Сообщество посвящённых Центр комплементарной медицины Татьяны Чернецкой. На что способен наш мозг или скрытые возможности человеческого мозга

Можно ли "перевоспитать" нервные клетки?
Одно из самых современных направлений в работе института - стереотаксис. Это медицинская технология, обеспечивающая возможность малотравматичного, щадящего, прицельного доступа к глубоким структурам головного мозга и дозированное воздействие на них. Это нейрохирургия будущего. Вместо "открытых" нейрохирургических вмешательств, когда, чтобы достичь мозга, делают большую трепанацию, предлагаются малотравматичные, щадящие воздействия на головной мозг.

В развитых странах, прежде всего в США, клинический стереотаксис занял достойное место в нейрохирургии. В США в этой сфере сегодня работают около 300 нейрохирургов - членов Американского стереотаксического общества. Основа стереотаксиса - математика и точные приборы, обеспечивающие прицельное погружение в мозг тонких инструментов. Они позволяют "заглянуть" в мозг живого человека. При этом используется позитронно-эмиссионная томография, магниторезонансная томография, компьютерная рентгеновская томография. "Стереотаксис - мерило методической зрелости нейрохирургии" - мнение ныне покойного нейрохирурга Л. В. Абракова. Для стереотаксического метода лечения очень важно знание роли отдельных "точек" в мозге человека, понимание их взаимодействия, знание того, где и что именно нужно изменить в мозге для лечения той или иной болезни.

В институте существует лаборатория стереотаксических методов, которой руководит доктор медицинских наук, лауреат Государственной премии СССР А. Д. Аничков. По существу, это ведущий стереотаксический центр России. Здесь родилось самое современное направление - компьютерный стереотакcис с программно-математическим обеспечением, которое осуществляется на электронной вычислительной машине. До наших разработок стереотаксические расчеты проводились нейрохирургами вручную во время операции, сейчас же у нас разработаны десятки стереотаксических приборов; некоторые прошли клиническую апробацию и способны решать самые сложные задачи. Совместно с коллегами из ЦНИИ "Электроприбор" создана и впервые в России серийно выпускается компьютеризированная стереотаксическая система, которая по ряду основных показателей превосходит аналогичные зарубежные образцы. Как выразился неизвестный автор, "наконец, робкие лучи цивилизации осветили наши темные пещеры".

В нашем институте стереотаксис применяется при лечении больных, страдающих двигательными нарушениями (паркинсонизмом, болезнью Паркинсона, хореей Гентингтона и другими), эпилепсией, неукротимыми болями (в частности, фантомно-болевым синдромом), некоторыми психическими нарушениями. Кроме того, стереотаксис используется для уточнения диагноза и лечения некоторых опухолей головного мозга, для лечения гематом, абсцессов, кист мозга. Стереотаксические вмешательства (как и все остальные нейрохирургические вмешательства) предлагаются больному только в том случае, если исчерпаны все возможности медикаментозного лечения и само заболевание угрожает здоровью пациента или лишает его трудоспособности, делает асоциальным. Все операции производятся только при согласии больного и его родственников, после консилиума специалистов разного профиля.

Существуют два вида стереотаксиса. Первый, нефункциональный, применяется тогда, когда в глубине мозга имеется какое-то органическое поражение, например опухоль. Если ее удалять с помощью обычной техники, придется затронуть здоровые, выполняющие важные функции структуры мозга и больному случайно может быть нанесен вред, иногда даже несовместимый с жизнью. Предположим, что опухоль хорошо видна с помощью магниторезонансного и позитронно-эмиссионного томографов. Тогда можно рассчитать ее координаты и ввести с помощью малотравматичного тонкого щупа радиоактивные вещества, которые выжгут опухоль и за короткое время распадутся. Повреждения при проходе сквозь мозговую ткань минимальны, а опухоль будет уничтожена. Мы провели уже несколько таких операций, бывшие пациенты живут до сих пор, хотя при традиционных методах лечения у них не было никакой надежды.

Суть этого метода в том, что мы устраняем "дефект", который четко видим. Главная задача - решить, как до него добраться, какой путь выбрать, чтобы не задеть важные зоны, какой метод устранения "дефекта" выбрать.

Принципиально другая ситуация при "функциональном" стереотаксисе, который тоже применяется при лечении психических заболеваний. Причина болезни часто заключается в том, что одна маленькая группа нервных клеток или несколько таких групп работают неправильно. Они либо не выделяют необходимые вещества, либо выделяют их слишком много. Клетки могут быть патологически возбуждены, и тогда стимулируют "нехорошую" активность других, здоровых клеток. Эти "сбившиеся с пути" клетки надо найти и либо уничтожить, либо изолировать, либо "перевоспитать" с помощью электростимуляции. В такой ситуации нельзя "увидеть" пораженный участок. Мы должны его вычислить чисто теоретически, как астрономы вычислили орбиту Нептуна.

Именно здесь для нас особенно важны фундаментальные знания о принципах работы мозга, о взаимодействии его участков, о функциональной роли каждого участка мозга. Мы используем результаты стереотаксической неврологии - нового направления, разработанного в институте покойным профессором В. М. Смирновым. Стереотаксическая неврология - это "высший пилотаж", однако именно на этом пути нужно искать возможность лечения многих тяжелых заболеваний, в том числе и психических.

Результаты наших исследований и данные других лабораторий указывают на то, что практически любая, даже очень сложная психическая деятельность мозга обеспечивается распределенной в пространстве и изменчивой во времени системой, состоящей из звеньев различной степени жесткости. Понятно, что вмешиваться в работу такой системы очень трудно. Тем не менее сейчас мы это умеем: например, можем создать новый центр речи взамен разрушенного при травме.

При этом происходит своеобразное "перевоспитание" нервных клеток. Дело в том, что существуют нервные клетки, которые от рождения готовы к своей работе, но есть и другие, которые "воспитываются" в процессе развития человека . Научаясь выполнять одни задачи, они забывают другие, но не навсегда. Даже пройдя "специализацию", они в принципе способны взять на себя выполнение каких-то других задач, могут работать и по-другому. Поэтому можно попытаться заставить их взять на себя работу утраченных нервных клеток, заменить их.

Нейроны мозга работают как команда корабля: один хорошо умеет вести судно по курсу, другой - стрелять, третий - готовить пищу. Но ведь и стрелка можно научить готовить борщ, а кока - наводить орудие. Нужно только объяснить им, как это делается. В принципе это естественный механизм: если травма мозга произошла у ребенка, у него нервные клетки самопроизвольно "переучиваются". У взрослых же для "переучивания" клеток нужно применять специальные методы.

Этим и занимаются исследователи - пытаются стимулировать одни нервные клетки выполнять работу других, которые уже нельзя восстановить. В этом направлении уже получены хорошие результаты: например, некоторых пациентов с нарушением области Брока, отвечающей за формирование речи, удалось обучить говорить заново.

Другой пример - лечебное воздействие психохирургических операций, направленных на "выключение" структур области мозга, называемой лимбической системой. При разных болезнях в разных зонах мозга возникает поток патологических импульсов, которые циркулируют по нервным путям . Эти импульсы появляются в результате повышенной активности зон мозга, и такой механизм приводит к целому ряду хронических заболеваний нервной системы, таких, как паркинсонизм, эпилепсия, навязчивые состояния. Пути, по которым проходит циркуляция патологических импульсов, надо найти и максимально щадяще "выключить".

В последние годы проведены многие сотни (особенно в США) стереотаксических психохирургических вмешательств для лечения больных, страдающих некоторыми психическими нарушениями (прежде всего, навязчивыми состояниями), у которых оказались неэффективными нехирургические методы лечения. По мнению некоторых наркологов, наркоманию тоже можно рассматривать как разновидность такого рода расстройства, поэтому в случае неэффективности медикаментозного лечения может быть рекомендовано стереотаксическое вмешательство.

Детектор ошибок
Очень важное направление работы института - исследование высших функций мозга: внимания, памяти, мышления, речи, эмоций. Этими проблемами занимаются несколько лабораторий, в том числе та, которой руковожу я, лаборатория академика Н. П. Бехтеревой, лаборатория доктора биологических наук Ю. Д. Кропотова.

Присущие только человеку функции мозга исследуются с помощью различных подходов: используется "обычная" электроэнцефалограмма, но на новом уровне картирования мозга, изучение вызванных потенциалов, регистрация этих процессов совместно с импульсной активностью нейронов при непосредственном контакте с мозговой тканью - для этого применяются имплантированные электроды и техника позитронно-эмиссионной томографии.

Работы академика Н. П. Бехтеревой в этой области достаточно широко освещались в научной и научно-популярной печати. Она начала планомерное исследование психических процессов в мозге еще тогда, когда большинство ученых считали это практически непознаваемым, делом далекого будущего. Как хорошо, что хотя бы в науке истина не зависит от позиции большинства. Многие из тех, кто отрицал возможность таких исследований, теперь считают их приоритетными.

В рамках этой статьи можно упомянуть только о самых интересных результатах, например о детекторе ошибок. Каждый из нас сталкивался с его работой. Представьте, что вы вышли из дому и уже на улице вас начинает терзать странное чувство - что-то не так. Вы возвращаетесь - так и есть, забыли выключить свет в ванной. То есть, вы забыли выполнить обычное, стереотипное действие - щелкнуть выключателем, и этот пропуск автоматически включил контрольный механизм в мозге. Этот механизм в середине шестидесятых был открыт Н. П. Бехтеревой и ее сотрудниками. Несмотря на то, что результаты были опубликованы в научных журналах, в том числе и зарубежных, сейчас они "переоткрыты" на Западе людьми, знающими работы наших ученых, но не гнушающимися прямым заимствованием у них. Исчезновение великой державы привело и к тому, что в науке стало больше случаев прямого плагиата.

Кто отвечает за грамматику?
Очень важное направление работы - так называемое микрокартирование мозга. В наших совместных исследованиях обнаружены даже такие механизмы, как детектор грамматической правильности осмысленной фразы. Например, "голубая лента" и "голубой лента". Смысл понятен в обоих случаях. Но есть одна "маленькая, но гордая" группа нейронов, которая "взвивается", когда грамматика нарушена, и сигнализирует об этом мозгу. Зачем это нужно? Вероятно, затем, что понимание речи часто идет в первую очередь за счет анализа грамматики (вспомним "глокую куздру" академика Щербы). Если с грамматикой что-то не так, поступает сигнал - надо проводить добавочный анализ.

Найдены микроучастки мозга, которые отвечают за счет, за различение конкретных и абстрактных слов. Показаны различия в работе нейронов при восприятии слова родного языка (чашка), квазислова родного языка (чохна) и слова иностранного (вахт - время по-азербайджански).

В этой деятельности по-разному участвуют нейроны коры и глубоких структур мозга. В глубоких структурах в основном наблюдается увеличение частоты электрических разрядов, не очень "привязанное" к какой-то определенной зоне. Эти нейроны как бы любую задачу решают всем миром. Совершенно другая картина в коре головного мозга. Один нейрон словно говорит: "А ну-ка, ребята, помолчите, это мое дело, и я буду выполнять его сам". И действительно, у всех нейронов, кроме некоторых, понижается частота импульсации, а у "избранников" повышается.

Благодаря технике позитронно-эмиссионной томографии (или сокращенно ПЭТ) стало возможно детальное изучение одновременно всех областей мозга, отвечающих за сложные "человеческие" функции. Суть метода состоит в том, что малое количество изотопа вводят в вещество, участвующее в химических превращениях внутри клеток мозга, а затем наблюдают, как меняется распределение этого вещества в интересующей нас области мозга. Если к этой области усиливается приток глюкозы с радиоактивной меткой - значит, увеличился обмен веществ, что говорит об усиленной работе нервных клеток на этом участке мозга.

А теперь представьте, что человек выполняет какое-то сложное задание, требующее от него знания правил орфографии или логического мышления. При этом у него наиболее активно работают нервные клетки в области мозга, "ответственной" именно за эти навыки. Усиление работы нервных клеток можно зарегистрировать с помощью ПЭТ по увеличению кровотока в активизированной зоне. Таким образом удалось определить, какие области мозга "отвечают" за синтаксис, орфографию, смысл речи и за решение других задач. Например, известны зоны, которые активизируются при предъявлении слов, неважно, надо их читать или нет. Есть и зоны, которые активизируются, чтобы "ничего не делать", когда, например, человек слушает рассказ, но не слышит его, следя за чем-то другим.

Что такое внимание?

Не менее важно понять, как "работает" внимание у человека. Этой проблемой в нашем институте занимается и моя лаборатория, и лаборатория Ю. Д. Кропотова. Исследования ведутся совместно с коллективом ученых под руководством финского профессора Р. Наатанена, который открыл так называемый механизм непроизвольного внимания . Чтобы понять, о чем идет речь, представьте ситуацию: охотник крадется по лесу, выслеживая добычу. Но он и сам является добычей для хищного зверя, которого не замечает, потому что настроен только на поиск оленя или зайца. И вдруг случайный треск в кустах, может быть, и не очень заметный на фоне птичьего щебета и шума ручья, мгновенно переключает его внимание, подает сигнал: "Рядом опасность". Механизм непроизвольного внимания сформировался у человека в глубокой древности, как охранный механизм, но работает и сейчас: например, водитель ведет машину, слушает радио, слышит крики детей, играющих на улице, воспринимает все звуки окружающего мира, внимание его рассеянно, и вдруг тихий стук мотора мгновенно переключает его внимание на машину - он осознает, что с двигателем что-то не в порядке (кстати, это явление похоже на детектор ошибок).

Такой переключатель внимания работает у каждого человека. Мы обнаружили зоны, которые активизируются на ПЭТ при работе этого механизма, а Ю. Д. Кропотов исследовал его с помощью метода имплантированных электродов.
Иногда в самой сложной научной работе бывают смешные эпизоды. Так было, когда мы в спешке закончили эту работу перед очень важным и престижным симпозиумом. Ю. Д. Кропотов и я поехали на симпозиум делать доклады, и только там с удивлением и "чувством глубокого удовлетворения" неожиданно выяснили, что активизация нейронов происходит в одних и тех же зонах. Да, иногда двоим сидящим рядом надо поехать в другую страну, чтобы поговорить.

Если механизмы непроизвольного внимания нарушаются, то можно говорить о болезни. В лаборатории Кропотова изучают детей с так называемым дефицитом внимания и гиперактивностью. Это трудные дети, чаще мальчики, которые не могут сосредоточиться на уроке, их часто ругают дома и в школе, а на самом деле их нужно лечить, потому что у них нарушены некоторые определенные механизмы работы мозга. Еще недавно это явление не рассматривалось как болезнь и лучшим методом борьбы с ним считались "силовые" методы. Мы сейчас можем не только определить это заболевание, но и предложить методы лечения детей с дефицитом внимания.
Однако хочется огорчить некоторых молодых читателей. Далеко не каждая шалость связана с этим заболеванием, и тогда... "силовые" методы оправданы.

Кроме непроизвольного внимания есть еще и селективное . Это так называемое "внимание на приеме", когда все вокруг говорят разом, а вы следите только за собеседником, не обращая внимания на неинтересную вам болтовню соседа справа. Во время эксперимента испытуемому рассказывают истории: в одно ухо - одну, в другое - другую. Мы следим за реакцией на историю то в правом ухе, то в левом и видим на экране, как радикально меняется активизация областей мозга. При этом активизация нервных клеток на историю в правом ухе значительно меньше - потому, что большинство людей берут телефонную трубку в правую руку и прикладывают ее к правому уху. Им следить за историей в правом ухе проще, нужно меньше напрягаться, мозг возбуждается меньше.

Тайны мозга еще ждут своего часа

Мы часто забываем очевидное: человек - это не только мозг, но еще и тело. Нельзя понять работу мозга, не рассматривая все богатство взаимодействия мозговых систем с различными системами организма. Иногда это очевидно - например, выброс в кровь адреналина заставляет мозг перейти на новый режим работы. В здоровом теле - здоровый дух - это именно о взаимодействии тела и мозга. Однако далеко не все здесь понятно. Изучение этого взаимодействия еще ждет своих исследователей.

Сегодня можно сказать, что мы хорошо представляем, как работает одна нервная клетка. Многие белые пятна исчезли и на карте мозга, определены области, отвечающие за психические функции. Но между клеткой и областью мозга находится еще один, очень важный уровень - совокупность нервных клеток, ансамбль нейронов. Здесь пока еще много неясного. С помощью ПЭТ мы можем проследить, какие области мозга "включаются" при выполнении тех или иных задач, а вот что происходит внутри этих областей, какие сигналы посылают друг другу нервные клетки, в какой последовательности, как они взаимодействуют между собой - об этом мы пока знаем мало. Хотя определенный прогресс есть и в этом направлении.

Раньше считали, что мозг поделен на четко разграниченные участки, каждый из которых "отвечает" за свою функцию: это зона сгибания мизинца, а это зона любви к родителям. Эти выводы основывались на простых наблюдениях: если данный участок поврежден, то и функция его нарушена. Со временем стало ясно, что все более сложно: нейроны внутри разных зон взаимодействуют между собой весьма сложным путем и нельзя осуществлять везде четкую "привязку" функции к области мозга в том, что касается обеспечения высших функций. Можно только сказать, что эта область имеет отношение к речи, к памяти, к эмоциям. А сказать, что этот нейронный ансамбль мозга (не кусочек, а широко раскинутая сеть) и только он отвечает за восприятие букв, а этот - слов и предложений, пока нельзя. Это задача будущего.

Работа мозга по обеспечению высших видов психической деятельности похожа на вспышку салюта: мы видим сначала множество огней, а потом они начинают гаснуть и снова загораться, перемигиваясь между собою, какие-то кусочки остаются темными, другие вспыхивают. Также и сигнал возбуждения посылается в определенную область мозга, но деятельность нервных клеток внутри нее подчиняется своим особым ритмам, своей иерархии. В связи с этими особенностями разрушение одних нервных клеток может оказаться невосполнимой потерей для мозга, а другие вполне могут заменить соседние "переучившиеся" нейроны. Каждый нейрон может рассматриваться только внутри всего скопления нервных клеток. По-моему, сейчас основная задача - расшифровка нервного кода, то есть понимание того, как конкретно обеспечиваются высшие функции мозга. Скорее всего, это можно будет сделать через исследование взаимодействия элементов мозга, через понимание того, как отдельные нейроны объединяются в структуру, а структура - в систему и в целостный мозг. Это главная задача следующего века. Хотя кое-что еще осталось и на долю двадцатого.

Нейробиология - наука, изучающая устройство, функционирование, развитие, генетику, биохимию, физиологию и патологию нервной системы. Изучение поведения является также разделом нейробиологии.

За рубежом, а в последние 5-6 лет также и в России всё чаще используется альтернативный термин «нейронаука» (neuroscience), в основном в связи с тем, что нейробиология всё сильнее проникает в сферы психологии и другие науки. В результате возникли прикладные нейронауки. Тем не менее, в России большинство представителей нейронауки - по-прежнему выпускники биологических факультетов.

Изучение человеческого мозга является междисциплинарной наукой и включает в себя много уровней изучения, от молекулярного до клеточного уровня (отдельные нейроны), от уровня относительно небольших объединений нейронов, до больших систем, таких как кора головного мозга или мозжечок, и на самом высоком уровне нервная система в целом.

Темами нейробиологии являются:

• деятельность нейротрансмитеров в синапсах;
• как гены способствуют развитию нервной системы в зародыше и в течение жизни;
• деятельность относительно простых структур нервной системы;
• структура и функционирование сложных нервных цепей - восприятие, память, речь.

Мозг революции

Для наук XXI века исследования мозга и природы разума будут играть такую же объединяющую роль, какую сыграло для наук прошлого века изучение генов и наследственности. За нейрокогнитивными технологиями будущее, утверждают многие известные учёные. Однако шестая технологическая революция, с которой они связаны, уже подступает…

Нейробиология займёт главное место среди наук XXI века, заявил на Научной сессии МИФИ-2009 (26-30 января, Москва) заведующий лабораторией нейробиологии памяти Научно-исследовательского института нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН, член-корреспондент РАН и РАМН Константин Анохин. В своём докладе он представил обзор наиболее заметных исследований мозга.

Последнее десятилетие прошлого века было объявлено конгрессом США и Евросоюзом декадой исследования мозга. Фонд Кавли, названный в честь норвежского физика и промышленника, учредил премию, которая вручается за достижения в трёх ведущих научных областях: астрофизике, нанонауках и науках о мозге.

Представители фонда полагают, что в отмеченных областях науки произойдут наиболее крупные открытия XXI века. Данная премия в некоторой степени сопоставима с Нобелевской - как по размеру (составляет миллион евро), так и по значимости. Награды первым лауреатам вручал норвежский король летом 2008 года.

Немецкий физик Кристоф Кох, один из ведущих специалистов в области нейробиологии сознания, как-то сказал, что мы живём в уникальный период истории науки, когда реальностью становятся технологии, позволяющие выяснить, как деятельность объективного мозга приводит к появлению субъективного разума.

Долгое время мозг изучали как обычный орган, а то, как он генерирует мысли и регулирует поведение, не было объектом серьёзных исследований. Сейчас данное направление становится центральной линией для работающих в этой области учёных. Более того, любые исследования когнитивных процессов рассматриваются через изучение принципов работы мозга.

Нейрокогнитивные технологии неслучайно называют технологиями будущего. Понимание принципов работы мозга приведёт к следующей научно-технологической революции, утверждают многие видные учёные. А некоторые эксперты связывают с ними шестую волну технологического развития, которая начнётся с 2010 года и завершится в 2060-м.

Прогнозы учёных были положены в основу известного отчёта о конвергентных технологиях NBIC, подготовленного несколько лет назад Национальным научным фондом США и американским министерством экономики. В отчёте говорится, что из четырёх областей (N - нано, B - био, I - инфо и C - когно) когнитивные технологии являются наименее зрелой, но при этом самой многообещающей сферой: их развитие может иметь наиболее заметные последствия для общества в целом.

Ещё в 1998 году, до появления американского отчёта, Михаил Ковальчук предложил собственную идеологию объединения тех же четырёх областей знания. Так что Россия в этом направлении не отстаёт от Запада. Сейчас в возглавляемом им Курчатовском институте организуется Центр конвергентных технологий, где когнитивные исследования будут развиваться в тесном взаимодействии с работами в области клеточной и молекулярной биологии, биотехнологии, физики, химии, нано- и информационных технологий.

Мы живём в уникальный период истории науки, когда реальностью становятся технологии, позволяющие выяснить, как деятельность объективного мозга приводит к появлению субъективного разума.

«Для наук XXI века изучение мозга и разума будет играть такую же объединяющую роль, какую сыграло для наук прошлого века изучение генов и наследственности, - подчеркнул в своём выступлении Константин Анохин. - Расшифровка ДНК связала большое количество дисциплин: микробиологию, иммунологию, биологию развития, нейробиологию.

Ожидается, что исследование мозга также объединит многие науки, в том числе социальные и общественные, а кроме того послужит цементирующим фактором для создания новых технологий».

К наиболее перспективным направлениям исследований в области изучения мозга, по мнению Константина Анохина, относятся: нейробиология памяти, нейробиология интеллекта и нейробиология сознания. О памяти

В изучении процессов памяти был достигнут большой прогресс. Выявление механизма, благодаря которому клетки способны надолго запоминать информацию, стало основой для разработки различных методов и препаратов, используемых для регуляции памяти.

Вместо психотропных веществ, которые влияют на процессы передачи нервных импульсов и в той или иной степени способны изменять восприятие, эмоции, поведение человека, учёные начали создавать ноотропные лекарства, которые оказывают избирательное действие на внутриклеточные механизмы запоминания информации.

Таким образом данные препараты могут служить мягкими модуляторами процессов запоминания. Многие учёные придерживаются того мнения, что в перспективе препараты, специфически улучшающие свойства памяти, станут применять не только больные с нарушенной памятью, но и люди разных возрастных категорий с ослабевающей памятью.

«Крупнейшие нейробиологи мира прогнозируют, что через несколько лет таблетки для стимуляции памяти могут оказаться такими же привычными для здоровых людей, как витамины», - отметил Константин Анохин.

В разработке ноотропных лекарств Россия занимает сильные позиции в мире. Так, осенью 2008 года отечественный препарат «Димебон» был продан зарубежной компании за 750 миллионов долларов.

Ещё одно направление нейробиологии памяти связано с разработкой нейрочипов, имплантируемых в головной мозг. Это может показаться фантастикой, но уже сейчас проводятся серьёзные исследования. Например, группа Теодора Бергера, известного нейробиолога из Университета Южной Калифорнии, занимается созданием электронного гиппокампа для замены повреждённого.

Как известно, гиппокамп отвечает за перекодировку информации из краткосрочной памяти в долговременную. Предполагается, что такой микрочип, внедрённый в мозг, сможет выполнять те же функции. Авторы планируют в следующем году имплантировать чип в мозг крысы, через два года - обезьяны, а к 2015 году - и в мозг человека.

Об интеллекте.

Учёные, которые занимаются нейробиологией интеллекта, исходят из того, что по эффективности мозг превосходит ныне существующие адаптивные искусственные системы: по разным подсчётам, в миллион или миллиард раз. Правда, по формальным показателям, количество вычислений, которые производит современный компьютер, уже приближается к количеству «вычислений» в мозге.

В настоящее время учёные пытаются применить принципы работы нервной системы для адаптивного управления в искусственных устройствах. Один из ведущих исследователей в данной области, американец Стив Поттер, попробовал несколько лет назад создать нейрогибридный интеллект. Он сделал робот, который управляется не набором микросхем и с помощью программного обеспечения, а несколькими тысячами нейронов, взятых из крысиного мозга.

Для управления роботом Поттер использовал микроэлектронные подложки в виде пластин с энным количеством электродов. На каждой такой подложке он выращивал культуру нервных клеток, из которых далее образовывалась сеть. В ходе экспериментов оказалось, что в создаваемых условиях клеточные культуры проявляют свойства самоорганизации.

«Поттеру удалось добиться, чтобы эти культуры жили около двух лет, - пояснил Константин Анохин. - Но такие гибридные устройства не могут полностью заменить искусственный интеллект. Поэтому учёные пытаются определить, как работает реальная нервная сеть, чтобы симулировать её деятельность в искусственных условиях».

Один из лидеров в этом направлении - компания IBM. Её специалисты совместно с учёными из Института мозга и разума Швейцарской высшей политехнической школы (Лозанна) проводят исследования по симуляции коры головного мозга на суперкомпьютере.

В ноябре 2008 года компания начала проект по разработке новых принципов вычислений, основанных на принципах работы нервной системы. Выходя на этот уровень моделирования искусственного интеллекта и создания вычислительных систем новейшего поколения, авторы полагаются на успехи в нейро- и нанонауках, а также на развитие суперкомпьютеров.

Проект компании IBM позиционируется как разработка принципиально новой компьютерной архитектуры, которая через год-два будет сопоставима по своим возможностям с интеллектом крысы.

О сознании.

Нейробиология сознания - для учёных самая сложная, гроссмейстерская задача, отметил Константин Анохин. В практической плоскости целью таких исследований является создание прямых нейронных «мозгомашинных» и «мозгокомпьютерных» интерфейсов.

В своей работе учёные опираются на феномен специализации клеток мозга, суть которого в том, что даже рядом расположенные мозговые клетки могут иметь совершенно разную связь с когнитивными аспектами поведения.
Описал этот феномен российский учёный Вячеслав Швырков в 1970-е годы, а позднее американские нейрофизиологи и нейрохирурги во главе с Уильямом Фреем доказали его экспериментально.

У пациентов, страдающих эпилепсией, которым в терапевтических целях в мозг были имплантированы микроэлектроды, регистрировали работу отдельных нервных клеток. Когда им показывали сотни разных фотографий, выяснилось, что в передней области гипоталамуса клетки очень специализированы. Например, у одного пациента наблюдалась активация определённого нейрона в момент узнавания изображения актрисы Холли Берри.

Причём пациенту предъявлялись её снимки в той или иной одежде, в различных ролях, карикатуры и даже кадр, на котором была просто надпись «Холли Берри» на экране компьютера. При взгляде ни на чьи другие фотографии данный конкретный нейрон не реагировал. При этом соседний с ним нейрон у того же пациента активизировался только на образ матери Терезы.

Для объяснения принципов организации сознания нельзя использовать какие-то усредняющие сигналы. Если бы учёные умели быстро и эффективно определять «специализацию» клеток мозга и могли управлять ими, то получили бы ключ к исследованию субъективных процессов в сознании человека.

Подобные исследования, по мнению Константина Анохина, свидетельствуют о том, что для объяснения принципов организации сознания нельзя использовать какие-то усредняющие сигналы. Если бы учёные умели быстро и эффективно определять «специализацию» клеток мозга и могли управлять ими, то получили бы ключ к исследованию субъективных процессов в сознании человека. «Такие технологии постепенно развиваются и за ними определённо будущее», - отметил г-н Анохин.

Наибольшую известность в области разработки «мозгомашинных» интерфейсов получил эксперимент американского нейробиолога Мигеля Николелиса. Внедряя в мозг обезьяны несколько электродов, учёный добился поразительной синхронизации движения настоящей руки животного и её роботизированного аналога. Стоило мартышке сжать в своей руке игрушку, как рука робота в точности повторяла её жест.

В мозг человека электрод, выполняющий аналогичную функцию, вживили в 2005 году. Это сделала группа учёных во главе с Джоном Донахью, известным физиологом из Университета Брауна (США) и основателем компании Cyberkinetics. Пациенту, парализованному после инсульта, прямо в мозг ввели микроэлектроды, при помощи которых компьютер измерял электрические импульсы его мозга и преобразовывал их в команды для управления курсором.

Больной представлял, что двигает правой или левой рукой, и курсор на экране монитора перемещался в ту или иную сторону. Функциональность устройства навела учёных на мысль попробовать изготовить механические протезы, управляемые мозгом посредством вживлённых в него электродов.

Дальнейшие исследования в этом направлении связаны с достижением большей точности в регистрации деятельности нервных клеток. Решение данной задачи, в свою очередь, напрямую зависит от развития новых технологий, в первую очередь в области нано. В частности, отметил Константин Анохин, сейчас разрабатываются «специальные наноэлектроды, которые способны существовать в нервной системе несколько лет без потери эффективности сигнала».

Научно-техническая революция предъявляет все более сложные требования к биологической природе человека. Огромные скорости, резкая смена климатических условий и поясов времени входят в жизнь многих людей. Существенно изменились требования к быстроте реакций и их точности во многих областях производственной деятельности. Современная техника привела к значительному усложнению многих выполняемых работником операций и т. д.

Жизнь требует от людей все большего нервного напряжения. Возрастает,число нервных заболеваний. Расстройство нервной деятельности может глубоко отразиться на состоянии внутренних органов. Ведь, согласно учению крупнейшего физиолога нашего века И. П. Павлова, центральная нервная система держит под контролем все стороны деятельности организма. В связи с этим на первый план выдвинулась проблема изучения физиологии мозга человека, принципов и механизмов, обеспечивающих его огромные резервы и надежность. Изучение работы головного мозга базируется на исследованиях медицины, биологии, нейрофизиологии, психологии, педагогики и т. д.

Каковы главные задачи нейрофизиологии - науки о мозге?

"Она должна, - говорит академик, секретарь отделения физиологии АН СССР П. Г. Костюк, - ответить на вопросы: каким образом мозг отражает окружающую действительность, создает внутри нас ее модели и образы,"как мозг управляет организмом, регулирует его действия, приводя их в соответствие с постоянно меняющейся действительностью?

Методологический путь познания функций мозга один - аналитическое выделение отдельных процессов и их синтез. Попытки абсолютизировать какую-либо сторону работы мозга, придать ей самодовлеющее значение могут вести только к задержкам в развитии науки.

Успехи в изучении той или иной стороны деятельности мозга в значительной мере зависят от экспериментальных возможностей. И. П. Павлов мог лишь мечтать, как он сам говорил, о "настоящей теории всех нервных явлений, которую даст нам только изучение физико-химического процесса, протекающего в нервной ткани".

Последние годы стали временем необычайного прогресса в разработке теории нервных процессов. Пожалуй, нет такого открытия в физике, химии, технике, которое за последние 20 лет не нашло бы применения в физиологических лабораториях".

Как показали исследования последних лет, в головном мозгу человека, по существу, заключено два мозга- каждое из больших полушарий обладает собственными, независимыми от другого функциями. Вспомним, что еще И. П. Павлов пришел к выводу, что в принципе всех людей можно разделить на два типа - на художников и мыслителей. Недавно стало известно, что левое полушарие - база логического, абстрактного мышления, а правое - база конкретного, образного. От того, какое из полушарий наиболее развито у человека, зависят его индивидуальность, особенности его восприятия. Будучи связаны между собой нервными волокнами, полушария действуют согласованно.

Сейчас в речи человека различают два канала связи: словесный, чисто человеческий, эволюционно молодой левополушарный и просодический, общий с животными, более древний правополушарный. Эмоциональные реакции связаны с деятельностью глубоких отделов мозга - подкорковых ядер. Полушария мозга оказывают лишь регулирующее влияние на эти ядра, причем правое ведает отрицательными эмоциями, левое - положительными. Но каким образом анатомически и функционально симметричный мозг животных превратился в функционально асимметричный мозг человека? На этот вопрос щка однозначного ответа наука не дает.

Нервная клетка, или нейрон, - самая мелкая активная единица мозга. Человеческий мозг насчитывает примерно 14 млрд. нейронов. Каждая из нервных клеток имеет до 10 тыс. прямых связей с другими нейронами. Подавляющее большинство нейронов находится как бы в скрытом резерве мозга. Ученые стремятся отыскать ключи к активизации этих, резервов. Так, в Ленинградском научно-исследовательском институте экспериментальной медицины АМН СССР созданы карты мозга. В широких клинических масштабах успешно проходит разработанное в этом научном учреждении лечение методом электростимуляции таких сложных заболеваний, как эпилепсии, паркинсонизм, неврозы.

В последние годы в институте приступили к изучению нейрофизиологического кода психических явлений. Слова, услышанные человеком, по мнению члена-корреспондента АН СССР, академика АМН СССР Н. П. Бехтеревой, вызывают перестройку активности нервных клеток двух основных типов. Первый - это отражение звуковых характеристик слова, акустический код, который направляется в долгосрочную память, и мозг как бы узнает слово, второй - преобразование его в электрический сигнал (смысловой код). В 1971 г. советские ученые заявили о том, что в мозгу человека обнаружен акустический код.

"Разработка проблем физиологии чувств,- рассказывает академик В. Н. Черниговский, - позволит создать приборы и аппараты, расширяющие естественную разрешающую способность наших органов чувств, поможет усилить и усовершенствовать ее. Решение проблем памяти даст в руки человека не только средства борьбы с ее нарушениями, но и способы управления ею. С помощью современной техники, особенно электронной, можно добиться обучения нашей центральной нервной системы работе в новом, более рациональном режиме. Это твердо установленный факт. В идеале можно ожидать, что целый ряд заболеваний центральной нервной системы можно будет ликвидировать без применения лекарств, путем использования огромных резервов нашего мозга".

Идет кропотливое накопление информации, которое делает все более перспективным дальнейшее наступление на тайны мозга. На это нацеливают ученых и утвержденные XXV съездом КПСС "Основные направления развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы", предусматривающие усилить исследования в области молекулярной биологии, физиолого-биохимических основ жизнедеятельности человеческого организма с целью ускорения решения важнейших медико-биологических проблем борьбы с различными заболеваниями, в том числе с болезнями нервной системы.

Свойства заднего гипоталамического ядра влиять на процесс образования антител

В 1961 г. доктор медицинских наук Е. А. Корнева и кандидат медицинских наук Л. М. Хай (Институт экспериментальной медицины АМН СССР), развивая и углубляя исследования советских и зарубежных ученых, в частности венгерских, открыли свойство определенной строго локализованной зоны мозга - заднего ядра гипоталамуса - влиять на процесс образования гуморальных антител. Они обнаружили, что повреждение заднего гипоталамического ядра приводит к резкому подавлению процесса продуцирования этих антител. С помощью специального аппарата в область промежуточного мозга животного вводили электрод и производили там небольшое одно- или двустороннее разрушение глубоких структур. Через четыре-пять дней животным вводили внутривенно чужеродный белок и в течение месяца определяли уровень антигена и количество антител в крови.

"Наибольший и количественно достоверный эффект, - рассказывает Е. А. Корнева, - выражающийся в резком снижении продукции антител, наблюдался у животных при повреждении заднего гипоталамического ядра или пограничных с ним зон. Повреждение других структур промежуточного мозга и некоторых областей переднего и среднего мозга, подобного эффекта не вызывало.

При разрушении или повреждении заднего гипоталамического ядра количество гуморальных антител настолько резко снижается, что часто их не удается обнаружить в крови. Иммунологическая реакция утрачивает целостность, теряет свою биологическую сущность и не обеспечивает защиты организма от чужеродного белка. В экспериментах с хроническим раздражением заднего гипоталамического ядра через вживленные электроды было установлено, что при электростимуляции этого ядра у животных наблюдается повышение интенсивности продуцирования антител. Было показано, что повреждение гипоталамического ядра не изменяет температуры тела животных и их энергетического обмена.

Дальнейшие исследования помогли выяснить, что у животных с.повреждением заднего ядра гипоталамуса и подавленным процессом образования антител не происходит существенных сдвигов интенсивности синтеза белков в органах и в крови. Оказалось, что повреждение этих зон мозга удлиняет срок жизни кожных трансплантатов.

Обнаружение одного из звеньев регуляции процесса образования антител позволяет развивать работу в направлении идентификации нервных и гуморальных звеньев, участвующих в осуществлении центральных влияний на клетки, продуцирующие антитела. Определение этих основных звеньев откроет возможность изыскания способов фармакологического воздействия на центральные и периферические механизмы регуляции иммунологических реакций. Это, в частности, важно для лечения ауто-аллергических заболеваний и решения проблем, связанных с пересадкой органов и тканей, одна из которых - стимулирование или подавление активности реакции на чужеродный белок. В этих целях используются вещества, резко тормозящие обмен белка, а также средства, подавляющие активность клеток лимфоидной ткани, продуцирующих антитела".

Открытие Е. А. Корневой и Л. М. Хай зарегистрировано под № 69 с приоритетом от 21 октября 1961 г. Авторам открытия вручены дипломы со следующей его формулой:

"Экспериментально установлено неизвестное ранее свойство заднего гипоталамического ядра млекопитающих животных при его повреждении подавлять, а при раздражении стимулировать процесс продуцирования гуморальных антител" .

Явление ингибирования активности антител

Доктор биологических наук, профессор М. В. Земсков и доктор медицинских наук Н. В. Журавлева (Воронежский медицинский институт) в результате многолетних исследований образования антител под влиянием повторных дозированных кровопусканий или неоднократного введения малых доз бактериальных вакцин экспериментальным животным открыли неизвестное ранее явление неспецифического ингибирования активности сывороточных макромолекулярных антител.

Исследования показали, что в определенный период кровопускания или иммунизации в условиях интенсивных плазмоцитарной реакции лимфоидной системы и продукции антител, а также повышенной концентрации макромолекулярных фракций сывороточных бета- и гамма-глобулинов происходит резкое снижение концентрации сывороточных антител. Оказалось, что высокая иммунологическая активность антител, вырабатываемых в лимфоидных органах (лимфатических узлах, селезенке и др.), снижается в сыворотке крови. Было установлено, что фактор, ингибирующий активность антител, продуцируется печенью и связан с альбуминами сыворотки крови, в которой отмечается повышение содержания сульфгидрильных групп и цистеина.

Авторы открытия показали, что явление ингибирования активности антител неспецифично, т. е. подавляются антитела различной иммунологической специфичности и у разных видов животных. Наряду с этим установлено, что ингибированию подвергаются только макромолеку-лярные антитела. Эффект ингибирования активности макромолекулярных антител предшествует снижению уровня макромолекулярных фракций сывороточных белков. Это дало основание считать явление ингибирования активности антител начальной фазой механизма регуляции уровня сывороточных макромолекулярных белков (гомеостаза).

Открытие позволяет с новых позиций оценить активность антител и дает возможность определить новые пути изучения механизма гомеостаза и развития иммунологических процессов в организме человека и животных. Оно имеет большое значение для серологической диагностики инфекционных заболеваний, производственной иммунологии (получение диагностических и лечебных сывороток), прогнозирования течения и терапии патологических процессов, связанных с антителами той или иной направленности действия. Предложенные авторами открытия схемы кровопусканий используются при лечении некоторых форм шизофрении и кожных заболеваний.

"Экспериментально установлено неизвестное ранее явление неспецифического ингибирования активности макромолекулярных сывороточных антител при кровопусканиях и иммунизации, возникающее в организме в условиях интенсивной плазмоцитарной реакции лимфоидной системы, продукции антител и повышенной концентрации макромолекулярных фракций сывороточных гамма- и бета-глобулинов" .

Явление истощения норадреналина в желудке и в других органах, приводящего к нейрогенным дистрофиям

Из учения И. П. Павлова известно, что под прямым регулирующим влиянием нервной системы находится обмен веществ в тканях, который обеспечивает их нормальную деятельность и структурную стойкость, т. е. то, что принято называть трофикой ткани. При расстройстве нервного управления трофикой наступает поражение органов, называемое дистрофией.

Известный советский нейрохирург Н. Н. Бурденко вместе с патологоанатомом Б. Н. Могильницким описали случаи дистрофических поражений внутренних органов. Эти поражения развились вслед за мозговой травмой или тяжелой операцией на головном мозге. Такие дистрофии - одно из наиболее опасных осложнений после операций на глубинных структурах мозга. При этих операциях в центральной нервной системе неизбежно возникает сильнейшее раздражение, вызывающее поток чрезмерных импульсов, по нервам идущих к органам.

Современная клиника относит к болезням нервного происхождения некоторые формы язвенной болезни, микроинфаркта и других заболеваний. Их могут вызывать повторные тяжелые отрицательные эмоции, при которых в центральной нервной системе возникает сильное возбуждение, влекущее за собой чрезмерный поток импульсов. Обмен веществ в тканях иннервируемых органов нарушается. Наблюдается их дистрофия.

Действительный член АМН СССР С. В. Аничков, доктора медицинских наук И. С. Заводская и Е. В. Морева и кандидаты медицинских наук В. В. Корхов и О. Н. Забродин (Институт экспериментальной медицины АМН СССР) открыли явление резкого падения содержания медиатора - норадреналина - в тканях желудка, печени и других органов млекопитающих животных, вызываемое сильным раздражением. Истощение запасов норадреналина в тканях органов приводило к развитию дистрофий нейрогенного происхождения.

"В отделе фармакологии Института экспериментальной медицины АМН СССР, - рассказывает академик С. В. Аничков, - исследование нейрогенных дистрофий было начато еще в 1953 г. Мы подошли к этой проблеме с фармакологических позиций, поставив задачу: применяя современные лекарственные средства, избирательно действующие на различные отделы нервной системы, выяснить пути, по которым следуют нервные импульсы, способные нарушить трофику и тем вызвать нейрогенные дистрофии. Основные работы были выполнены лабораторией экспериментальной фармакологии, руководимой профессором И. С. Заводской.

Для успешного экспериментального изучения какого-либо патологического состояния необходимо прежде всего создать его экспериментальную модель. Под этим словом понимают искусственно созданное у животного заболевание, более или менее сходное с заболев-анием, наблюдающимся у человека.

Исходя из павловской идеи о возможности рефлекторного возникновения деструктивных поражений органов, мы разработали методы получения нейрогенных дистрофий у животных путем нанесения чрезвычайного раздражения на чувствительные нервные окончания в областях, рефлекторно связанных с изучаемым органом. Было установлено, что при сильном раздражении двенадцатиперстной кишки электрическим, химическим или механическим раздражителем у животного через некоторое время образуется язва желудка. При раздражении электрическим током дуги аорты развиваются точечные повреждения мышцы сердца, сходные с микроинфарктами.

Сильное раздражение более обширных областей вызывает образование как точечных некрозов сердца, так и язвы желудка и деструктивное поражение печени, т. е. одновременное поражение многих внутренних органов.

На моделях нейрогенных рефлекторных дистрофий желудка, печени и сердца была выяснена возможность их предупреждения лекарственными веществами, действующими на разные звенья рефлекторной дуги. Были найдены вещества, предварительное введение которых предохраняет от развития рефлекторных дистрофий".

Авторами открытия было установлено, что наиболее эффективно рефлекторную дистрофию оболочки желудка предупреждают "те лекарственные средства, которые способны задерживать распространение импульсов по сетчатой формации среднего мозга и тем понижать возбудимость подбугровой области головного мозга.

Известно, что с нервных окончаний импульсы передаются на иннервируемые ткани при помощи химических веществ, так называемых медиаторов. Медиатором симпатических нервов служит норадреналин. Это вещество синтезируется в протоплазме симпатических нервных волокон в виде гранул и сосредоточивается в нервных окончаниях. Под влиянием импульсов, проходящих по нервным волокнам, норадрепалин - медиатор - выделяется из нервных окончаний в месте их сближения с иннервируемыми клетками в так называемые синаптические щели, воздействуя на клетки.

Истощение запасов норадреналина свидетельствует о том, что его синтез в волокнах симпатических нервов и подача содержащих его гранул к концам этих нервов не поспевают за его выделением. Поэтому наиболее эффективной мерой для предотвращения истощения запасов норадреналина должно быть усиление его синтеза.

Авторы открытия пришли к заключению, что первоначальный избыток выделяющегося норадреналина, как и его недостаток, ведут к повреждению тканей. Наиболее эффективно предупреждают нейрогенные дистрофии лекарственные средства, препятствующие выходу норадреналина из нервных окончаний и тем предотвращающие как первую волну избыточного норадреналина, так и последующее его истощение. К подобным веществам относятся так называемые симпатолитики орнид и октадин. Благодаря способности уменьшать симпатическую им-пульсацию они успешно применяются для снижения кровяного давления при гипертонии.

Описанное открытие внесено в Государственный реестр открытий СССР под № 74 с приоритетом от 13 октября 1966 г. и 21 ноября 1968 г. Формула открытия следующая:

"Экспериментально установлено неизвестное ранее явление истощения запасов медиатора - норадреналина в тканях, желудка, печени и других, органов млекопитающих вследствие его чрезмерного выделения из нервных, окончаний, вызываемого нанесением животным сильного раздражения, приводящего к возникновению в этих, органах, нейрогенных, дистрофий" .

Явление снижения концентрации норадреналина в миокарде при гиперфункции и гипертрофии сердца

Академик В. В. Парин (Институт медико-биологических проблем Министерства здравоохранения СССР), доктор медицинских наук, профессор Ф. 3. Меерсон и кандидат биологических наук М. Г. Пшенникова (Институт общей патологии и патологической физиологии АМН СССР) и доктор биологических наук Ю. Н. Манухин (Институт биологии развития АН СССР) открыли явление прогрессирующего падения концентрации норадреналина в миокарде. Это падение развивается при длительной компенсаторной гиперфункции и гипертрофии сердца, вызванных сужением устья аорты у животных или пороками сердца у людей. Авторами открытия показано, что падение концентрации норадреналина возникает не сразу после начала гиперфункции сердца, а следует за короткой фазой резистентности. В конечном счете концентрация норадреналина в миокарде падает в четыре - шесть раз.

Сопоставление этой концентрации с динамикой показателей силы и скорости сокращения сердечной мышцы привело к выводу, что снижение концентрации симпатического медиатора сопровождается уменьшением силы и скорости сокращения сердца.

"В течение десяти лет, прошедших со времени регистрации этого открытия, - рассказывает Ф. 3. Меерсон, - в руководимой мною лаборатории патофизиологии сердца Института общей патологии и патологической физиологии АМН СССР были реализованы два основных следствия открытия.

Первое состоит в раскрытии причин изменения содержания норадреналина в сердечной мышце и разработке метода, позволяющего предотвратить истощение резерва этого нервного медиатора. Оказалось, что после возникновения нагрузки на сердце вначале развивается активация синтеза нуклеиновых кислот и белков в нейронах симпатических нервных узлов, регулирующих функцию сердца. Благодаря активации и своевременному образованию ферментов, ответственных за синтез норадреналина, содержание его в сердечной мышце остается нормальным. В дальнейшем, при длительной компенсаторной гиперфункции сердца, активация синтеза нуклеиновых кислот и белков сменяется угнетением этого процесса и изнашиванием симпатических нейронов, регулирующих сердце. Именно поэтому падает содержание норадреналина в сердечной мышце.

Для того чтобы предотвратить истощение нервной регуляции сердца и сердечную недостаточность в целом, представлялось целесообразным увеличить мощность системы синтеза нуклеиновых кислот и белков в симпатических нейронах. Это было достигнуто посредством предварительной адаптации животных к высокой гипоксии & условиях барокамеры. Нагрузка на сердце животных, созданная экспериментальным пороком, не приводила к падению содержания норадреналина в миокарде. Адаптация предотвращала нарушение сократительной функции сердца и тормозила развитие гипертонии у животных.

Второе следствие состоит в том, что адаптация к высотной гипоксии оказалась фактором широкого действия: выяснилось, что она приводит к активации синтеза нуклеиновых кислот и белков в нейронах коры и нижележащих отделов головного мозга. Эта активация сопровождается увеличением степени сохранения временных связей, ускоренным переходом кратковременной памяти в долговременную и повышением резистентности мозга к конфликтным ситуациям окружающей среды, к галлюциногенам, электрошоку и другим чрезвычайным раздражителям".

Основываясь на данных открытия, ученый медицинский совет Министерства здравоохранения СССР в 1973 г. принял решение о применении метода прерывистой гипоксии с целью профилактики и терапии некоторых заболеваний у человека.

Открытие внесено в Государственный реестр открытий СССР под № 63 с приоритетом от 5 июня 1961 г. Оно сформулировано так:

"Установлено явление снижения концентрации норадреналина в миокарде при компенсаторной гиперфункции и гипертрофии сердца, способствующее развитию сердечной недостаточности" .

Явление регуляции силы сокращения сердечной мышцы креатином

Академик АМН СССР Е. И. Чазов, доктор биологических наук, профессор В. Н. Смирнов, кандидат химических наук В. А. Сакс и доктор биологических наук Л. В. Розенштраух (Всесоюзный кардиологический научный центр АМН СССР) открыли неизвестное ранее явление регуляции силы сокращения сердечной мышцы креатином - веществом, содержащимся в организме человека.

В настоящее время установлено, что необходимая для нужд сердечной клетки энергия вырабатывается в процессе окисления жирных кислот и в меньшей степени глюкозы и накапливается в определенных элементах миокарда, так называемых митохондриях (внутриклеточные органеллы, в которых вырабатывается энергия для внутриклеточных процессов), в виде энергии концевых фосфатов связей молекул аденозинтрифосфата (АТФ). Следующей стадией превращения энергии является ее перенос к местам вне митохондрий, главным образом в миофибриллы (сократительный аппарат клетки), гдеона непосредственно используется в акте сокращения.

Изучение молекулярного механизма нарушения сократимости сердца при инфаркте миокарда привело к выводам, не укладывающимся в общепринятые представления об энергетическом обмене сердца.

"Исследования механизма транспорта энергии в сердечных клетках, - рассказывают авторы открытия, - показали, что в них содержится высокоактивный фермент креатинфосфокиназа (КФК), катализирующий обратимую реакцию фосфорилирования креатина за счет АТФ с образованием креатинфосфата (КФ) и аденозинфосфата (АДФ). Было установлено, что в митохондриях сердца содержится около 30%, а в миофибриллах - около 20% общей клеточной активности КФК. Такой уровень активности фермента достаточен для эффективного переноса энергии. Дальнейшие исследования показали, что в митохондриях КФК функционально тесно сопряжена с системой окислительного фосфорилирования и транспорта АТФ через внутреннюю мембрану митохондрий.

Проведенные физиологические эксперименты свидетельствуют о том, что одним из неизвестных ранее регуляторов силы сокращения сердечной мышцы является креатинфосфат, содержание которого в клетках, в свою очередь, определяется количеством в них креатина. Такой вывод был подтвержден экспериментами, в которых вместо креатина в клетки вводили креатинфосфат, что приводило к значительному росту силы сокращения сердечной мышцы".

Обнаруженное явление служит основанием для поиска и создания таких фармакологических средств, которые избирательно влияют на отдельные стадии внутриклеточного транспорта энергии в сердечной мышце и позволяют целенаправленно управлять ее сокращением.

"Экспериментально установлено неизвестное ранее явление регуляции силы сокращения сердечной мышцы креатином, обусловленное стимуляцией или ингибированием креатинфосфатного пути внутриклеточного транспорта энергии от митохондрий к миофибриллам" .

Свойство каротидных химиорецепторов регулировать функцию эндокринных желез

Действительный член АМН СССР С. В. Аничков и доктор медицинских наук В. Е. Рыженков (Институт экспериментальной медицины АМН СССР), доктор медицинских наук А. А. Белоус (Волгоградский медицинский институт), доктор медицинских наук А. Н. Поскаленко (Институт акушерства и гинекологии АМН СССР) и кандидаты медицинских наук Т. Н. Томилина и Е. И. Малыгина (Ленинградский санитарно-гигиенический медицинский институт) открыли неизвестное ранее свойство каротидных химиорецепторов регулировать функцию эндокринных желез.

В месте разветвления общих сонных артерий, перед вхождением их веток в головной мозг, находятся небольшие (меньше горошины) образования, по форме напоминающие миниатюрный клубочек и потому получившие название каротидных клубочков или каротидных, т. е. обладающих чувствительностью к химическим агентам в крови, химиорецепторов.

Было известно, что они возбуждаются при малейших изменениях химического состава крови, особенно при недостатке в ней кислорода. По нервным путям возбуждение передается в дыхательный и сосудодвигательный центры мозга.

Происходит перераспределение крови: больше крови начинают получать жизненно важные органы - мозг, сердце, меньше - внутренние органы брюшной полости. Увеличивается количество эритроцитов. Все это компенсирует недостаток кислорода в крови.

"Очень важным теоретическим выводом этих работ, - рассказывает С. В. Аничков, - был тот, что химиорецепторы каротидных клубочков реагируют возбуждением не только на недостаток кислорода в крови, но и на недостаток энергетических ресурсов, вызываемый агентами иного происхождения.

Опытами было доказано, что возбуждение в каротидных химиорецепторах возникает тогда, когда наблюдается превалирование распада богатых энергией соединений над синтезом, как, например, у аденозитрифосфатной кислоты, т. е. при явлении отрицательного энергетического баланса. Этот вывод послужил для нас толчком к изучению роли каротидных химиорецепторов в функции эндокринных желез, особенно тех, гормоны которых контролируют обмен веществ и тканевый энергетический баланс".

С начала 50-х гг. были изучены рефлексы каротидных химиорецепторов на секрецию адреналина, выделяемого мозговым слоем надпочечников, инсулина - продукта поджелудочной железы - и т. п.

В многочисленных вариантах опытов на животных - собаках, кошках, крысах, мышах - было показано усиление активности эндокринных желез при возбуждении каротидных химиорецепторов.

Открыв неизвестную до сих пор рефлекторную связь химического состава крови с функцией эндокринных желез через рецепторы каротидных клубочков, советские ученые вписали новую страницу в нейроэндокринологию.

Известно, что ряд лекарственных веществ, так называемых аналептиков рефлекторного типа действия, таких, как лобелии, цититон, субехолин, и бальнеологических факторов, таких, как сероводородные (сульфидные) ванны или горный воздух, обладает избирательным возбуждающим действием на каротидные химиорецепторы. До сих пор считалось, что их лечебный эффект ограничивается влиянием лишь на дыхание и кровообращение. Обнаруженное свойство каротидных химиорецепторов позволяет рекомендовать более широкое использование этих лечебных средств для стимуляции деятельности эндокринных желез и улучшения обмена веществ.

Открытие зарегистрировано под № 130 с приоритетом от 1957 г. в следующей формулировке:

"Установлено ранее неизвестное свойство периферических нервных образований - каротидных химиорецепторов млекопитающих - регулировать функцию эндокринных желез (мозгового слоя надпочечников, системы "гипофиз - кора надпочечников", инсулярного аппарата поджелудочной железы, нейрогипофиза), обеспечивающее рефлекторную нейрогуморальную регуляцию обмена веществ, тканевого энергетического баланса и постоянства внутренней среды организма" .

Явление взаимодействия лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками

Член-корреспондент АМН СССР Р. В. Петров и кандидат медицинских наук Л. С. Сеславина (Институт био" физики Министерства здравоохранения СССР) открыли явление взаимодействия лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками.

Кровь человека и других млекопитающих представляет собой раствор белков, в котором плавают клетки. Эти клетки делятся на три главные группы: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Эритроциты (красные клетки) переносят кислород, лейкоциты (белые клетки) захватывают и разрушают проникшие в кровь чужеродные частицы, в том числе микробы, тромбоциты - это клетки тромба - кровяного сгустка, возникающего при порезе, ссадине т. п. Благодаря им кровь в ране свертывается и кровотечение прекращается.

"Все эти клетки вырабатываются в костном мозгу, - рассказывает Р. В. Петров. - Они возникают как бы из семян за счет разможения клеток-предшественниц. Из одного такого "семечка" получаются тысячи эритроцитов, лейкоцитов или тромбоцитов. Свои ли "семена" у клеток каждого сорта, как казалось многим? Или у всех клеток есть единый предшественник? На эти вопросы не было ответа до 1961- г., пока канадские исследователи Тилл и Мак-Кулах не разработали методику, с помощью которой можно считать эти "семена" и видеть, из какого "семечка" какие клетки развиваются, или, выражаясь точно, по какому пути идет дифференцировка - эритроидному (развитие эритроцитов), миелоидному (развитие лейкоцитов) или мегакариоцитарному (развитие тромбоцитов).

Для того чтобы подсчитать количество "семян", исследователи вводили в вену получившей смертельную дозу облучения мыши клетки костного мозга. В селезенке вырастали видимые на глаз колонии кровяных клеток. Сколько "семян", столько и колоний. Примерно 60% колоний были эритроидные, 30 - миелоидные и 5 - мега-кариоцитарные, остальные 5% было трудно классифицировать. Можно взять, например, эритроидную колонию, т. е. взять "семена", из которых вырастают эритроциты, ввести в вену другой облученной мыши - и опять вырастут все три типа колоний в той же пропорции. Это значит, что у любого типа клеток крови одна предшественница - единая исходная клетка. Ее еди: нодушно стали называть кроветворной стволовой клеткой.

Главными в иммунной системе являются лимфоциты - клетки лимфы. Они составляют треть белых клеток крови. Возникают они не в костном мозгу, а приходят в кровь из лимфы. Если красные кровяные тельца не выходят за пределы кровяного русла, то лимфоциты выходят в ткани, из тканей в лимфатические протоки и снова попадают в кровь. Они как бы проверяют все закоулки нашего тела - не появилось ли там чего-нибудь чужеродного, не изменилась ли какая-то клетка. Совокупность лимфоцитов крови и лимфоидных органов - это и есть армия иммунной системы. Она охраняет генетическое постоянство нашего тела от всех вторжений, будь то микроб, вирус или раковые клетки. Лимфоидная система человеческого тела состоит из астрономического количества клеток - 10 12 .

Подавляющее большинство лимфоцитов продуцируется в особом органе - тимусе - и оттуда расселяется по всем лимфатическим узлам, попадает в селезенку, кровь. С 1969 г., когда узнали о происхождении этих лимфоцитов, они получили название тимусзависимых или Т-лим-фоцитов. Т-лимфоциты составляют примерно 80% всех лимфоцитов тела. Остальные 20% приходятся на Б-лимфоциты. Они продуцируются в лимфоидной ткани кишечника. Главная задача Б-лимфоцитов - выработка антител, т. е. специальных белков против микробов и микробных ядов".

Авторы открытия проводят многочисленные опыты, "сталкивая" основу иммунной системы - лимфоцит - с основой кроветворной системы - стволовой клеткой. Они убедительно доказали, что взаимодействия лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками - один из механизмов регуляции кроветворения. Р. В. Петров и Л. С. Сеславина разработали ряд точных методик оценки реакции "трансплантат против хозяина", а также определения митостатического лимфотоксического действия иммуно-депрессивных препаратов. Открытие заставляет пересмотреть методы костномозговой терапии раковых заболеваний крови.

Открытие зарегистрировано под № 192 с приоритетом от 15 апреля 1967 г. в следующей формулировке:

"Установлено неизвестное ранее явление взаимодействия лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками, в результате которого генетически чужеродные стволовые клетки инактивируются, а генетически тождественные изменяют направление своей дифференцировки" .

Рефлекторно-гуморальная противосвертывающая система, регулирующая жидкое состояние крови в организме

Ученые биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова доктор биологических наук, профессор Б. А. Кудряшов, кандидат биологических наук П. Д. Ули-тина, доктор биологических наук Г. В. Андреенко и кандидаты биологических наук Т. М. Калцшевская, Г. Г. Ба-зазьян, В. Е. Пасторова и Н. П. Сытина открыли закономерности свертывания крови в организме человека и животных. Они обнаружили, что ранее неизвестная защитная рефлекторно-гуморальная система обеспечивает жидкое состояние крови в кровеносном русле.

Суть разработанной на основе этого открытия теории о противосвертывающей системе крови заключается в следующем. Тромбин, возникающий в кровеносном русле в повышенной концентрации, возбуждает хеморецепторы стенки кровеносного сосуда. По нервным путям возбуждение поступает в группу нейронов, расположенных в ретикулярной формации продолговатого мозга, в результате чего возникает рефлекторный акт, характеризующийся выделением в циркулирующую кровь из тканей разных органов гуморальных агентов, блокирующих процесс свертывания. Главными гуморальными агентами, выделяющимися в кровь при защитной реакции, являются гепарин и активаторы фибринолиза.

Открытие дало принципиально новое представление как о регуляции свертывающей способности крови, так и об основных причинах, приводящих к возникновению предтромботических состояний и тромбоза. Разработан и освоен промышленный метод получения стерильного фибринолизина из отходов гамма-глобулинового производства. Фибринолизин нашел широкое применение в лечебной практике.

Уже первые клинические испытания метода имитации защитной реакции противосвертывающей системы, проведенные на больных инфарктом миокарда и послеоперационными тромбозами в Институте терапии АМН СССР и Институте клинической и экспериментальной хирургии, привели к выводу, что он является эффективным средством борьбы с тромбоэмболическими осложнениями. Создана специальная клиническая лаборатория для диагностики тромбозов и геморрагии, работа которой основывается на теоретических и методических положениях открытия.

Описанное открытие зарегистрировано под № 22 с приоритетом"от 17 февраля 1958 г. в следующей формулировке:

"Установлена неизвестная ранее закономерность, заключающаяся в том, что необходимое физиологическое состояние крови в организме человека и теплокровных животных поддерживается рефлекторно-гуморальной системой; при появлении в крови повышенной концентрации фермента тромбина хеморецепторы кровеносных сосудов посылают импульсы по рефлекторной дуге, замыкающейся на уровне продолговатого мозга, которые вызывают появление в крови антисвертывающих веществ (активаторов профибринолизина и гепариноподобных oвеществ)" .

Сотрудники кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ лауреат Государственной премии 1977 г. профессор Б. А. Кудряшов, Л. А. Ляпина и Т. М. Калишевская получили новые данные, позволяющие сделать заявку на открытие явления естественной неферментативной фибринолитической активности в организме человека и животных. Обнаружен прежде неизвестный естественный неферментативный фибринолиз, возникающий при возбуждении противосвертывающей системы, который, по-видимому, занимает первую линию обороны организма от внутрисо-судистого тромбообразования. На основе открытия противосвертывающей системы сделан ряд важных изобретений.

Этот орган выделяет нас среди остальных живых существ, позволяя осуществить полет в космос, написать литературный шедевр, музыкальное произведение или нарисовать прекрасную картину. Человеческий мозг - это пористая жирная материя весом в 1.4 килограмма, которую часто сравнивают с суперкоммуникационной станцией или суперкомпьютером. Но мозг гораздо сложнее нежели эти устройства, и каждодневные открытия в области нейронауки это постоянно подтверждают, границы возможностей человеческого мозга непонятны, но очевидно, что это самая сложная живая система во вселенной. Один единственный орган контролирует работу всего человеческого тела,сердцебиение, сексуальное влечение, эмоциональные переживания, обучение и память. Мозг определяет ответ иммунной системы на заболевания и реакцию организма на лечение медикаментами. И самое главное мозг формирует наше мышление, мечты, воображение, цели, именно мозг делает нас людьми. Перед нейроучеными стоит вызывающая задача по разгадке принципов работы самой сложной машины, определить каким образом появляются сто миллиардов нейронов, как они развиваются и как они взаимодействуют между собой, образуя высокоэффективную и многофункциональную систему, которая исправно работает на протяжении всей человеческой жизни.Ученые работают в двух направлениях, первое - изучение поведения человека, то как он принимает решение, от чего зависит его настроение и почему возникают проблемы при взаимодействии с другими людьми, и второе направление это понимание болезней мозга,путей их лечения и профилактики.Результатом декады изучения мозга, в период 1990-2000гг, были многочисленные открытия и достижения. Кратко можно обозначить следующие области:

Генетика. Были обнаружены гены отвечающие за предрасположенность к нейродегенеративным расстройствам таким как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона и боковой амиотрофический склероз. Эти открытия помогли лучше понять причины возникновения и протекание болезней и подсказали оптимальные способы лечения. Изучение человеческого генома позволило ученым определить гены которые напрямую или косвенно влияют на развитие нейрологических заболеваний. Изучение генома животных показало как те или иные гены влияют на поведение.

Генетическая предрасположенность и влияние окружающей среды. Большинство серьезных болезней имеющих генетическую предрасположенность напрямую зависит от окружающей среды. К примеру, близнецы имеют более высокую вероятность заболеть одной и той же болезнью по сравнению с обычными братьями и сестрами, но в то же время если один из близнецов заболеет, у второго обнаружится заболевание в 30-60 % от общего числа. Влияние окружающей среды включат в себя следующие факторы: токсичность, диета, уровень физической активности, а также количество стрессовых ситуаций.

Пластичность мозга.

Мозг обладает способностью обновлять и создавать новые нейронные соединения в новых обстоятельствах с появлением новой информации. Ученые начали понимать молекулярную основу этих процессов, называемых пластичностью мозга, которая объясняет как устроен процесс обучения и запоминания, как можно обратить процесс умственного старения. Эти открытия также подводят к новым путям лечения хронической боли.

Новые лекарства.

У исследователей появились новые знания в понимании механизмов молекулярной нейрофармалогии, которые объясняют природу вредных привычек. Понимание этого дало новые направления лечения различных депрессий, в том числе связанных с ожирением.

Томография

Революционные виды томографии, такие как магнито-резонансная томография и позитронно –эмисионная томография позволили проникнуть в такие зоны мозга как внимание, память, эмоции, с помощью этих технологий можно наблюдать изменения в мозговой деятельности больных шизофренией и другими нейродегенаративными расстройствами.

Смерть и рождение клетки.

Открытие того, как и почему умирают нейроны, также как и открытие рождения клетки, которая делит и формирует новые нейроны, дали многочисленные практические применения в клинической работе. Данные открытия невероятно улучшили понимания последствий травм головного и спинного мозга и способов их лечения.

Развитие мозга.

Недавно открытые принципы и молекулы ответственные за стратегию развития нервной системы, позволили ученым по новому взглянуть на заболевания связанные с отклонениями в развитии нервной системы у детей. Вместе с открытием принципов развития клетки эти изыскания помогли выработать стратегию разработки способов восстановления функций нервной системы как после травм, так и в случаях врожденных дисфункций.

Тренировка мозга.

В этой области как раз и преуспела наша компания.

Помимо общих исследований, посвященных головному мозгу, научная команда Scientific Brain Training PRO, совместно с престижными исследовательскими учреждениями, изучала эффективность упражнений для различных медицинских заболеваний. Исследования и клинические заключения показали, что упражнения модули и программы демонстрируют высокую эффективность как в плане улучшения когнитивных функций при ряде когнитивных нарушений так и у здоровых людей.

Чтобы помочь Вам ознакомиться с основными понятиями корректировки когнитивных функций и когнитивной реабилитации, мы предлагаем Вам прочесть краткую информацию об основных когнитивных функциях.

На страницах этого раздела Вы также сможете найти много интересной информации о том, что наука знает о мозге, как он работает и как эти знания Вы можете использовать в своей жизни.

Согласно последним исследованием даже пожилые люди при правильной тренировке способны улучшить свои показатели до уровня подростка.