической афферентации определяется двумя основными принципами. Во-первых, степенью зрелости клеток на начало деафферентации. В поверхностных слоях коры (III и IV), которые по темпам формирования отстают от глубоких (V), нейроны имели низкие значения площади сомы и длины дендритов, структура дендритного поля почти не менялась, нейроны глубоких слов в аналогичных условиях характеризовались широким спектром перестроек дендритного дерева. Во-вторых, особенностями взаимодействия клеток разных популяций с таламическими афферентами. Нейроны IV слоя, связанные с таламусом напрямую, демонстрируют самые значительные изменения. Мелкие звездчатые нейроны V слоя, получающие опосредованную афферентацию, практически лишены структурных изменений. Результаты этих исследований свидетельствуют, что объем конструктивных изменений морфометрических характеристик нейронов коры после морфологической афферентации с 9 дня жизни значительно больше, чем при афферентации с момента рождения. Это позволяет предполагать, что критическим этапом в формировании нейропластических свойств развивающихся нейронов является объединение их под влиянием афферентации в системную организацию (консолидация разрозненно созревших элементов по П.К.Анохину). Таким образом, консолидация не только завершает формирование функциональных систем, но и создает условия для их адаптивной реорганизации при различных патологических процессах.

Под функциональной регенерацией аксонов понимается их рост в длину с установлением контактов - синапсов с клетками-мишенями. Существенно, что при обычном течении травматического процесса (денервация) можно наблюдать образование новых отростков. Источником этих отростков являются сами периферические нервы или клетки собственных проводящих путей спинного мозга (вблизи серого вещества), клетки чувствительных ганглиев. Эти неповрежденные клетки дают коллатеральные отростки и образуют синапсы с клетками, которые до травмы были связаны с поврежденными аксонами длинных трактов. Такие изменения не могут называться истинной регенерацией поврежденных клеток, а являются компенсаторной перестройкой межклеточных связей, которая, однако, при благоприятных условиях (отсутствие компрессии спинного мозга, достаточное кровоснабжение, свободный ликвороток) может обеспечить некоторое уменьшение неврологического дефицита на 1-2 сегмента или аксонирование (реиннервация) приблизительно на 3 см, что и наблюдается на практике. Более того, при повреждении даже больших участков ЦНС аксоны в благоприятных условиях могут не только удлиняться, но и в некоторых случаях формировать синапсы с соответствующими мишенями. Это является важным, поскольку включение функционально значимых сегментов спинного мозга, например на шейном уровне, может значительно улучшить качество жизни больного. Наличие повторного аксонирования с последующей ремиелинизацией волокон указывает на потенциальную возможность реиннервации эфферентного звена рефлекторной дуги. Теоретически по данным И. Н. Шевелева, А. В. Баскова, Д. Е. Ярикова, И. А. Борщенко из НИИ нейрохирургии им. Бурденко РАМН  причинами плохого роста аксонов могут быть или слабые потенциальные способности аксонов к регенерации, или клеточное окружение (нейроглия), тормозящее их рост.

В мировой литературе имеется огромное количество фактов посвящённых адаптации здоровых людей в экстремальных условиях  (компенсация, напряжение или стресс), но нет данных о тренировке в режиме «до отказа» (гиперкомпенсация, перенапряжение или дисстресс) у больных с неврологическим, психическим и речевым дефицитом, так как решение этой проблемы лежит в плоскости морали (этико-дифференцированный подход к людям с ограниченными возможностями).

img_3.jpg

Табл. № 3. Самоорганизация систем («нелинейная» или неустойчивая зависимость)

Постнатальное развитие рефлексов и инстинктов  новорожденного обнаруживает более или менее четкую генетическую обусловленность, не зависящую от раннего опыта. Но это относится только к элементарным врожденным двигательным, поведенческим и вокальным реакциям, т.е.  к незрелым рефлекторным или инстинктивным актам. Первым, кто попытался дать ответ на этот вопрос выдающийся американский анатом Дж.Когхилл (Coghill). В опытах на аксолотле он показал, что прежде всего появляются общие упорядоченные движения сомитов туловища (т.е. безусловный рефлекс) и лишь позднее возникают локальные, условные рефлексы как специфические элементы более общего механизма интеграции целостного организма. Так, например, после кесарева сечения или естественных родов у вида Homo sapiens, но без тактильно-кинетической и сенсорной стимуляции новорожденного (неонатальный период), не формируется или крайне медленно формируется целостная организация двигательного, поведенческого и  голосового акта. Все эти факты подтверждают учение Павлова об условных рефлексах. Иными словами без активации афферентного звена рефлектроной дуги (т.е. врожденных инстинктов) не формируются зрелые ответы на внешний раздражитель (эфферентное звено рефлекторной дуги). Без комплексной стимуляции всех анализаторов нет адаптации нервной системы к условиям социума.  И тем более при полной изоляции от человеческого общества у ребенка не формируется  целенаправленный двигательный, поведенческий и речевой стереотип, т.е. сознание (как высшая форма психического отражения). Очевидно, что формирование функций развивающегося мозга происходит не только по линиям генетически предрасположенных программ. Существенным фактором этого развития оказывается и образование морфо-функциональных систем связей под влиянием внешней среды (подкрепление). Накоплено огромное количество факторов, показывающих зависимость развития животного от сферы его обитания, характера внешних воздействий, жизни в сообществе, т.е. от специфически его индивидуального опыта, начиная от первичного запечатления до образования сложных двигательных, поведенческих и голосовых навыков. Генетически предрасположенные морфологические характеристики мозга содержат в себе только потенциальные возможности той или иной формы организации нервного субстрата для осуществления будущих функций. Реализация этих возможностей происходит в процессе взаимодействия, обмена информацией организма со средой. Ранний опыт слагается прежде всего из облигатного научения. Факультативное научение, если оно вообще происходит, здесь только дополняет, уточняет и конкретизирует процесс облигатного научения. Преобладание последнего в раннем постнатальном развитии объясняется тем, что в этот период происходит достройка врожденных пусковых механизмов ряда важнейших инстинктивных действий путем включения в них индивидуально приобретенных компонентов. Именно в этом состоит сущность процесса, получившего название запечатления (по нем. – pregung; по англ. -  imprinting).

Запечатление является важным и характерным компонентом раннего постнатального развития. Это форма облигатного научения (этническая афферентация)  у человека имеет характерный национальный и религиозный оттенок (у мусульман – обрезание, у буддистов – акупунктура, у христиан – обливание). При такой форме дрессуры очень быстро фиксируются в памяти отличительные признаки внешней и внутренней среды, поэтому импринтинг квалифицируют как «перцептивное научение», направленное на распознавание «незнакомого» (уровень прицельного манипулирования) и «сравнение» (уровень действенного мышления). Импринтинг в виде тугого пеленания младенца через изометрическую нагрузку или «статический тренажёр» направлен на формирование глубокой и поверхностной чувствительности (проприорецепторы), а в последующем при научении на синхронную работу двигательного, зрительного, слухового и других анализаторов. Вообще говоря, когда уровень активации слишком высок, его понижение и является подкреплением. Обездвиживание как форма животного гипноза формирует временную и многократноповторяющуюся элетродинамическую  афферентацию всего мозга, а в частности в лобных долях. Как и в других случаях облигатное научение в будущем   (у ребенка, подростка и взрослого) очень сильно влияет на тонус мышц, фон настроения и родную речь. Нужно упомянуть тот факт, что это запечатление совершается лишь в течение первых 6 – 12 месяцев.  Результаты запечатления со стороны всех анализаторов (вестибулярный, двигательный, вкусовой, обонятельный, зрительный, слуховой) отличаются исключительной прочностью и необратимостью. Так, например, зрительное представление практически отсутствует у животных, выращенных в темноте. Прежде чем оно проявится, животные, подвергшиеся световой депривации, должны пройти период перцептивного обучения на свету. Опыты показывают, что для того, чтобы у новорожденных проявились специфические ответы нейронов на форму объекта и направление движения, необходима практика зрительного восприятия, в процессе которой происходит обучение опознанию стимулов. C. Blackmore и  G. Cooper (1970) ежедневно помещали одну группу котят, выращенных в темноте, в цилиндрическую камеру, на стенках которой были нанесены вертикальные линии. Другую группу котят, также выращенных в темноте, они помещали в камеру, на стенках которой были нанесены горизонтальные полосы. Исследования с применением микроэлектродов, проведенные на обеих группах котят, показали, что у животных первой группы нейроны зрительного анализатора  реагировали избирательно только на предъявление вертикальных линий, а у животных второй группы только на предъявление горизонтальных. Таким образом, можно прийти к заключению, что нейроны к моменту рождения еще не приспособлены к представлению определенных паттернов зрительных стимулов. Специализация их происходит только в постнатальном (послеродовом) периоде, являясь функцией раздражений, поступающих из внешней среды. Интерференция при осуществлении разных функций в единых нейрональных полях привела в процессе эволюции млекопитающих к тому, что зрительная функция сконцентрировалась в основном в затылочной области коры, которую и называют поэтому «зрительной». Однако эксперименты показывают, что если затылочную зону коры удалить у котят или щенят в раннем возрасте, то в отличие от эффекта удаления этой области у взрослых животных никакого дефицита зрения не отмечается. Не имея «зрительной» области мозга, животные, тем не менее обладают нормальным зрением. Следовательно, зрительное прицеливание в отсутствие корковых нейронов зрительного анализатора осуществляется нейронами других областей. (Прицеливание с манипулирование – это уровень инстинкта или содружественного функционирования нейронов промежуточного мозга (зрительного бугра), среднего мозга (четверохолмия) и ствола мозгаНаглядно-действенное мышление – это уровень сознания или синхронной деятельности базальных ядер, таламуса, а также всех нижележащих структур мозгаОбразное мышление – это уровень личности или синхронной работы коры, подкорки и ствола мозга).

В свое время  S. Ramon y Cajal (1917) писал, что каждое разветвление дендритов или аксонов в процессе роста проходит через хаотический период, в течении которого они направляются «наобум», и большинство из них предназначено к исчезновению. Однако, на вопрос о том, какие «таинственные» силы направляют их рост, ветвление и установление «протоплазматических поцелуев» между клетками, ученый не мог ответить.

К какому бы виду ни относился организм среди позвоночных, к моменту его рождения мозг способен управлять лишь элементарными формами деятельности, необходимыми для поддержания жизни. Наблюдения за развитием животных или человека в внутриутробном периоде позволяют проследить процесс становления их двигательного, поведенческого и голосового стереотипа на разных стадиях (уровень раздражимости, рефлекса и инстинкта) структурного совершенствования мозга. Это способствует познанию физических, психологических и лингвистических основ сложных (уровень сознания, личности и индивидуальности) форм деятельности зрелого мозга. Еще в позапрошлом веке сложилось представление, что жизнедеятельность новорожденного организма обеспечивается приспособительными механизмами, которые опосредуются деятельностью подкорки. На основании наблюдений над развивающимися кроликами и морскими свинками W.  Preyer (1885) пришел к выводу, что относительно момента рождения кора еще долго не вовлекается в контроль соматических реакций. Еще раньше О.Soltman (1877) нашел, что у новорожденных щенят все движения, включая и сосательные, остаются ненарушенными после удаления не только всех полушарий, но и зрительного бугра и даже четверохолмия. Результаты последующих исследований, вплоть до настоящего времени, не опровергли этих положений. Морфологические исследования показывают, что у высших животных и человека пирамидные пути, а также части экстрапирамидного пути, от коры до среднего мозга, к моменту рождения еще не созревают, и только связи между зрительным бугром и бледным шаром оказываются более или менее полноценными. J.Conel (1939), описывая гистологические особенности структур новорожденного ребенка, отмечал, помимо минимального развития синаптических образований в коре больших полушарий, а также и минимальную миелинизацию. В клетках коры отсутствуют глыбки базофильного вещества (тельца Ниссля) при наличии их к этому периоду развития в клетках мозгового ствола и спинного мозга. В постнатальном периоде у животных наблюдается ряд других признаков   отсутствия функционирования этого отдела мозга. Незавершенность дифференциации нервных клеток коры больших полушарий у новорожденного ребенка отмечал Г.И.Поляков (1949). В своей книге «Особенности деятельности мозга ребенка»  A.Peiper (1956) привел многочисленные доказательства отсутствия функционирования у грудного ребенка не только коры, но и ближайших к ней подкорковых образований. Указывая на отрицательные стороны физиологических экспериментов с удалением коры больших полушарий, А.Peiper писал, что «в лице грудного ребенка природа подарила нам возможность наблюдать поврежденные стадии развития, при которых высшие центры, вследствие незрелости, еще не работают». В настоящее время считается установленным, что условные (привитые) инстинкты у высших животных и человека могут образовываться  вскоре после рождения. Это является  неоспоримым доказательством связи  между сенсорной стимуляции различных анализаторов (вестибулярный, двигательный, обонятельный, вкусовой, зрительный и слуховой) и степенью зрелости среднего мозга и таламуса. У новорожденного формирование вертикальных и горизонтальных связей приводит к контролю зрительным бугром всех нижележащих структур мозга, т.е. ствола. Однако при депривации связи (синапсы) формируются гибкие или вовсе отсутствуют, а при стимуляции – жесткие или устойчивые. Создание методов регистрации биопотенциалов мозга открыло новую эру в изучении становления его деятельности и регистрации основных процессов: созревание нейронов, миелинизация аксона, ветвление дендритов, синапсогенез и нейротрансмиттерные взаимодействия. Этими методами удалось раскрыть важные аспекты мозговой деятельности, не доступные ранее путем изучении одного только поведения на отдельных этапах созревания и развития самого человека. Как видно на рис. № 1 у плода определяется неустойчивый ритм с частотой до 1,5 – 2 колебаний в сек. У новорожденного уже может регистрироваться относительно стабильный дельта-ритм (0,5 – 3 кол/сек), у дошкольников уже преобладает тета-ритм (4 – 7 кол/сек), у взрослых – альфа-ритм (8 – 13 кол/сек) или при возбуждении бета-ритм (14 – 30 кол/сек) (табл. № 5).

pic_5.jpg

Таблица № 5. Характеристика колебаний человека

Таким образом, общей тенденцией «созревания и развития» биоэлектрической активности головного мозга является чётко очерченный «электродинамический путь» от медленных ритмов к более быстрым. Следует отметить, что регистрируемые ритмы являются результатом возбуждения мозга (возмущения в нервной ткани) и интерференции (накладывания друг на друга) биоэлектрических (электромагнитных) волн различных частот, исходящих из различных отделов (этажей). Каждый уровень или мозговой центр, так же как и отдельные нейронные группы (ансамбли), в него входящие, имеют свою частотную характеристику. Волны, исходящие от мозговых центров и отдельных функциональных нейрональных групп интерферируют, определяя общую частотно-амплитудную характеристику ЭЭГ человека. При общем возбуждении или напряженной работе всего мозга функциональные группы нейронов еще более дифференцируются в частотном диапазоне. В результате чего, полная синхронизация ритмов различных модулей приводит  к общей интерференции ритмов на каждом этаже мозга, а в конечном итоге всего головного мозга.

img_4.jpg

Рис. № 1.    Распределение  ритмов в полушариях головного мозга ребенка (А). Зависимость основных электроэнцефалографических ритмов от возраста и функционального состояния мозга (Б).

В самом широком смысле рост мозга – это не только необратимое увеличение сухой массы белого и серого вещества или увеличения размеров клеток, но также и последующий процесс развития. В процессе развития самих клеточных колоний, ткань специализируется для выполнения определенных функций – это называется дифференцировкой. Между клетками также происходит разделение труда.

Кто не знает популярного выражения: «нервные клетки не восстанавливаются». Так вот, оказывается, восстанавливаются и даже очень неплохо. Многовековая вера в то, что зрелый мозг не может продуцировать новые нейроны, похоже, наконец, убедительно поколеблена! В исследовании, опубликованном 1999 г.  в «Science» Элизабет Гоулд (Elizabeth Gould) и Чарлз Гроссом (Charles Gross), сотрудниками факультета психологии Пристонского Университета, было показано, что зрелый мозг продуцирует новые нейроны в количестве нескольких тысяч в день в течении всей жизни. Этот процесс был назван нейрогенезом. Эксперимент был проведен на коре мозга взрослых обезьян. Для того, чтобы детектировать новые нейроны Гоулд и Гросс вводили обезьянам специальное вещество-метку BrdU. Дело в том, что только делящиеся клетки включают эту метку в свою ДНК и передают ее вновь образованным. После инъекции, в разное время (от 2 часов до 7 дней), исследователи тестировали кору головного мозга. Клетки, содержащие BrdU, были обнаружены в трёх разных областях коры. Так как BrdU включается только в ДНК клеток, которые активно делятся, то это значит, что клетки с ДНК, содержащей метку, появлялись после инъекции. Далее, необходимо было проверить, что вновь образованные клетки обладают характеристиками нейронов. Так, было показано, что новые клетки способны узнавать определённые белки, которые являются нейроспецифичными. Кроме того, у всех клеток, содержащих BrdU, были обнаружены длинные отростки, которые у нейронов называются аксонами. Согласно данным Гоулда и Гросса, новые клетки начали размножаться в области мозга, которая называется субвентрикулярная зона и уже оттуда мигрировали в кору – к местам «постоянной прописки», где и созревали до взрослого состояния. Нужно отметить, что другие авторы уже указывали на субвентрикулярную зону, как источник нейрональных стволовых клеток, - клеток, которые могут дать начало любой специализированной клетке нервной системы. Новые клетки были обнаружены в 3-х из 4-х тестирующихся зонах головного мозга – в префронтальной, в темпоральной и задней париетальной областях. Известно, что все зоны активно вовлекаются в реализацию целого комплекса когнитивных задач, планирование, в реализацию кратковременной памяти, узнавание объектов и лиц и пространственную ориентацию. Как думают авторы исследования, эти новые нейроны могут быть теми чистыми «листами бумаги», на которых записывается новая информация и новые навыки при научении.

На самом деле, тот факт, что нейрогенез может происходить и во взрослом мозге у некоторых животных, скажем, крыс или птиц, был известен уже сравнительно давно. Так, в 1965 г. Джозеф Алтман (Joseph Altman) с коллегами показали, что новые нейроны регулярно появляются у взрослых крыс в гиппокампе, - область мозга важная для обеспечения имипринтинга, ранних фаз воспитания, обучения и памяти. В 1980 – Фернандо Ноттебом (Fernando Nottebohm) из Рокфеллеровского Университета обнаружил, что мозг певчих птиц, таких как канарейки, продуцирует новые клетки в течение того времени, пока птицы учатся петь новые песни. Эта работа интересна тем, что демонстрирует связь  образования новых нейронов с конкретным видом поведения – голосом. Позже Ноттебом показал, что новые нейроны в гиппокампе образуются в течении всей жизни птиц. Однако исследования мозга приматов в 80-х ХХ в., на предмет того, могут ли новые нейроны образовываться во взрослом мозгу, давали только отрицательный результат. По-видимому, это было связано с тем, что не существовало ясного понимания, как проводить подобные исследования на млекопитающих. Но последние исследования подтвердили возможность появления новых нервных клеток в гиппокампе и взрослых приматов, включая человека. Так, в 1998 г. Фред Гэйдж (Fred  Gage) из Салковского Института биологических исследований (Калифорния) и Питер Эриксон (Petr Eriksson) из Салгренского Университета (Швеция) проанализировали гиппокампальную ткань, изъятую у пяти пациентов, которые умерли от рака. Эти пациенты, в своё время, получили инъекцию BrdU в диагностических целях (поскольку BrdU накапливается в делящихся клетках, то с его помощью можно найти раковые клетки). Гэйдж и Эриксон обнаружили большое количество нейронов, помеченных BrdU в гиппокампальной ткани у всех пяти пациентов. Возраст этих пациентов был в пределах 57 – 72 г.

В исследованиях, выполненных с помощью электронно-микроскопической радиоавтографии, показано, что клетка весьма точно и быстро реагирует на предъявляемые ей повышенные функциональные требования или в ответ на действие патогенных факторов (Саркисов Д.С и др., 1980; Бордюк Н.Р., 1998). Стала очевидной несостоятельность до сих пор распространенного представления о том, что адаптация и особенно регенераторная реакция включается лишь на каком-то довольно позднем этапе действия раздражителя: эти реакции полностью развертываются уже вскоре после возникновения чрезвычайной ситуации. Следует вместе с тем подчеркнуть, что эта способность организма к адаптационной перестройке, интенсивности биологических процессов небезгранична: существуют некоторые минимальные, практически уже «несжимаемые» сроки развертывания этой перестройки и, в частности, гиперплазии ультраструктур и расширения «материальной базы» клетки, раньше которых они ни при каких условиях произойти не могут. Радиоавтографические исследования показывают, что репликация ДНК, т.е. появление новых ее матриц, обычно происходит не ранее чем через 24 – 30 ч. После начала действия патогенного фактора и, как бы ни увеличивалась доза последнего или частота его воздействия, этот срок остается неизменным. Отмечено, что повышение активности ферментных систем после введения индукторов наблюдается спустя 5 – 6 ч. (Титов Л.А., 1981). Следовательно, существует, хотя и очень небольшой, латентный период между моментом действия раздражителя и временем мобилизации организма материальных ресурсов для его нейтрализации, в течении которого могут возникнуть серьезные, а может быть, и необратимые повреждения органов и тканей. Однако, как правило, этого не происходит в следствии того, что, пока репликация ДНК обеспечит появление новых клеток, т.е. развертывание новых «производственных мощностей», клетка использует те материальные ресурсы, которые у неё имеются в наличии к моменту действия раздражителя. Это, в частности, выражается в резкой интенсификации синтеза РНК за счет включения в активную работу структур, до этого активно не участвующих в синтезе, причем происходит это немедленно, практически одновременно с началом действия раздражителя.  По своему значению для сохранения жизни раздражённой клетки (повреждение) усиление синтеза РНК можно рассматривать как экстренную меру, а усиление синтеза ДНК – как радикальную, долгосрочную. Таким образом, представления биохимиков о «немедленной», «срочной» и более прочной «хронической», «долгосрочной» формах адаптации обмена (Ильин В.С., 1964; Weber G., 1963) находят свое подтверждение и на ультраструктурном уровне организации.

За последнее столетие изучение чисто химических, электрохимических и электростатических механизмов регуляции циклов «сон-бодрствование» достигло значительных успехов. Если в ХХ в. мы знали лишь очень немногое о мозговых процессах, лежащих в основе изменения активности нейронов, то сейчас, после открытия механизмов активации всего мозга и работ, посвященных роли ствола, промежуточного мозга, подкорковых структур и самой коры в этой регуляции, механизмы изменения состояния сна и бодрствования стали несравненно яснее (табл. № 6).

pic_6.jpg

Таблица № 6. Функциональная организация мозга человека

Несмотря на то, что по всем этим проблемам накоплен определенный фактический материал, остановимся только на двух проблемах: регуляция жизнедеятельности в процессе цикла сон-бодрствование, а самое главное в контроле за процессами созревания и регенерации. Сон новорожденных и детей раннего возраста существенно отличается от сна взрослых. Динамика его формирования отражает этапы созревания человека в целом и изменения гомеостаза в частности. Сну на раннем периоде онтогенеза посвящены специальные исследования, в которых подтверждена зависимость между глубиной сна и ростом. В постнатальном онтогенезе  человека, когда ребенок большую часть своего существования проводит в фазе глубокого сна, «скачки роста» наиболее ярко выражены в первый год жизни (1,5-кратное увеличение длины и 3-4-кратное увеличение массы). В рамках возрастной нейрофизиологии максимальный рост мозга и дифференцировка нервной системы происходит у ребенка и в пубертатном периоде, т.е. у подростка. Долгое время существовало убеждение, что дифференцировочные процессы в основном заканчиваются во внутриутробном периоде, а дальнейшее развитие связано преимущественно с особенностями роста отдельных органов. В последнее десятилетие убедительно показано, что это не так: многие ткани организма продолжают развиваться, в том числе и путем дифференцировочных процессов, вплоть до завершения полового созревания, особенно длителен период созревания возбудимых тканей – нервной, мышечной и секреторной. Связано это с тем, что у новорожденного недостаточно функционируют кора и подкорковые структуры мозга. Контроль за обменом веществ (гомеостаз и тканевой барьер) и ростом тканей (репаративное воспаление и регенерация) у новорожденных осуществляется на уровне среднего и промежуточного мозга. Формирование подкорковых ганглиев с последующим подчинением всех гомеостатических (химическое постоянство внутренней среды) и электростатических (постоянная, неменяющаяся ритмическая активность) процессов человека  коре головного мозга приводит к  полной остановке роста и дифференцировки всех подсистем (сердечно-сосудистая, дыхательная, выделительная, иммунная, кроветворная, опорно-двигательная, эндокринная и др.). Это есть полное созревание нервной системы, а значит человека и его мозга. Однако в состоянии сна, т.е. в результате торможения больших полушарий, контроль за всем организмом осуществляется с уровня ствола мозга.

Среди методов электрофизиологического исследования ЦНС человека наибольшее распространение получила регистрация колебаний электрических потенциалов мозга с поверхности головы – электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Еще в XIX в. М.Фарадей – творец общего учения об электродвижущих (электромагнитных) явлениях, указывал, что все явления нужно рассматривать с единой точки зрения. Это означает, что законы электродинамики применимы везде, в том числе в построении моделей живых существ, начиная от одноклеточных до многоклеточных (рис. № 2).

pic_1.jpg

Рисунок № 2. Рефлекторная дуга

Электродвижущая сила (ЭДС), как сила по перемещению заряда, применима для моделирования движений, поведения и речи. В электроэнцефалографии изучается ЭДС, электрическое и магнитное поле, возникающее в результате функциональной активности человека и его мозга. Традиционно применяемый в нейрофизиологических исследованиях кросскорреляционный анализ отражает лишь пространственно-временную упорядоченность отдельных колебаний, отражающих скорость и последовательность охвата структур определенным электрическим процессом, являющимся по существу «квантом» более сложных реакций. ЭЭГ в каждый момент времени отражает суммарную электрическую активность клеток головного мозга. Ф.Я.Золотарев (1975) установил, что флюктуация ритма отражает колебания уровня функционального состояния мозга. Важное значение в изучении активности мозга имеет сравнительный анализ ритма (частота и амплитуда) и структуры (анатомические образования и их гистология). В связи с ведущей ролью мозга в регуляции и координации функций (движение, поведение, речь) человека представляет интерес роль отдельных структур головного мозга в процессе: естественного формирования биоритмологического статуса (синхронизация биоритмов) и его нарушении в процессе восстановления (десинхронизация биоритмов). Известно, что быстрые волны (бета- и альфа-ритм) характерны для больших полушарий, а медленные волны (тета- и дельта-ритм) – для среднего мозга и ствола (рис. № 3).

pic_2.jpg

Рисунок № 3. Структорно-функциональная организация мозга

В рамках цикла «сон – бодрствование» ЭЭГ является важнейшим показателем динамики (уровней) функционального состояния человека: для состояния бодрствования характерны быстрые волны, а для сна – медленные ритмы. С позиции организации мозговых механизмов, если регистрируются θ-ритм (4 – 6 Гц) и δ-ритм (0,5 – 3,0 Гц), т.е. медленные волны, то активируются анаболические (защитно-приспособительные) реакции организма. С позиции психофизиологического «нервизма», если регистрируется α-ритм (7 – 13 Гц) и  β-ритм (14 – 30 Гц), т.е. быстрые волны, то активируются катаболические (когнитивно-познавательные) реакции (табл. № 7).

pic_7.jpg

Таблица № 7. Структура ЭЭГ

Именно биоэлектрическая активность (генерация) ствола мозга (средний мозг, продолговатый мозг и мозжечок) и промежуточного мозга (таламус, гипоталамус и гипофиз) у новорожденного влияет на его рост (морфогенез). Любая мама знает, чем больше ребенок спит, тем больше он растет.  В настоящее время имеются данные о взаимосвязи секреции различных гормонов и циклом сон-бодрствование (торможение-возбуждение). Секреция некоторых гормонов связана с собственно циркадной ритмикой и оказывает влияние на процесс сна как таковой, однако существует ряд гормонов, секреция которых непосредственно с ним коррелирует. Наиболее яркая зависимость между секрецией и сном обнаружена для соматотропного гормона (СТГ). Показано, что СТГ секретируется в основном в фазе дельта-сна или ФБС (Tokahaski et al., 1968; Sassin et al., 1969). Концентрация СТГ в плазме при бодрствовании низка, хотя может отмечаться повышение секреции после еды или физической нагрузки. В ФМС секреция СТГ достигает максимума (Quable, 1966). При нарушениях сна отмечается и нарушение секреции СТГ (Clark, 1979). После проведения во время бодрствования физических упражнений секреция СТГ во время сна возрастает (Adamson, 1974), при этом возрастает и продолжительность дельта-сна в общей структуре сна. Таким образом, по мере углубления сна наблюдаются не только замедление волн на ЭЭГ, но самое главное нарастание амплитуды до 250 мкВ и выше. Возникновение стадии сна с быстрыми движениями глаз (БДГ-сон или парадоксальный сон) связано с работой регуляторного механизма на уровне моста мозга (варолиева моста) (Вейн А.М. и др., 1989). Таким образом, длительная фаза процесса торможения больших полушарий (временная электродинамическая деафферентация) приводит к восстановлению функциональной активности систем мозга, усилению синаптических процессов, увеличению протеинов и ионов, что находится в соответствии с гипотезой Освальда (1976) о «синтетической функции быстрого сна». Эта гипотеза подтверждается также обнаружением того факта, что антибиотики широкого спектра действия, подавляющие протеиновый синтез, вызывают также подавление ФБС.

В научной литературе детально рассмотрены типовые биофизические и биохимические аспекты повреждения клетки (А.Ш.Зайчик, Л.П.Чурилов, 2005; В.Ю.Шанин, 2002). Акцент, правда, делается на гуморальном направлении, так как электрофизиологическое направление методологически сложно. Эти процессы сигнализации (ЭДС) не видны, они не ощутимы для исследователя. Однако круг специалистов, внимание которых магически приковывает человек и его мозг, все более расширяется. Это обусловлено не только притягательным таинством его устройства, но все более осознаваемой очевидностью общеприродной универсальности процессов саморегуляции.  По словам Френсиса Крика, физика по специальности, открывшего совместно с Дж.Уотсоном (Нобелевские лауреаты 1956 г.) структуру ДНК: «Нет области науки более жизненно важной для человека, чем исследование его собственного мозга. От неё зависит все наше представление о Вселенной. …если в исследовании головного мозга действительно произойдет прорыв, то, вероятно, это будет на уровне общего управления системой. Если бы система была такой хаотичной, какой она иногда кажется, мы не могли бы выполнять удовлетворительно даже самые простые задачи. Если взять возможный, хотя и маловероятный, пример, то мощным прорывом явилось бы открытие, что работа мозга производится фазически, каким-то периодическим часовым механизмом, подобно компьютеру».



Количество просмотров: 1135 Прорыв в управлении повреждённым мозгом
Опубликовано: 27.08.2014 20:32:41
Изменено: 28.01.2015 04:12:20
Первый просмотр: 13.09.2014 11:02:49
Крайний просмотр: 12.12.2017 23:45:08

Короткая ссылка: http://мышляев.рф/~ohAxO
Предыдущая статья | Следующая статья

Возврат к списку статей

  (Голосов: 7, Рейтинг: 3.66)


Материалы по теме «Авторские статьи»



Нашли ошибку в тексте? Выделите ее, нажмите Ctrl+Enter. Мы сделаем сайт лучше!


+7 (831) 293-42-32
8 800 550 35 40 (звонок бесплатный)