Здоровый и больной мозг человека

Наталья Петровна Бехтерева

Здоровый и больной мозг человека

Предисловие научного редактора

Предлагаемая вашему вниманию книга впервые увидела свет в 1980 году. Затем вышло второе, дополненное издание (1988). Сегодня эти издания практически стали библиографической редкостью. Почему же мы решили переиздать эту книгу? Ведь с тех пор получено много нового материала. Появилось много новых результатов, в том числе и лично Н. П. Бехтеревой. Естественно, они не вошли в книгу, написанную более двадцати лет назад. И мы тоже не рискнули святотатственно дополнять и модифицировать текст.

Я решил не писать специального предисловия – оно уже написано самим автором. Хочу лишь пояснить, почему мы переиздаем ее через двадцать лет.

Нами двигало убеждение, что представляемая книга – один из основных трудов Н. П. Бехтеревой – важна не только и не столько описанием полученных в исследованиях результатов, сколько общей концепцией исследования мозга человека в норме и патологии. Эта концепция не потеряла своей актуальности и по сей день.

Как писала в предисловии сама Н. П. Бехтерева, это не монография в узком смысле этого слова. «“Здоровый и больной мозг человека” является результатом анализа моего личного опыта работы и работы моих сотрудников в данной проблеме в течение трех десятилетий». Книга посвящена не одной проблеме, а как истинная монография – целому комплексу знаний, наблюдений, соображений, касающихся великой проблемы исследования самого сложного объекта во Вселенной.

Через двадцать лет мы на многое смотрим уже по-другому. Естественно. Появились новые теории, новые наблюдения. Это отмечала и сама Н. П. Бехтерева. Особенно ярко это прозвучало в нескольких ее программных выступлениях, которые мы рискнули приобщить к данному изданию. Однако научные наблюдения, правильные научные концепции не устаревают. Особенно это относится к взглядам, гипотезам, высказанным идеям. Талантливый исследователь может догадываться и ставить цели, даже не имея четкого экспериментального материала. Именно поэтому не устаревают труды И. М. Сеченова, В. М. Бехтерева, И. П. Павлова, хотя ставшие классическими, их эксперименты и результаты давно изложены в современном виде. Именно поэтому книга Г. Уолтера «Живой мозг», изданная более полувека тому назад, до сих пор интересна исследователю.

Ко мне часто приходят молодые люди, желающие посвятить себя исследованию мозга человека. Многие из них прекрасно образованы и осведомлены о современном состоянии и тенденциях развития нашей науки. Именно современном. А ведь Ньютон говорил, что он видел далеко, потому что стоял на плечах у гигантов. И этот фундамент в связи с бурным ростом публикаций и результатов незаметно утрачивается. Надо следить за периодикой и некогда читать старые книги. При этом утрачивается одно из основных достоинств отечественной физиологии: концептуальность и научные школы. Школы создаются десятилетиями, и это много больше чем просто лаборатория или отдел. Это научное направление, имеющее свою концепцию, покрывающее не одну задачу или проблему, а целый круг явлений. Именно школы славны не только результатами, но пониманием взаимосвязи исследуемых явлений, их места в картине мира. Хотя под каждой статьей стоит конкретная фамилия, очень часто эта статья является результатом работы школы. Школа немыслима без руководителя, но она немыслима и без тех, кого этот руководитель собрал, научил, воспитал.

Предлагаемая книга является в определенном смысле манифестом школы Н. П. Бехтеревой. И этот манифест не устарел. Вот почему приходящим ко мне молодым людям я предлагаю прочитать, прежде всего, эту книгу, а не последние обобщающие статьи или обзоры.

С. В. Медведев

Предисловие Н. П. Бехтеревой

Данная книга отличается от всех, написанных мною. Другие мои книги являются монографиями в наиболее точном смысле этого слова, обобщениями отдельных вопросов огромной проблемы – физиологии мозга. Основное отличие от них книги «Здоровый и больной мозг человека» в том, что она посвящена не одному, а целому ряду аспектов проблемы физиологии мозга и ее монографичность только в общей адресации к физиологии мозга человека. «Здоровый и больной мозг человека» является результатом анализа моего личного опыта работы и работы моих сотрудников в данной проблеме в течение трех десятилетий.

Целесообразность второго издания определяется тем, что в первое издание были включены исследования, которые получили далее очень быстрое развитие, что привело к новым научным позициям. Это относится в первую очередь к разделу, посвященному нейрофизиологии мыслительной деятельности, в котором после некоторого сокращения материала первого издания представлены результаты прогресса в данном направлении. Кроме того, в первое издание книги не были включены результаты исследований в области нейрофизиологии эмоций, важность которых в спектре данных и представлений о физиологии мозга человека несомненна.

В книге есть отдельные экскурсы в область клиники болезней мозга. Во втором издании их могло бы быть существенно больше, так как, по крайней мере, часть теоретических представлений, изложенных в книге, оказалась практически реализуемой и на основе новых принципов позволила предложить новые методы диагностики и лечения болезней нервной системы. Эти результаты, однако, не введены в текст по двум причинам. Во-первых, в этом случае объем книги существенно увеличится, и потому, что они имеют сейчас уже самостоятельное значение, могут и должны стать поводом и основой для написания отдельной работы.

Книга «Здоровый и больной мозг человека» рассчитана прежде всего на тех, кто работает в различных областях физиологии мозга человека. В то же время мне хотелось бы надеяться на внимание к ней и представителей практического крыла проблемы «Мозг Человека», тех, чьей трудной и благородной целью является лечение болезней головного мозга и обучение.

Научно-технический прогресс все более увеличивает возможности медико-биологической науки, что позволит в самом ближайшем будущем ответить на многие, сейчас еще неясные, вопросы, решить многие загадки функционирования мозга человека. Чем меньше будет оставаться этих загадок, тем лучше будут врачи лечить болезни мозга, тем оптимальнее пойдет процесс обучения и, что также немаловажно, тем совершеннее будут новые поколения вычислительной техники.

Введение

Для достижения успеха надо ставить цели несколько выше, чем те, которые в настоящее время могут быть достигнуты.

Макс Планк

Переломный момент в развитии физиологии мозга человека наступил во второй половине настоящего столетия. Он обусловлен результатами фундаментальных и прикладных исследований, творческим приложением теоретических положений экспериментальной физиологии к организму человека с учетом его качественного своеобразия, специальной разработкой тех направлений физиологии мозга, изучение которых в эксперименте принципиально невозможно.

Развиваясь на основе синтеза знаний о процессах жизнедеятельности организма здорового и больного человека, обеспеченных чрезвычайно быстрым ростом методических возможностей в изучении молекулярных, клеточных, органных и организменных механизмов, физиология мозга человека превращается в наиболее плодотворную для практики область теоретической медицины. Результаты идейно полноценных и адекватно организованных нейрофизиологических исследований используются в нейрохирургии и неврологии. Разработка отдельных направлений фундаментальных физиологических исследований приближает к пониманию и физиологически обоснованному лечению психических болезней. Данные о физиологическом обеспечении психических процессов все шире используются философами для решения проблемы материальных основ идеального.

Прогресс в физиологии мозга человека важен для медицинской лечебной практики. Он настоятельно необходим также для расширения возможностей превентивной медицины и правильной организации педагогического процесса в век научно-технической революции.

Интерес к механизмам деятельности человеческого мозга бесконечно давний. По существу, именно этот вопрос лежит в основе различных мировоззрений и философских построений.

Первые собственно научные представления о мозговом обеспечении специально человеческих функций относятся к XIX веку. Мы имеем в виду хорошо известные результаты клинико-анатомических сопоставлений, давшие опорные, хотя – как сейчас мы уже имеем право сказать – грубые данные о том, какие структуры мозга преимущественно связаны с этими функциями. Опыт внес существенные поправки в первые представления, однако их позиции в истории физиологии мозга человека неоспоримы.

Огромное значение для физиологии мозга человека имеют труды И. М. Сеченова и И. П. Павлова. Не вызывает сомнения положение о том, что творческое развитие их учения должно и может еще приносить новые зрелые плоды практической медицине. Концепция П. К. Анохина о механизмах мозга, имеющая значение общебиологической закономерности, также может, особенно при ее практической ориентации, дать много ценного не только для понимания, но и для направленной мобилизации резервов мозга. Анализируя механизмы здорового и больного мозга, необходимо учесть представления Д. К. Беляева о роли факторов внешней среды и вызываемых ими перестроек организма в проявлении его генетических свойств.

Физиология мозга человека все теснее смыкается с психологией, причем одна из ветвей психологии – нейропсихология – может рассматриваться как пограничная дисциплина, равно обогащающая и психологию, и физиологию и обогащаемая ими. Однако было бы неправильно недооценивать в развитии физиологии мозга человека и роль ее связей с биохимией, молекулярной биологией, математикой, физикой и кибернетикой. Таким образом, не только данные клинико-анатомических сопоставлений, но и общебиологические теории и широкие возможности различных наук стали фундаментом, на котором строится здание физиологии мозга человека.

Эти возможности и полученные с их помощью данные приобрели особую ценность сейчас, когда именно для физиологии человека открылись свои подступы к мозгу, новые способы проникновения в его механизмы.

До самого последнего времени, до последних десятилетий этого столетия физиологи не имели ключа к изучению тонких нейрофизиологических механизмов мозга человека, его нейрофизиологической динамики. Сейчас – и прежде всего на основе использования возможностей, открытых стереотаксической нейрохирургией и современной техникой, – открылись реальные пути изучения структурно-функциональной организации и нейрофизиологии мозга человека. В физиологии мозга человека сейчас уже накоплен большой материал, открыты новые направления.

Однако сложнейший орган – мозг человека – еще очень долго будет создавать предпосылки для гораздо большего количества вопросов, чем будет получено ответов. Непредвзятое сопоставление результатов только физиологических и морфологических исследований иногда не столько раскрывает тайны мозга, сколько ставит нас в тупик. Так, несомненно, нуждаются в специальном рассмотрении проблемы передачи информации в мозгу человека. Данные об этом, полученные аналитическим путем, очень трудно интерпретируются при попытках интегративного подхода. Так же сложно обстоит дело с сопоставлением свойств одного нейрона и сообщества нейронов, ибо функционально объединенное сообщество приобретает новое качество, которое не является результатом простого суммирования свойств отдельных единиц.

В мозгу человека и животных, по-видимому, есть врожденные, генетически детерминированные и отсюда онтогенетически преимущественно развертывающиеся свойства детекции некоторых простых сигналов. В процессе онтогенетического развития человек научается различать множество сигналов внешнего мира, в том числе и достаточно сложных – речевых. И не только различать, но и использовать далее мозговое отражение сигнала в качестве оперативных единиц. Это происходит, прежде всего, на основе влияния на нервные сообщества и системы индивидуально формирующейся памяти, организующей активность указанных сообществ для выполнения деятельности. Какие звенья цепи сейчас известны? В арсенале биохимиков наиболее вероятными кандидатами, отражающими процессы обучения, являются белки, специфичные для мозга, однако при этом «специфичность» пока все еще относится к пространственной организации системы (Hyden, 1978), а специфичность самого биохимического уровня, таким образом, еще неясна. И в то же время значение этого вопроса таково, что, неизбежно постулируя влияние памяти на функции мозга, приходится развивать исследования по модуляции, управлению механизмами памяти, хотя сами механизмы этих влияний еще не изучены. В этом направлении намечаются определенные успехи, причем одной из перспективных линий развития кажется сейчас использование с этой целью нейропептидов. На сегодняшний день, однако, еще нет оснований надеяться на скорую, легкую и, главное, – полную победу.

Труднейших вопросов к мозгу много, в том числе и глобального порядка. Современная социология обеспокоена тем, как человеческий мозг справится с обилием информации, с возросшими и все растущими требованиями к нему. Созданные мозгом гениев и талантов предпосылки к научно-технической революции, сама научно-техническая революция, обеспеченная трудом и талантом миллионов, предъявили, в свою очередь, огромные требования к мозгу. Через глаза и уши, практически мало зависимо от желания человека, к нему поступает огромный поток сведений. Мозг, хочет человек этого или нет, реагирует на этот поток. Существует ли реальная угроза того, что мозг человека может не справиться с этой сложностью?

Теоретики экспериментальной физиологии показали предположительные основные принципы, по которым во взаимодействии с внешней средой развился мозг. Нейрофизиология человека должна попытаться ответить на многие вопросы. Каким образом оказывается возможным не только колоссальное индивидуальное усовершенствование, проявление возможностей индивидуального мозга, но и резкий переход на новые ступени взаимодействия со средой во все усложняющейся обстановке? Как мозг человека меньше чем за два поколения оказался способным адаптироваться в практически совершенно новом мире?

Что будет с человеческим мозгом, если и дальше с огромным ускорением будет увеличиваться нагрузка на него? Существуют ли в мозгу механизмы самосохранения, самозащиты? Какие его образования и системы именно в этом плане более уязвимы? Сдаст ли первой система обеспечения эмоций и повлечет за собой крах связанной с ней теснейшим образом системы, обеспечивающей интеллектуальную деятельность? Или, наоборот, ее полом защитит интеллектуальные функции мозга от перегрузки?

Надо ли «обезвреживать», подавлять систему обеспечения эмоций и предположительно тем самым открывать простор интеллекту или стоит прислушаться к сигналам бедствия этого «предохранительного клапана» (и слушаться их!)?

Сложнейшие проблемы требуют решения в клинике длительно текущих заболеваний мозга. Действительно, почему нередки в этих случаях ситуации, когда болезнь как бы начинает бороться против врача, против лечения?

Так, удалены очаг эпилептогенеза и его источник – область анатомического повреждения мозга. А врач вынужден настойчиво продолжать противоэпилептическое лечение, бороться с эпилептической болезнью, всегда готовой сформировать новый очаг эпилептогенеза. И не всегда, к сожалению, побеждает врач. Очаг эпилептогенеза подавлен местно, без нанесения мозгу провоцирующей новый очаг травмы, – та же ситуация! В других, ранее спокойных, областях мозга загорелись очаги эпилептогенного пожара. Эпилептический мозг – что в нем обусловлено генетически, что – влиянием различных внешних и внутренних причин, в том числе самой болезнью, изменившей организм, изменившей мозг?

Удачно прошла операция по поводу паркинсонизма. Доволен больной – и хочет радоваться врач. Только хочет, потому что знает: надо подождать. За успехом на операционном столе через несколько недель могут вновь появиться все или многие признаки изнуряющей болезни, появиться в то время, когда отек в мозгу, по-видимому, уже давно прошел, а для настоящего прогресса этой, к счастью, медленно текущей болезни еще не настал срок. Болезнь упорно сопротивляется, обходя хирургические и фармакологические ловушки, расставленные ей врачом.

Примерами этого рода полна соматическая клиника. Их можно наблюдать при гипертонической болезни, в процессе лечения которой препараты и их дозировки приходится все время варьировать, при язвенной болезни и при многих других длительно текущих заболеваниях. Но в клинике болезней мозга они, если вдуматься, особенно неожиданны. В мозгу человека так много клеток, так много связей, многие клетки и клеточные ансамбли исходно полифункциональны, то есть готовы служить и движению, и эмоциям, и интеллекту. Где же эти резервы, когда они особенно нужны? Можно ли управлять ими? Существуют ли в мозгу механизмы не только профилактической защиты, о которой говорилось выше, защиты от повреждения, но и защиты, борющейся с уже имеющимся поражением? Предположительно да, но как ими воспользоваться врачу?

Приведенными вопросами не исчерпывается хотя бы часть их нигде и никем не составленного списка. А отвечать на них приходится и придется. И чем раньше – тем лучше.

Прекрасно ощущение сознавать, что ты внес вклад в сокровищницу фундаментальной науки, по праву связал свое имя с каким-то фактом или теорией, все-таки приоткрыл тяжелую дверь к тайнам живой природы. На пути к этому – радость и отчаяние, взлеты мысли и борьба за ее права с самим собой, с коллегами и оппонентами, живыми и мертвыми авторитетами. Все это так. Есть свои беды в самой удачной судьбе ученого-теоретика. Однако же те, кому довелось работать и в области теории, и в непосредственной близости к больному человеку, делить с врачом ответственность за его судьбу или отвечать за него, могут сравнить разные меры трудности и беды.

Не признано правильное решение в науке (еще не признано!). Сам обнаружил ошибку или ее обнаружили свои или чужие (кстати, еще неизвестно, что больнее). Не сумел спасти больного. Делал все, но не все предвидел, не все учел. Не все, что уже известно, знал или принял во внимание. Или не рискнул сразиться с болезнью. Или не можешь помочь, потому что, как говорят в таких случаях, медицина сейчас бессильна. В первых случаях – это, к счастью, судьба единиц. Во втором – сегодняшняя неизлечимость определенных болезней. И ответственность ученых за нерешенные проблемы.

Проблема несделанного всегда имеет точный адрес в сфере производства. И, как правило, безадресна в науке. Вопрос этот очень сложен. Нерешенные и нерешимые сегодня проблемы есть. Их еще порядочно останется и нашим потомкам.

Следует подчеркнуть, что, как и во многих других областях науки, в области физиологии здорового и больного мозга человека сейчас особенно важно обобщить и критически рассмотреть имеющийся актив, перспективы, оценить уровень и степень решения проблем и постановку их.

За прошедшие почти два с половиной десятилетия накоплен большой многоплановый материал в области физиологии мозга человека, проведены и проводятся обобщения, выдвинуты и подтверждаются новые концепции, открыты новые научные направления. Наибольший эффект в этой области науки, как и во многих других, дает комплексный подход, когда вместе с физиологами работают врачи, биохимики, специалисты технического профиля.

Подавляющее большинство проблем нейрофизиологии может быть решено только при исследованиях, проводимых у человека. Тонкое изучение механизмов мозга человека возможно и проводится преимущественно у людей, лечение и диагностика болезней которых осуществляются с помощью приемов стереотаксической нейрохирургии.

Незыблемым законом в этом случае является абсолютный приоритет решения лечебных и диагностических задач. Ни одно сколько-нибудь спорное по влиянию на больного мероприятие не должно осуществляться, если оно вне интересов каждого данного больного. Никакая потенциальная польза «большой науке» или «другим больным» не служит пропуском и индульгенцией для действий, не оправданных именно его интересами.

Как же в условиях такого режима возможно накопление данных по физиологии мозга? Ответ в самой организации диагностических и лечебных исследований, в формах сбора, накопления и анализа материала. Первый аспект вопроса – безопасность больного и медицинскую этику – обязательно контролируют врачи. Второй – решается в творческом содружестве физиологов с инженерами, математиками, физиками и кибернетиками.

Особенно тонкие материалы о функциях мозга человека получены при лечебно-диагностическом применении метода множественных долгосрочных вживленных электродов. Этот прием до 60-х годов использовался без применения точных расчетов, без сочетания со стереотаксической техникой (Bickford et al., 1953; Bates, 1961; Walter, Crow, 1961, и др.).

Введение электродов в мозг с 1963 года в нашей стране осуществлялось не только на основе стереотаксических расчетов, но и с использованием для этой цели ЭВМ, что ускорило расчеты и сделало их более точными и со временем привело к созданию стереотаксического метода, конкурентоспособного со всеми другими такого рода приемами (Аничков, 1977, 1980; Аничков и др., 1980; Полонский, 1981). Все получаемые у одного больного материалы уже только в результате применения расчетов при введении электродов оказывались принципиально сопоставимыми с тем, что получалось у следующего и следующих. Большое значение имело предложение и применение комплексного метода исследования мозга. Если ранее процесс обследования больных осуществлялся с помощью одной (ЭЭГ или нейронная активность), максимум двух-трех (ЭЭГ+нейронная активность+ВП) методик, то с 1965 года в рамках комплексного метода изучения мозга регистрировались уже все возможные физиологические показатели мозга: электроэнцефалограмма (ЭЭГ), электросубкортикограмма (ЭСКоГ), импульсная активность нейронов (ИАН), вызванные потенциалы (ВП), сверхмедленные физиологические процессы (СМФП), напряжение кислорода (рO₂), импеданс, кровоток и другие (Бехтерева, 1966, 1971, 1974). Эти показатели записывались в покое, при различных физиологических состояниях обследуемого лица, при заданных интеллектуальных, эмоциогенных, двигательных и других тестах. Данные, полученные в условиях прямого контакта с мозгом через вживленные электроды, дополнялись результатами исследования состояния капилляров, пневмограммы, миограммы, КГР, ЭКГ и т. д. Те же показатели регистрировались при диагностических и лечебных электрических воздействиях через вживленные электроды. Все это оценивалось комплексно, с учетом данных клиники и биохимических показателей.

Такой подход не только и не просто увеличивал объем получаемой информации, а позволял корректировать сведения о расположении электродов в соответствии с индивидуальными вариациями мозга, получать взаимодополняющие данные о состоянии различных структур мозга и, наконец, обеспечивал выбор оптимального приема или субкомплекса приемов для исследования тех или иных функций, преодолевал ограниченность монометодического подхода к изучению различных проявлений активности мозга. Работа в тесном творческом контакте с представителями точных наук позволила применять адаптированные и разрабатывать оптимальные оригинальные приемы целенаправленного извлечения информации из данных физиологических наблюдений, а применение телеметрии – расширить круг исследуемых физиологических и патологических состояний больных.

Полиметодичность и корректность исследований позволили значительно развить существующие научные направления и создать ряд в том числе и принципиально новых в различных областях физиологии мозга человека.

Так, в плане изучения структурно-функциональной организации мозга человека накапливаемые таким образом данные в первую очередь существенно дополняли то, что было известно ранее, а стереотаксическая неврология (Смирнов, 1976), созданная на базе изучения структурно-функциональной организации мозга, явилась по своей точности и тонкости уже качественно новым направлением, соотносящимся с первым, как клиническая биохимия с молекулярной биологией.

Если первоначально изучение мозгового обеспечения психической деятельности сводилось к выяснению роли глубоких структур мозга в этом процессе, то в дальнейшем были вскрыты общие принципы мозговой организации данной системы, показано наличие в ней аппарата жестких и гибких звеньев. Углубление в данную проблему, в свою очередь, привело к разработке уже принципиально нового направления исследований – изучения мозгового кода психических процессов.

Исследование нейрофизиологии психических процессов, естественно, потребовало углубления и в проблему памяти – первоначально в том ее объеме, который был conditio sine qua non. Результаты электрической стимуляции мозга и регистрации его физиологических показателей позволили более серьезно поставить эту задачу. Нейрофизиологическое изучение памяти представляет самостоятельное направление исследований, стимулирующим ядром которого является представление о регуляции и саморегуляции процессов памяти.

Как известно, исследование эмоциональной сферы порождало и порождает множество концепций, акцентирующих разные аспекты проблемы. Многие из них могут рассматриваться как взаимодополняющие представления, однако ни одна из взятых и не взятых на вооружение психологией и физиологией концепций не базировалась до наших исследований на знании внутримозговой нейродинамики человека, развивающейся при эмоциональных реакциях и состояниях. Если изучение мозгового обеспечения интеллектуально-мнестических процессов в эксперименте на животных просто невозможно, то в отношении мозгового обеспечения эмоций экстраполяция экспериментальных данных на человека правомерна далеко не всегда. Пожалуй, правильнее сказать, что данные о мозговом обеспечении эмоций человека помогают многое понять в далеко не всегда ясных результатах экспериментов на животных.

Уже первые нейрофизиологические исследования больных с вживленными электродами принесли исключительно интересные и ценные материалы, которые позволили показать принципиальное сходство функционирования мозговых систем обеспечения эмоциональной и собственно мыслительной деятельности и выявить их различия. Неразделимая эмоционально-психическая сфера человека может и должна изучаться и с позиций аналитического подхода с нейрофизиологической препаровкой отдельных ее компонент, и – обязательно – с позиций интегративного подхода. Накоплен действительно уникальный материал по мозговой нейродинамике, прямо связанной с обеспечением эмоциональных реакций и состояний. Но, конечно, изучение нейрофизиологического обеспечения эмоций далеко не закончено. Оно, как и работа в области других упомянутых проблем, естественно, должно продолжаться. Было бы опасным и неправомерным считать, что о мозговом обеспечении эмоций получены полные данные. Однако имеющиеся результаты позволяют говорить о качественно новом уровне в изучении этой проблемы.

В теоретическом плане одной из важнейших является далеко не новая, хотя и не решенная до последнего времени, проблема характеристики функционального состояния мозга и зависимости реализации мозговых функций от этого состояния. Эта проблема получила особое звучание с накоплением данных о полифункциональности нейронов и нейронных популяций и о проявлении различных свойств этих образований в прямой зависимости от местного и общего функционального состояния мозга. Хорошо известно, как много сил было потрачено при относительно низком коэффициенте полезного действия на попытку использовать ЭЭГ с целью получения однозначной характеристики функционального состояния мозга. Применение инструментально-математических приемов извлечения информации, требующих в оптимальном варианте полной автоматизации исследований, и сейчас еще также не дает полноценного ответа на поставленный вопрос. Возможности надежного изучения мозаики и динамики функционального состояния мозга появились с применением строго определенных составляющих сверхмедленных физиологических процессов – относительно стабильной составляющей милливольтового диапазона и более слабых по интенсивности и соответственно более динамичных составляющих (Илюхина, 1977, 1982а, 1986).

Этот подход не только открыл новые возможности теоретического изучения проблемы, но и позволил на основе доступных методических приемов уже сейчас обеспечивать целый ряд запросов практики. Полиметодический подход к изучению мозга создал предпосылки не только к познанию физиологических закономерностей здорового и больного мозга. Он позволил накопить материал, во многом еще не полностью проанализированный и обобщенный, о соотношении и взаимозависимости различных физиологических процессов в головном мозгу, создал новые возможности для проникновения в физиологическую природу регистрируемых электрических и неэлектрических процессов. Как видно из приведенного, далеко не полного, перечня направлений физиологии мозга человека, их развитие должно и может служить разработке указанных выше важнейших вопросов теоретической физиологии мозга. Но не только теории.

Накопление фактов в области динамики длительно текущих патологических процессов позволило выдвинуть концепцию о роли устойчивого патологического состояния и реакций, его поддерживающих, в патогенезе длительно текущих заболеваний мозга, раскрывающую некоторые особенности его физиологии. На основе этой концепции предложены новые методы и приемы лечения заболеваний мозга, открылись научно обоснованные возможности использования не только резервов, но и защитных сил мозга.

Глава первая

Современные принципы и возможности изучения мозга человека

Но посредством чего же мы можем установить, что явление таково, каким является?

Секст Эмпирик

Если просмотреть научную литературу 1930–1950-х годов по нейрофизиологии человека, то окажется, что ответы почти на все вопросы пытались найти с помощью электроэнцефалографии. При этом с целью получения достаточно надежных данных исследовалась в основном та полоса частот ЭЭГ, которая позволяла регистрировать колебания в пределах дельта-, тета-, альфа– и бета-диапазонов. Большинство электроэнцефалографов, выпускаемых промышленностью, создавалось таким образом, чтобы минимально искажались именно эти частоты. Запись более низких и особенно более высоких частот в связи со слабостью сигнала на обычных электроэнцефалографах была очень несовершенной, и ее либо не производили, либо полученным данным не придавалось серьезного значения.

Лишь позднее в ряде лабораторий появляется стремление расширить диапазон исследуемых сигналов, используя для более низких частот электроэнцефалографы с большой постоянной времени или усилители, пригодные для регистрации более медленных физиологических процессов. Все шире, особенно в последние годы, начинают записывать наиболее слабый сигнал высокочастотной ЭЭГ. Вопросы методики и техники записи физиологических показателей мозга человека освещены в вышедшем в 1977 году в серии «Руководство по физиологии» томе «Методы клинической нейрофизиологии» (под ред. В. Б. Гречина), а также в многотомном руководстве, изданном Международной федерацией обществ электроэнцефалографии. Это позволяет избежать изложения методических деталей в настоящей книге. В то же самое время именно поэтому здесь возможно и целесообразно более подробно остановиться на принципиальных вопросах методического изучения мозга человека.

Нередко и не без оснований говорят, что новое – это иногда хорошо забытое старое. Действительно, в экспериментальных исследованиях электрической активности мозга в конце XIX века записывалась в основном медленно меняющаяся разность потенциалов (Caton, 1875; Данилевский, 1876). Эти работы и сейчас еще нередко цитируются.

В начале 1960-х годов появляется обобщение исследований Н. А. Аладжаловой (1962) сверхмедленных процессов мозга, вызвавшее уже значительно меньшее число возражений, чем ее первоначальные публикации. Сейчас исследование сверхмедленных физиологических процессов начинает быстро завоевывать все более прочное место в нейрофизиологии человека. Результаты работ В. А. Илюхиной (1977, 1982а, 1986) не только подтверждают неоднородность этих процессов, но и определяют место разных составляющих, разных типов этого сигнала в ряду физиологических показателей мозга.

Появляются работы, показывающие практическую ценность измерения импеданса (Laitinen, 1970; Гречин, 1972; Гречин, Боровикова, 1982) и предполагающие теоретическое значение различных его составляющих (Adey, 1977; Михальцев, 1978).

В Берденском неврологическом институте (Англия) уже в 1950-х годах наряду с электрическими показателями активности мозга регистрируется показатель напряжения кислорода в ткани мозга человека на основе полярографической методики (Cooper et al., 1969). Вызванные потенциалы регистрируются с различных областей поверхности и глубоких структур мозга и наряду с данными функциональной анатомии предоставляют подчас существенные сведения о местном и общем функциональном состоянии головного мозга. В 1960-х годах начинают регистрировать импульсную активность отдельных нейронов и нейронных популяций, причем в этой области сразу четко выделяются прикладной и теоретический аспекты (Ward, Thomas, 1955; Rayport, Waller, 1961, 1964, 1965; Ward, 1961; Waller, Rayport, 1963; Трохачев, 1965, 1966; Albe-Fessard, 1965; Бехтерева и др., 1967а; Раева, 1977).

И все же без преувеличения можно сказать, что электроэнцефалограмма и электросубкортикограмма регистрируются практически везде, где изучается нейрофизиология здорового и больного мозга человека. Все другие показатели, более или менее широко используемые в эксперименте, лишь постепенно входят в клиническую практику, причем даже в наиболее современно оборудованных клиниках регистрируется обычно не более двух-трех физиологических показателей активности мозга. Может быть, такая в основном монометодичность, особенно характерная для 1940–1950-х годов, и определила сравнительно небольшой объем сведений о механизмах мозга человека, полученный в те годы в уникальных условиях прямого контакта с живым мозгом человека у больных, лечение и диагностика которых осуществлялись с помощью вживленных электродов в 1950-е годы (Heath, Hodes, 1952; Sem-Jacobsen et al., 1953, 1956, 1961; Heath, 1954, 1963; Bickford et al., 1958).

С другой стороны, весьма вероятно, что именно методическая ограниченность подходов в этих условиях не позволила выйти в клинике за рамки поставленных a priori задач. Пожалуй, лишь прием длительных электрических стимуляций – слишком длительных, чтобы можно было рассчитывать в этом случае именно на эффект стимуляции мозга (хотя и в других случаях этот вопрос не всегда решается однозначно), – эпизодически использованный в работах Хиса (Heath, Hodes, 1952; Heath, 1954), явился предшественником новых, уже значительно более прочно вошедших в клинику методов лечения.

Изучение механизмов мозга человека осложнено и сравнительно небольшим числом исследований, проведенных у больных с вживленными электродами. Так, с 1950 по 1964 год Хис приводит данные о 54 больных. В клинике в отличие от эксперимента диапазон исследований с помощью вживленных электродов строго ограничен рамками диагностических и лечебных задач в каждом конкретном случае. Это определяет и характер, и количество получаемой информации.

Далее, если эксперимент позволяет проводить исследования на животных чистых линий или с достаточно сходными характеристиками, то сравнивать результаты, полученные при исследованиях, проведенных у больных с помощью вживленных электродов, достаточно сложно, а иногда и невозможно даже у лиц, страдающих одним и тем же заболеванием. Хорошо известны трудности, с которыми встречается каждый исследователь при попытке получить те или иные физиологические (биохимические и т. п.) характеристики и у здоровых людей. Как же сложно получить конкретные нейрофизиологические данные, если принять во внимание, что метод вживленных электродов применяется в диагностических и лечебных целях у наиболее тяжелого контингента больных с хроническими заболеваниями. Тяжесть заболевания, а отсюда состояние мозга и организма обследуемых больных определяются нередко очень большим числом составляющих, в том числе и не всегда поддающихся учету.

Стремление разработать новые приемы, пути и принципы диагностики и лечения болезней мозга и четкое понимание того, что ключом к решению этой проблемы является прежде всего теория физиологии, определили полиметодическую постановку исследований в самом начале нашей работы.

Эта полиметодичность была реализована в виде комплексного метода изучения мозга человека (Бехтерева и др., 1967а, 1967б), который мы сами долгое время рассматривали лишь как адекватную задачам компиляцию методик. Не отказываясь полностью от такого определения, сейчас мы уже вправе говорить, что этот комплексный метод завоевал право на самостоятельное значение и, в свою очередь, насчитывает уже ряд дочерних приемов, представляющих собой целенаправленное, ориентированное сужение или расширение метода, обогащение его возможностями биохимии, фармакологии и клиники.

В целях удобства и наглядности изложения комплексный метод изучения мозга первоначально представлялся нами в виде двух основных составляющих:

1) регистрации различных физиологических показателей жизнедеятельности мозга в динамике физиологических состояний обследуемого лица и при применении функциональных тестов;

2) регистрации различных показателей жизнедеятельности мозга и организма при диагностических и лечебных электрических воздействиях через вживленные электроды (Бехтерева, 1974).

Такое деление было и остается правомерным, но, может быть, сейчас, когда путевка в жизнь этому методу уже давно подписана, целесообразно выделить принципиальную сущность метода, которая заключается в регистрации и анализе наиболее оптимального для каждого данного исследования комплекса показателей, характеризующих спонтанные и заданные изменения физиологического состояния больного в ответ на сигналы, поступающие через сенсорные входы, и в том числе при эмоционально-психических реакциях, фармакологических пробах, электрических точечных модулирующих и разрушающих воздействиях на мозг (табл. 1).

Таблица 1

Схема комплексного метода изучения мозга и возможных его дополнений 

Примечание. Знаком «+» обозначены наиболее часто используемые приемы.

Понятно, что в связи с задачами научных исследований анализировалась динамика отдельных показателей или, наоборот, проводилось углубленное изучение связи различных физиологических процессов. Однако уже само выделение результатов, полученных при использовании какой-либо составляющей комплексного метода, было производным возможности выбора оптимального показателя для решения определенной проблемы. При этом, как правило, дальнейшей оптимизации исследований служило наилучшим образом обеспечиваемое тем же комплексным методом сочетание результатов анализа избирательно двух, трех и более физиологических показателей. Примером служит научное направление, созданное сотрудником нашего отдела В. М. Смирновым, – стереотаксическая неврология (Смирнов, 1976). Взяв за основу данные регистрации различных показателей жизнедеятельности мозга и организма при точечных электрических воздействиях через вживленные электроды, он использует результаты регистрации медленной электрической и неэлектрической активности мозга, а также периферического показателя – КГР – вне электростимуляций.

Углубление в проблему органически определило необходимость использования данных о динамике активности нейронных популяций. По ходу дальнейшего изложения материалов предполагается рассмотреть результаты использования многих методов, применяемых в изучении физиологии здорового и больного мозга, но уже под другим углом зрения. В данной главе, где рассматриваются не методики, а принципиальные возможности изучения физиологии здорового и больного мозга человека с их помощью, будут рассмотрены прежде всего те традиционные или нетрадиционные приемы, возможности которых в последние годы существенно расширились.

Каковы же сейчас возможности и границы основных составляющих комплексного метода в изучении механизмов мозга здорового и больного человека?

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) является информативным показателем местных и общих патологических и в известных рамках физиологических перестроек функционального состояния мозга. Основные положения, определившие ее клиническую ценность, были открыты в 30-х годах, а в последующем дополнены и развиты. Со времени открытия медленных волн в области опухоли (Walter, 1936) электроэнцефалография широко используется для выявления местного поражения мозга, что нашло отражение в обширной литературе. Конкурирующим с ней методом диагностики при очаговых органических поражениях мозга становится вычислительная томография в различных вариантах (Ghazy et al., 1978). Однако ценность ЭЭГ не исчерпывается выявлением области поражения, поэтому этот метод остается на вооружении в клинике поражений ЦНС (опухолей, травм и сосудистых заболеваний мозга), а при эпилепсии продолжает быть ведущим. Более того, применение адекватного математического и технического аппарата извлечения полезной информации из данных ЭЭГ определяет и некоторые принципиально новые возможности управления состоянием больного мозга.

Более 30 лет назад мы провели исследование по выявлению прогностических критериев у больных с опухолями мозга путем сопоставления энцефалограмм, записанных до и после операции (Бехтерева, Орлова, 1957). Обнаружилось на первый взгляд неожиданное явление – непосредственный послеоперационный исход был наилучшим у тех больных, у которых в области расположения опухоли регистрировались выраженные медленные волны. В результате анализа полученных данных мы пришли к выводу о защитной роли медленных волн в зоне опухоли и дали практические рекомендации по фармакологической подготовке к операции больных с наиболее сохранной дооперационной ЭЭГ. Такого рода целенаправленный анализ был предпринят нами впервые, но справедливость требует отметить, что идею возможной защитной роли очаговых медленных волн высказал в 1953 году Грей Уолтер (Walter, 1953). Этому аспекту вопроса и далее уделяется сравнительно немного внимания, по крайней мере до тех пор, пока не начинается интенсивное нейрофизиологическое изучение проблемы памяти и не выдвигается представление о распределенности матрицы хранения памяти (Бехтерева, 1977), открывшее новые перспективы использования данных ЭЭГ больного мозга.

Одним из путей изучения памяти являются поиски ее местных физиологических коррелятов – воспроизведения и краткосрочного хранения сигнала, долгосрочного хранения, считывания из долгосрочной памяти и того, что могло бы быть соотнесено с процессами забывания. И хотя в данной книге исследованию памяти посвящена специальная глава, мы считаем целесообразным рассмотреть некоторые аспекты проблемы именно здесь, в связи с оценкой методических возможностей электроэнцефалографии. Наименее доступны нейрофизиологические корреляты хранения информации в долгосрочной памяти, и до сих пор были описаны лишь нейрофизиологические феномены, соотносимые с забыванием. Этот вопрос, как вполне понятно, имеет существенное теоретическое значение. Он становится все более и более важным для клиники в связи с новыми возможностями лечения заболеваний мозга. Действительно, можно ли, если мозг сформировал и «запомнил» матрицу памяти, поддерживающую устойчивое патологическое состояние (Бехтерева, Бондарчук, 1968), попытаться наиболее физиологичным способом «стереть» ее или ее компоненты тогда, когда это устойчивое состояние в связи с проводимым лечением уже не будет компонентом адаптации больного организма к среде?

Многолетние исследования физиологических процессов головного мозга человека дают основания для известного оптимизма в оценке перспектив проблемы. И в этом плане болезнь, как нередко (но не всегда!) случается, дает не меньше, а больше для понимания механизмов мозга, в данном случае – механизмов памяти. Так, стойкие эпилептогенные очаги, по-видимому, могут рассматриваться как местное проявление патологической долгосрочной памяти (Бехтерева и др., 1978). Проявляясь в ЭЭГ эпилептиформной активностью, они отражают местную реакцию эпилептизированного мозга на его структурное поражение. Множественные очаги свидетельствуют об очень значительной общей эпилептизации мозга. Длительные наблюдения больных эпилепсией показывают, что эпилептиформная активность удерживается строго в одной и той же зоне на протяжении дня (или часов), реже – нескольких дней и лишь иногда – в течение нескольких недель и более. Говорить о стойкости эпилептогенного очага позволяет не столько непрерывность его функционирования, сколько упорное его восстановление в одной и той же зоне даже тогда, когда у больного эпизодически или периодически регистрируется почти нормальная ЭЭГ или медленноволновая активность. При тонких морфобиохимических исследованиях этой зоны после ее хирургического удаления в ней выявляются изменения (Ионтов, Дубикайтис, 1952), которые могут равно быть и причиной, и следствием эпилептогенеза. В очаге изменен аминокислотный баланс (Поздеев, Ильин, 1978). И в то же самое время опыт показывает, что признаки эпилептогенного очага при эффективном лечении могут исчезнуть из ЭЭГ. Кроме того, по мере роста больного эпилепсией ребенка может наблюдаться феномен передвижения зоны очагового эпилептогенеза. Таким образом, эпилептогенный очаг дает особые возможности наблюдения нейрофизиологических коррелятов долгосрочной памяти, наиболее трудно доступной, а нередко считающейся и недоступной для физиологических исследований.

С помощью электроэнцефалографии можно исследовать и процессы забывания. Как известно, при целом ряде заболеваний мозга наблюдаются местные, распространенные, более или менее постоянные и пароксизмально возникающие волны. Пароксизмальная активность может наблюдаться в диапазоне бета-, альфа-, тета– и дельта-волн или иметь смешанный характер, включая острые волны или сочетания острых и медленных волн. При эпилепсии этот феномен не всегда имеет место, но если он обнаруживается, то динамика его по мере утяжеления заболевания характеризуется замедлением составляющих пароксизмальной активности (в данном случае речь не идет о комплексах пик—волна и комплексных вспышках, определяемых термином «гибсоритмии»), увеличением их амплитуды и учащением пароксизмов. Местные эпилептиформные проявления и пароксизмальная активность длительное время рассматривались как биоэлектрически различные, но объединенные болезнью патологические признаки. Однако пароксизмальная активность наблюдается не только при патологических процессах, но и во сне у здоровых людей. Исследование Д. К. Камбаровой вызванных потенциалов при проявлении медленной активности (Бехтерева и др., 1978) обнаруживает их исчезновение или значительное изменение в зоне медленных волн, косвенно свидетельствующее о нарушении восприятия сигналов. Дополнительно к этому можно отметить, что при пароксизмальной медленной активности, не сопровождающейся видимой потерей сознания, обнаружилось изменение его уровня в виде нарушения восприятия раздражителей. Так, слежение за движущейся целью на экране у больных немедленно нарушается при развитии пароксизмов (данные лаборатории, цит. по: Бехтерева и др., 1978). В связи с этим высказано предположение, что пароксизмальная активность при болезнях мозга (в частности, при эпилепсии) представляет собой производное физиологического феномена, наблюдающегося во сне у здоровых лиц, значение которого заключается в угнетении взаимодействий различных мозговых структур, создании условий их временной автономии. При эпилепсии этот феномен, по-видимому, следует расценивать как исходно защитное явление, вернее, нейрофизиологическое отражение борьбы собственно защитных механизмов мозга с возникшей вредностью. При соотношении сил в пользу этой защиты создаются условия для угашения эпилептогенных очагов. Не исключено, что в большинстве случаев травм эпилепсия не возникает именно благодаря деэпилептизирующему противодействию пароксизмальной активности. Многие исследователи наблюдали при травме головного мозга появление на ЭЭГ эпилептиформных признаков, исчезающих с течением времени без развития судорожных проявлений.

Таким образом, в условиях болезни мозга оказывается возможным наблюдать не только биоэлектрические корреляты долгосрочной памяти, но и более полно – явления, связанные с забыванием. Конечно, эти дискуссионные пока трактовки могут быть приемлемыми, если не рассматривать важнейшее свойство живого мозга – способность к сохранению следов раздражителей – узко, только в форме психонервной памяти. Исследование ЭЭГ не только у здоровых, но и у различных больных в динамике заболеваний позволяет преодолевать ограниченность взглядов, неизбежно формирующихся у исследователя, использующего для изучения сложнейшего органа – мозга – один метод, да еще нередко в ограниченных рамках какой-то одной задачи. Здесь важно подчеркнуть, что действительное проникновение в механизмы мозга человека требует если не всегда широкого полиметодического подхода, то по крайней мере многопланового материала, полученного с помощью одного метода.

Целесообразно дальнейшее изучение значения различных видов медленноволновой активности в процессах торможения (дезинтеграции, угашения) следов памяти, а также всей динамики этих феноменов: от физиологического явления, возникающего во время сна, до биоэлектрических коррелятов грубых, болезненных перестроек мозга. При таком рассмотрении пароксизмальной активности, регистрируемой на ЭЭГ, она окажется интересной моделью для исследования наименее изученных физиологических аспектов памяти в широком понимании данного процесса. Изучение динамики этой активности важно и для познания закономерностей перехода физиологических явлений в патологические. Следует отметить, что указанный феномен интересен и в сравнительно-физиологическом аспекте. Дело в том, что разрыв между многими физиологическими моделями и физиологией здорового и больного мозга человека может быть преодолен с помощью сравнительно-физиологического рассмотрения не только собственно физиологической и морфологической филогенетической динамики, но и сравнительного рассмотрения физиологической и патофизиологической роли одних и тех же, в частности биоэлектрических, феноменов в филогенетическом ряду. Такой подход также весьма перспективен. Опорными данными могут служить результаты экспериментов на животных, свидетельствующие как будто не об ухудшении, а об улучшении запоминания при медленноволновой тега-активности (Wetzel et al., 1977).

Могут возразить, что в реальных условиях при эпилепсии на ЭЭГ встречаются не только эпилептиформная активность, медленные волны и пароксизмальная, все замедляющаяся активность. При некоторых формах эпилепсии наиболее характерным оказывается феномен пароксизмальной пик-волновой активности, воспроизводящийся при электрическом раздражении таламических структур (Jung, 1954). Однако его, по-видимому, вполне правомерно можно рассматривать как частный случай, подтверждающий правило. В этом случае в связи с расположением эпилептогенного очага в области одного из звеньев синхронизирующей системы и собственно болезненные, и защитные проявления оказываются неразрывно связанными. Данные о динамике нейронной активности во время острой и медленной фаз феномена могут рассматриваться как аргументы в пользу выдвигаемой концепции (Pollen, 1964; Gloor, 1972). Реальной проверкой верности рассмотренных выше представлений явилось воздействие через вживленные электроды на эпилептогенные очаги слабым синусоидальным током, по периоду сопоставимым с дельтаволнами ЭЭГ (Бехтерева, 1980а). Это воздействие приводило к местному значительному уменьшению выраженности или исчезновению эпилептогенеза.

ЭЭГ очень широко использовалась и для изучения нейрофизиологических механизмов условнорефлекторной деятельности животных и человека и мыслительной деятельности человека. Начало этому положено основополагающей экспериментальной работой М. Н. Ливанова и К. Л. Полякова (1945). Многочисленные дальнейшие исследования уточняли и развивали основные положения условнорефлекторной теории. Однако в физиологию высшей нервной (психической) деятельности человека электроэнцефалография в сочетании с условно-рефлекторной методикой и простейшими психологическими тестами внесла сравнительно небольшой вклад. Широко известна публикация Гасто с соавторами (Gastaiit et al., 1957a, 1957b), в которой обобщены результаты работ разных одновременно и по одной программе работавших лабораторий. В ней показано, как в зависимости от исходного фона изменяется альфа-ритм на ЭЭГ при реализации положительных и тормозных условных рефлексов, но не вскрыты какие-либо новые механизмы условного рефлекса. Оценивая эти работы, правомерно констатировать, что в них описаны электроэнцефалографические корреляты условного рефлекса у человека. Новые материалы к характеристике взаимодействия различных областей мозга человека при психической деятельности по данным ЭЭГ были получены при использовании приема электроэнцефалоскопии с обработкой данных на ЭВМ М. Н. Ливановым с сотрудниками (Ливанов, 1972). Электроэнцефалография в этом случае как будто мало себя оправдала.

Следует учитывать, однако, что для изучения нейрофизиологических механизмов сложнейших видов деятельности человека до самых последних лет использовалась та же ЭЭГ, что и в клинико-физиологических исследованиях, то есть ЭЭГ сравнительно узкого спектра и наибольшей амплитуды сигнала. Относительно недавно для этой цели стали регистрировать слабые высокочастотные сигналы (Brown et al., 1976, и др.). Результаты первых исследований показали, что, по-видимому, этот путь перспективен и позволяет перешагнуть через «ограничения ограниченного спектра» ЭЭГ. Расшифровка записи биопотенциалов, осуществляемой при достаточно продуманном психологическом эксперименте, позволила обнаружить признаки семантической дифференциации слов. В этом направлении предстоит еще большая работа, которая определит перспективы и ограничения указанного аспекта исследований. Очевидно удастся также уточнить, в каких соотношениях находятся так называемая обычная ЭЭГ и этот слабый сигнал, отражают ли они один процесс или речь идет не только о расширении спектра, но и о регистрации несколько иного явления (что значительно более вероятно).

Как видим, возможности ЭЭГ не так уж ограничены, причем с новыми техническими решениями открываются и новые перспективы ее применения. Появляются все более совершенные приемы анализа ЭЭГ, как повышающие общую информативность данных, так и целенаправленно извлекающие информацию, адекватную определенной задаче. В этом плане интересны исследования, проводимые К. К. Монаховым (1981) и Е. А. Григорьевой с соавторами (1981). Е. А. Григорьева показала возможность выделения при компьютерном анализе ЭЭГ нейрофункциональных структур, на основе которых возможна дифференциальная диагностика различных форм депрессии. Однако ошибочно думать, что именно в этом случае примат принадлежит техническим возможностям исследователя. Как и в подавляющем большинстве других направлений биологических исследований, в развитии нейрофизиологии примат принадлежит физиологической (или общебиологической) идее, хотя возможности выдвижения и особенно подтверждения ее действительно в значительной мере зависят от методики и технических условий эксперимента. Это положение можно проиллюстрировать следующим примером.

Одна из современных задач в лечении эпилепсии и других болезней мозга – управление его функциональным состоянием. Общая идея заключается в том, чтобы, ориентируясь на какой-то определенный электрический показатель мозга, подать на модулирующие зоны мозга электрический сигнал через внешнюю цепь, в которую включены и анализирующее устройство, и прибор для подачи тока (в данном случае неважно, идет ли речь о телеметрическом или стационарном управлении состоянием мозга). Разработаны приемы анализа ЭЭГ с выделением эпизодически проявляющихся эпилептиформных признаков. Оптимально – закладывать в ЭВМ формализованное описание именно этих признаков и осуществлять в дальнейшем в реальном времени исследования поиска его аналогов в текущей ЭЭГ (эталонный поиск). Предположительная схема была такой: возникает состояние, оно детектируется на основе слежения на ЭЭГ и затем подавляется.

Технические решения были приемлемыми. Техническая сторона схемы работала. Однако успех в модуляции состояния больного мозга, подавлении эпилептогенеза был переменным. В связи с этим для подобных целей предложено использовать электроэнцефалографические корреляты не уже развившегося или развивающегося состояния, а того отрезка (или – и того отрезка) ЭЭГ, который по времени непосредственно предшествовал патологической реакции (Данько и др., 1976). Именно этот путь, основанный на физиологической идее ориентации на наиболее активный процесс – формирование реакции, как будто открывает новые перспективы в воздействии на больной мозг. И именно этот прием, предложенный на основе физиологической идеи, нашел полное подтверждение в исследованиях активности нейронных популяций мозга человека. Сигнал, управляющий словесным ответом, появляется в мозгу ранее ответа (Бехтерева и др., 1971). Для того чтобы использовать при анализе импульсной активности тот же эталонный машинный поиск, оказалось необходимым включить в эталон формализованные описания импульсной активности с обязательным учетом краткого (40– 60 мс в этих условиях) периода, предшествующего собственно нейрофизиологическому корреляту реакции – произнесенному слову. Иными словами, чтобы отыскать с помощью ЭВМ и соответствующих программ момент, когда произнесено слово или когда то же состояние возникло в мозгу, но по каким-либо внутренним или внешним причинам слово не было произнесено, необходимо в эталон включать и важнейший период формирования, предшествующий внешнему проявлению реакции.

Вполне понятно, что переходу на этот новый уровень, безусловно, способствовала техника, позволившая реализовать эталонный поиск. Но именно физиологическая мысль определила новый этап разработки проблемы модуляции состояния мозга.

Как указывалось выше, ЭЭГ – один из очень распространенных физиологических приемов оценки функционального состояния мозга. Однако, если попробовать дать пространственновременную и особенно количественную оценку функционального состояния, то нередко это окажется очень сложным и при исследовании больного и здорового мозга. В то же время, обсуждая проблему характеристики функционального состояния мозга, с самого начала, чтобы не возникло ненужных недоразумений, необходимо подчеркнуть: хотя и может быть предложен ряд физиологических показателей, более удобных, особенно для количественной характеристики функционального состояния мозга, они оказываются уступающими ЭЭГ в информативности или в общности. Короче, использование других приемов характеристики функционального состояния мозга неальтернативно по отношению к ЭЭГ.

Длительное изучение динамики сверхмедленных физиологических процессов (СМФП) в рамках комплексного метода изучения мозга, позволяющего сравнивать возможности разных показателей, обнаружило, что наиболее просто и вполне приемлемо по точности для решения многих задач количественные данные о пространственной мозаике и временно?

й динамике могут быть получены с помощью одной из составляющих СМФП головного мозга – уровня устойчивого потенциала милливольтового диапазона (Илюхина, 1977), или омега-потенциала (Илюхина, 1982а, 1986).

Технически возможно измерять величины омега-потенциала одновременно с большого количества точек. Естественно, запись оказывается более надежной в том случае, если контакт электродов с мозгом прямой. Но практика показывает, что и при записи с поверхности черепа оказывается возможным получить достаточно убедительные данные именно о СМФП, в частности, об омега-потенциале и других их видах меньшей амплитуды и более динамичных (дзета-, тау– и эпсилон-волн). Исследование мозаики и динамики наиболее медленных физиологических процессов позволяет получить количественные профили функционального состояния различных отделов мозга – трехмерный паттерн, представляющий данные об интенсивности, продолжительности изменений в мозгу и распределенности этих изменений в пространстве мозга (Илюхина и др., 1981).

Физиологические исследования показывают, что омегапотенциал отражает уровень относительно стабильного функционирования и является физиологическим показателем, определяющим состояние мозговых структур и протекание целого ряда других биоэлектрических процессов. «Включение» или «невключение» структуры в деятельность в значительной мере определяется или опосредуется сверхмедленным физиологическим процессом – уровнем омега-потенциала, изменение которого меняет функциональный спектр структуры (Бехтерева и др., 1970).

Так, принципиально полифункциональное нейронное сообщество может проявляться в зависимости от уровня СМФП как звено системы обеспечения эмоциональных реакций, собственно мыслительной деятельности или движения, а в милливольтовом диапазоне значений величин устойчивого потенциала (омега-потенциал) некоторые структуры оказываются не только потенциально, но и реально полифункциональными. Уровень СМФП (омега-потенциал) зависит от ряда факторов и, в частности, определяя реакцию на приходящий сигнал, может вслед за этим меняться сам; он изменяется под влиянием средств, которые влияют на центральную биохимическую медиацию, и может быть соответственно и свидетельством ее изменения и теснейшим образом связан и с другими биохимическими процессами мозга. Он определяет условия для реализации деятельности и меняется при ее протекании.

Создается впечатление, что взаимосвязанные в разных областях мозга изменения омега-потенциала существенно участвуют в важнейшем процессе организации («задействовании») сложных многозвеньевых мозговых систем при различных видах деятельности – до конца не расшифрованном процессе, который на основе одной только импульсной передачи не всегда находит достаточно удовлетворяющее реальности объяснение.

Подробное изучение СМФП при различных функциональных состояниях и заболеваниях мозга – дело настоящего и ближайшего будущего, тот методический и смысловой путь, по которому, несомненно, пойдет большое количество исследований динамики функционального состояния мозга. Накапливается все большее количество данных о динамике СМФП в различных органах и тканях организма (Илюхина и др., 1981, 1983; Илюхина, 1982а, 1983; Илюхина, Хабаева, 1984). Эти материалы закладывают основы для изучения на принципиально новом уровне соотношения состояний и динамики активности мозга и печени, мозга и мышц и т. д. Иными словами, при использовании, по-видимому, универсальных для многих тканей организма СМФП окажется возможным оптимально адекватно исследовать центральную регуляцию, взаимовлияние органов и, более того, межсистемные взаимодействия.

СМФП используются с успехом и для других целей. Колебания СМФП в пределах милливольт и сотен микровольт являются одним из оптимальных приемов изучения мозговой системы обеспечения различных процессов, и прежде всего – эмоций.

Н. П. Бехтерева и Д. К. Камбарова (1984, 1985) в многочисленных работах показали, что СМФП являются наиболее адекватным физиологическим языком исследования структурнофункциональной и нейрофизиологической организации мозговой системы обеспечения эмоций, пригодным и для клиники и для эксперимента. Работами В. М. Смирнова и других сотрудников лаборатории было показано соотношение этого мозгового показателя развития эмоций с традиционным периферическим показателем – кожно-гальванической реакцией (Грекова, 1975).

Надежный прием – запись СМФП при эмоциональных реакциях – сейчас применяется в лечении больных с целью предупреждения воздействий на эмоционально значимые зоны, не позволяя развиться нежелательным поведенческим реакциям. Ту же службу он может выполнить и при других болезнях мозга. А при тех болезнях, где целесообразна именно модуляция эмоционального состояния, данный прием помогает нахождению зон предположительного воздействия.

В спектре возможностей СМФП для изучения механизмов здорового и больного мозга нельзя не учесть слабое по интенсивности (микровольты и десятки микровольт) условное негативное отклонение потенциала (CNV), или волну ожидания (Е-волну), открытую в 1963 году Греем Уолтером. Грей Уолтер, а за ним и многие другие (Walter, 1964; Кануников, 1982; Кануников, Дорошенко, 1982) показали, что в состоянии готовности к действию, в период, когда человек принимает решение, с коры мозга и соответственно с поверхности кожи черепа можно зарегистрировать слабый медленный сигнал, по интенсивности соизмеримый с сигналом ЭЭГ. По-видимому, феномен отклонения медленных электрических процессов большей интенсивности при эмоциональных реакциях и волна ожидания – физиологически принципиально события одного порядка, но разного количественного выражения, хотя они различаются не только количественно. Уточнение сходства и различия этих процессов – несомненно важная задача, хотя бы потому, что она позволит по ходу исследований расширить возможности использования медленных процессов при изучении здорового и больного мозга. Например, волна ожидания рассматривалась первоначально, в частности Греем Уолтером, как исключительно корковый электрический феномен. Наши исследования (Бехтерева, Чернышева, 1968) показали, что этот процесс может быть зарегистрирован и в подкорке, причем раньше, чем в коре. Если в коре он может не проявиться сразу, а как бы вырабатываться по мере повторения тестов, создающих желаемую ситуацию, то в подкорке его нередко удается обнаружить уже при первом или самых первых сочетаниях индифферентного стимула со стимулом, побуждающим к действию. При этом появление аналогичного феномена в коре может запаздывать, причем большой интерес представляет соотношение появления во времени волны ожидания в разных структурах мозга.

Дальнейшее изучение этого процесса позволит показать, за счет каких структурно-функциональных образований организуется процесс принятия решения, уточнить иерархию и, хотя бы частично, физиологический вклад различных образований мозга в этот процесс. Исследование сдвигов медленных электрических процессов при эмоциональных реакциях по аналогии с возможностями, обнаруженными при изучении волны ожидания, может быть проведено не только для изучения пространственной организации системы обеспечения эмоций в мозгу. Большой интерес может представить изучение этих событий во времени. Не исключено, что в этих условиях на протяжении одного исследования удастся подсмотреть не только вовлечение дополнительных структур мозга в обеспечение эмоционально-психической реакции, но и явление минимизации звеньев системы по мере повторения сходных реакций. Если это удастся, то наблюдения могут оказаться одним из ключей к расшифровке процесса минимизации звеньев мозговых систем в онтогенезе, важность которого для физиологии здорового и больного мозга обсуждалась нами ранее (Бехтерева и др., 1977б, 1978) и будет обсуждена более подробно и в данной книге. Отсутствие минимизации по крайней мере гибких звеньев системы обеспечения эмоциональной реакции или, наоборот, увеличение их числа, если оно обнаружится, будут служить поводом к оценке данного эмоционального состояния как труднокорригируемого, а с учетом некоторых представлений, в частности П. К. Анохина (1968), как предпосылки к вовлечению мозга (организма) в невротическое состояние.

Исследование СМФП открывает широкие перспективы для понимания механизмов мозга. Их избирательность для изучения определенных процессов выявилась в рамках комплексного метода. В свою очередь, при оценке перспектив изучения СМФП важно подчеркнуть, что использование ряда показателей в пределах самих СМФП и сочетанное применение всех или адекватного набора из ряда составляющих комплексного метода повышают эффективность исследований, ибо результаты сочетанного использования ряда методик для изучения физиологических процессов больше суммы результатов использования каждой методики в отдельности.

Все большее место в изучении физиологии здорового и больного мозга занимает метод вызванных потенциалов (ВП), особенно при одновременной записи ЭЭГ. Долгое время метод ВП был одним из признанных приемов изучения функциональной анатомии мозга, способом регистрации вызванных ответов на адекватный сигнал, подаваемый через сенсорные входы или электрическое раздражение периферических или центральных нервных структур. Значение метода в этом плане осталось тем же, но сфера его применения все расширяется. Так, метод ВП, зарегистрированных вместе с ЭЭГ, представил в клинике, в частности при эпилепсии, данные той степени надежности, на основе которых оказывалось возможным достаточно характеризовать состояние больных, функциональное состояние эпилептизированного мозга. Регистрация и анализ ВП и ЭЭГ одновременно с многих отведений поверхности кожи черепа предлагаются в качестве основного метода для предварительной компьютерной статистической диагностики поражений мозга (John, 1977). Не исключено, что это методическое сочетание окажется полезным при многих патологических состояниях.

Накапливается все больше сведений (Королькова и др., 1981; Альтман, 1984; Жирмунская, Анохина, 1984) о возможности соотносить характеристики вызванного потенциала с эмоциональной реакцией и достаточно сложным, семантически значимым входным сигналом. Развитие исследований неизбежно отсеет увлечения в этом вопросе, однако полученные данные свидетельствуют о большой информативности метода для изучения физиологических возможностей здорового мозга и позволяют получать материалы к оценке нарушений переработки информации при развитии заболевания. Так, в частности, с помощью метода ВП объективно подтверждено, что неблагоприятное течение эпилепсии характеризуется нарушением и тех механизмов мозга, которые связаны с восприятием и переработкой информации.

В методическом руководстве (под редакцией В. Б. Гречина, 1977) рассмотрены результаты и возможности использования практически всех физиологических методов, применяемых при изучении физиологии здорового и больного мозга. В данном случае, когда рассматриваются не методики, а принципиальные возможности, открывающиеся в физиологии здорового и больного мозга человека при их использовании, соответствующие аспекты подробно освещены лишь в отношении тех методов, традиционных или нетрадиционных, где более или менее существенно пересмотрены их возможности и прежде всего в сторону расширения.

Регистрация неэлектрического показателя – напряжения кислорода – сейчас все шире используется по прямому назначению для оценки напряжения кислорода в ткани мозга (Cooper et al., 1966; Гречин, 1972; Шахнович и др., 1974; Гречин, Боровикова, 1982). Этот метод дает ориентировочные данные относительно близости внутримозгового электрода в сером или белом веществе. Колебания напряжения кислорода неодинаковы в различных структурах, и поэтому характеристики спектра этих колебаний могут быть использованы как дополнительные данные при уточнении расположения электрода. Так же как и медленные колебания, этот показатель можно использовать при соответствующих пробах для изучения структурно-функциональной организации мозга, для выявления звеньев мозговой системы обеспечения той или иной деятельности. Так, регистрируя напряжение кислорода при интеллектуально-мнестических пробах, удалось выявить изменения в состоянии отдельных мозговых структур, а затем все большего их числа при пробах на краткосрочную и долгосрочную память.

Если данные о структурно-функциональном обеспечении краткосрочной памяти представили материал о вовлечении первоначально достаточно большого числа мозговых зон в упомянутый процесс, то путем удлинения сроков между предъявлением пробы и ее воспроизведением удалось обнаружить реорганизацию системы, участвующей в обеспечении этой деятельности, и прежде всего – в сторону уменьшения числа ее звеньев. В этих исследованиях вновь выявилась необходимость повысить информативность применяемого метода, использовать методический комплекс. Сочетанное измерение напряжения кислорода в тканях и скорости кровотока позволило более точно судить о близости электрода к артериальному сосуду и способствовало пониманию физиологической сущности направления колебаний напряжения кислорода в тканях. С этой же целью проводилось и исследование импеданса в тканях мозга (Гречин, 1975; Гречин, Боровикова, 1982). Можно надеяться, что в таком расширенном варианте данный методический комплекс позволит глубже проникнуть в физиологические аспекты долгосрочной памяти (Adey, 1977; Михальцев, 1978). Для расшифровки физиологической сущности фаз колебаний напряжения кислорода в тканях применяется одновременная регистрация этого показателя и мультиклеточной импульсной активности (Бундзен и др., 1975а, 1975б). При этом оказывается возможным получить одновременно материалы и о физиологических свойствах различных нейронов, и о механизмах памяти. В этом плане нуждаются в дальнейшем подтверждении и расшифровке материалы об участии в процессах памяти по крайней мере двух типов нейронов, играющих разную физиологическую роль и работающих соотносимо с разными фазами колебаний напряжения кислорода. Ю. Д. Кропотов (1979а) описывает нейроны, активность которых учащается на восходящей и на нисходящей фазах волн напряжения кислорода.

Методические трудности при изучении свойств отдельных нейронов в начале этих исследований были значительными в эксперименте и гораздо большими при их проведении у человека. Однако постоянно оправдывающий себя тезис о возможности прогресса в лечении и диагностике заболеваний, понимания генеза общих и частных проявлений болезней мозга лишь на основе фундаментальных исследований ставил задачу использовать наиболее тонкие методы изучения мозга человека. Так, клиника настоятельно требует достаточно надежных методов, с помощью которых можно решать вопрос и о лечебно оправданных деструктивных воздействиях на различные зоны мозга. Для уточнения расположения диагностико-лечебного электрода в головном мозгу в числе других способов в ряде клиник применяется регистрация импульсной активности нейронов (ИАН) (Albe-Fessard, 1965; Бехтерева, 1974, 1980б; Раева, 1977; Гоголицын, Кропотов, 1983; Бехтерева и др., 1985а).

Регистрация ИАН во время так называемых одномоментных стереотаксических операций при паркинсонизме проводится непосредственно в операционной по ходу погружения электрода.

Характер ИАН в разных структурах различен, что дает опорные данные для их опознания. При этом в ряде таламических структур обнаруживаются вспышки ритмических разрядов нейронов, совпадающих с ритмом тремора конечностей, опережающих его и запаздывающих по отношению к нему. Работы С. Н. Раевой и соавторов (1982, 1985) показывают, что такого рода исследования позволяют не только выявлять в мозгу так называемую треморогенную систему, но и уточнять значение этих зон в обеспечении двигательной функции.

Хотя ритм тремора в мозгу при других заболеваниях с такой четкостью не обнаруживается, путь использования характеристик ИАН для идентификации не только отдельных мозговых структур, но и конкретных зон этих структур несомненно перспективен. Привлечь внимание к этому вопросу особенно важно теперь, когда методические сложности в регистрации ИАН у человека уже преодолены. Так, при целом ряде заболеваний мозга, лечение которых осуществляется приемами стереотаксической нейрохирургии, бывает важно уточнить не только очаги болезни, но и активирующие и тормозящие зоны. Казалось бы, все эти зоны вполне можно найти с помощью электрической стимуляции. В действительности дело обстоит далеко не так просто, поэтому нельзя пренебрегать нетравматическим для больных методом регистрации и анализа импульсной активности нейронных популяций. Значение того, о чем говорилось сейчас, можно проиллюстрировать на примере поиска зон для лечебной электрической стимуляции при эпилепсии.

Известно эмпирически найденное правило, что каждый предыдущий припадок облегчает возникновение последующего, проторяет ему дорогу. С позиций феномена «раскачки» (Goddart, 1985) все это в полной мере относится и к электрической стимуляции мозга, которая далеко не всегда безопасна из-за возможности дальнейшей эпилептизации мозга. Это особенно важно учитывать, так как очень богатый опыт наблюдения за больными эпилепсией свидетельствует, что у большой группы больных количество припадков с годами увеличивается незначительно, не увеличивается и, наоборот, под влиянием адекватно подобранного лечения может уменьшаться вплоть до их исчезновения, хотя клиника именно эпилепсии изобилует и обратными примерами.

Одна из защитных реакций мозга рассмотрена нами на примере пароксизмальной активности ЭЭГ. Опыт лечебного применения электрических стимуляций показывает, что в мозгу имеется по крайней мере еще не один механизм защиты и, в частности, наряду с эпилептизирующими и эпилептогенными (как частный случай первых) существует ряд образований, активация которых ведет к деэпилептизации. (Вполне понятно, что и в норме, и при эпилепсии данные функции не отражают всего функционального спектра этих структур.) Деэпилептизирующие (тормозящие) зоны мозга выявляют путем его пробных электрических стимуляций. При этом лечебный эффект стимуляций более надежен, если больше зон мозга удается использовать для подавления эпилептогенеза. Неудивительно, что применение лечебных электрических стимуляций при эпилепсии и других тяжелых, длительно текущих заболеваниях возможно еще в очень немногих клиниках и не получило такого широкого распространения, какого заслуживает этот эффективный и щадящий, в лучшем смысле этого слова, физиологичный метод. Не только при эпилепсии, но и при некоторых других заболеваниях врач должен не только найти зоны мозга, на которые следует воздействовать при лечении, но и не вызвать при этом дальнейших нарушений его деятельности.

В наших работах (Бехтерева и др., 1978) показано, что угнетение патологических проявлений при электрической стимуляции может развиться по крайней мере в двух случаях: 1) если под электродом находится «истинная» тормозящая структура, активация которой проявляется хотя и различными, но только угнетающими эффектами; 2) если в результате стимуляции развивается конкурирующее возбуждение (Анохин, 1968; Камбарова, 1977).

При стимуляции зон первого типа осторожность необходима для того, чтобы не вызвать повреждения под электродом, не ухудшить баланс в системе угнетающих и поддерживающих болезнь структур. Хорошим физиологическим контролем наличия или отсутствия повреждающего действия стимуляции (Трохачев, 1965, 1966) является регистрация импульсной активности нейронных популяций. При стимуляции зон второго типа добавляется и вполне реальная опасность сформирования нежелательной поведенческой реакции (Бехтерева и др., 1963; Смирнов, 1976). Дело в том, что зоны этого второго типа вызывают эмоциональные реакции, на базе которых наряду с желаемым лечебным эффектом может возникнуть стойкая побочная патологическая реакция, связанная с кем-либо или с чем-либо из окружения больного во время электрического воздействия на мозг.

Выявить зоны, ответственные за развитие эмоций, можно и без стимуляции, с помощью регистрации колебаний медленных электрических процессов. Выявить зоны эмоционально нейтральные без стимуляции сложно. Можно попытаться использовать для этой цели данные анализа импульсной активности. Как осуществляется это практически? По изменению рисунка медленных электрических процессов при эмоциогенных пробах выявляют эмоционально активные зоны. В процессе лечения их или используют, воздействуя на них электрическим током определенных параметров, или, напротив, исключают из числа стимулируемых структур в зависимости от конкретных задач. Зоны угнетающего типа выявляют пробной слабой электрической стимуляцией, причем важно и нужно найти первоначально одну из этих зон. Затем должен быть использован комплекс приемов описания и анализа импульсной активности и поисков структур, активность которых обнаруживает черты сходства с данной структурой или связь с ней.

Труден или легок этот путь, но его или какой-то другой, принципиально аналогичный, придется пройти, чтобы щадящий и эффективный метод лечебных электрических стимуляций перестал быть преимущественно искусством врача, а встал бы на строго научные основы. Это особенно важно сейчас, когда на основе данных, полученных при стимуляции головного мозга, применяется стимуляция зрительного нерва (Шандурина и др., 1984) и спинного мозга (Гурчин и др., 1986). Все более широкое и адекватное использование вычислительной техники облегчает и эту задачу. Тем не менее, если будет предложен методически более простой путь нахождения значимых для лечения зон мозга без электрической стимуляции, ему, естественно, также окажут предпочтение. Интенсивно регистрируя и анализируя физиологические показатели мозга человека в течение многих лет, мы пока останавливаемся на данной рекомендации, тем более что исследование импульсной активности при всех условиях если не решит этот вопрос, то представит ценные данные для суждения о механизмах больного мозга, а возможно, и не только больного.

Примерно десять лет назад возникло новое направление, которое представляет вариант количественной электрофизиологии, – нейрометрика (John, 1977). Нейрометрика как способ оценки данных, мечта электрофизиологов 1940–1950-х годов, реализуется тогда, когда это обеспечено и идейно, и технически. Сейчас нейрометрика проникает еще не во все области экспериментальной и клинической нейрофизиологии, и не только в связи с недооценкой ее, а и в связи с сегодняшним несовершенством методов анализа. В первую очередь это относится к анализу активности отдельных нейронов и особенно нейронных популяций. Надо «подстраиваться» к мозгу, глубже понимать его механизмы, чтобы выйти за пределы возможностей методов типа постстимульной гистограммы, ибо при всех его несомненных достоинствах неизбежно упускается ценнейшая информация о сложном узоре активности живого мозга. Например, можно использовать все эти приемы, набирая статистику при оценке реакции на простые сигналы. И в то же время нужно искать методы, адекватные механизмам мозга, для анализа его так называемой собственно человеческой деятельности. В наших исследованиях сейчас это решается применением компонентного анализа (Гоголицын, Пахомов, 1984, 1985).

Как указывалось выше, данные, полученные при изучении мозга животных, чаще всего дают лишь опорный материал для суждения о наиболее сложных функциях мозга человека. И в то же время методические решения экспериментальной физиологии имели для физиологии мозга человека существенную ценность. Однако было бы ошибочно представлять, что физиология человека не вносит своего вклада в методический аспект вопроса и не требует творческого пересмотра, по крайней мере, некоторых методических принципов физиологии экспериментальной. Так, в частности, напомним уже неоднократно обсуждавшийся в данной работе вопрос об использовании данных исследования медленных процессов для изучения мозговой системы обеспечения эмоций. Сам комплексный метод изучения мозга созрел именно в исследованиях, проводимых у человека, хотя вполне понятно, что его применение будет весьма плодотворным и в эксперименте.

Специальных решений потребовал вопрос изучения активности нервных клеток мозга человека, хотя в одном из двух основных направлений, по которым пошло это исследование, адаптирован технический аспект экспериментальных исследований, а второй, несмотря на некоторую экспериментальную предысторию, потребовал разработки всего аппарата анализа практически заново.

Первое направление – исследование активности отдельных нервных клеток или очень небольшого их числа – уже рассматривалось, оно имеет свои задачи и перспективы. Второе направление именно в физиологии мозга человека является производным задач, которые встали перед исследователем. Оно потребовало создания целой системы математико-технического обеспечения.

Поведение отдельных клеток давно и интенсивно изучается экспериментальной физиологией. Результаты этих исследований много дали для понимания прежде всего функций самих клеток и структур, в которые они входят. Вопрос о поведении сообщества нейронов в той или иной ситуации сегодня можно решать лишь в эксперименте с помощью множества одиночных отведений. В клинике это будет возможным лишь в перспективе в связи с задачами зрительного и слухового протезирования – направления, которое в сегодняшнем его варианте оценивается весьма противоречиво. Однако в клинике и в таком случае зоны, где окажется возможным применить этот методический прием, всегда будут строго ограничены.

Сейчас клиническим задачам диагностических и лечебных хронических исследований отвечают электроды с диаметром 50–100 мкм и рабочей поверхностью от 0.01 до 0.15 мм³. С помощью таких электродов удается улавливать активность большей или меньшей группы нейронов и первоначально с помощью функциональных проб при простейшей обработке данных определять предположительное наличие или отсутствие связи данного сообщества нейронов с какой-то деятельностью. С этой целью используются данные о динамике частоты и структуры импульсного потока, получаемые на основе частотной и интервальной гистограмм. Практически для этого оказывается пригодной и так называемая интегральная запись активности, представляющая собой огибающую динамики текущей частоты нейронных разрядов. Опорные данные об отношении структуры к деятельности могут быть получены, как отмечалось выше, и с помощью других методических приемов и комплексов приемов. Но если тем или иным путем предварительно уточнено, что данная структура участвует в обеспечении, например, психической деятельности, дальнейшая расшифровка физиологических механизмов этой деятельности может осуществляться за счет исследования поведения функционально объединенных сообществ нейронов, а не одного нейрона, хотя данные такого рода, безусловно, интересны и не должны отвергаться. Один нейрон не является элементом системы обеспечения психической деятельности, он – элемент элементов этого звена. Речь идет об исследовании именно активности нейронов, а не более медленных процессов; они слишком инертны для обеспечения тончайших механизмов той деятельности, которая объединяется под общим понятием – мыслительные процессы – и базируется на воспринимаемых, произносимых и не произносимых, но возникающих в мозгу словах и образах, а точнее – различных формах их нейрофизиологической основы.

Здесь уместно, по-видимому, остановиться на некоторых общих положениях такого рода исследования, хотя частные его аспекты и предполагается рассмотреть в соответствующих главах данной книги. Подобное рассмотрение важно для определения значения каждой из его основных составляющих – собственно нейрофизиологического исследования, психологического компонента и математико-технического аппарата.

Как это происходит в реальных условиях?

Больной с вживленными в мозг электродами лежит на кровати или сидит в удобном кресле. На экране осциллографа отражается динамика импульсной активности, регистрируемая с помощью электродов. Импульсная активность записывается на магнитную ленту и/или обрабатывается непосредственно с помощью аналоговой и цифровой вычислительной техники. С этой целью используются большие и малые ЭВМ («Didac-4000», «Linc-8», «Hewlett-Pacard», «Plurimat», «In-110», «M-6000» и др.), применяются типовые и адаптированные к данным задачам и разработанные специально программы. Импульсная активность нейронных популяций анализируется в покое и при выполнении испытуемым психологических проб. Как правило, психологические тесты также адекватны задачам, так как центром тяжести исследования является анализ нейрофизиологических механизмов процессов, для которых необходимы и получение сопоставимых данных, и набор известной статистики. Так, если задача исследования – изучение процесса восприятия, то есть удержания в памяти и воспроизведения слов и их элементов, то применяются тесты, сходные с тестами Вине: предъявляется случайный ряд цифр, случайный набор слов, известных или неизвестных, в том числе иностранных, словоподобных сигналов (квазислов, построенных по законам словообразования, но не имеющих смысла), случайный набор фонем, слогов и триграмм. Тесты задает устно исследователь, находящийся в одной комнате с больным, подаются с предварительной магнитной записи через микрофон из другой комнаты ИЛИ предъявляются в виде зрительного изображения с помощью тахистоскопа и т. п. В соответствии с предварительной инструкцией больной непосредственно после окончания задания или по приказу исследователя воспроизводит тест или в какой-то другой форме отвечает исследователю. Если задачей исследования является нейрофизиологическая оценка процесса обобщения или исследование нейрофизиологических коррелятов процесса смысловой (семантической) дифференциации и общности, то в тесте перечисляются слова, которые могут быть обобщены по смыслу: например, названия различных деревьев, которые обобщались словом «деревья»; названия различных предметов мебели, которые обобщались словом «мебель», и т. д. Названия деревьев, кроме того, могли быть обобщены и по их типу – «лиственные», «хвойные», «фруктовые». При исследовании сравнительных нейрофизиологических коррелятов слов, обозначающих конкретные предметы и абстракции, перечислялись соответственно слова «сосна», «стол», «дом», ряд случайных цифр и т. д. Одной из поставленных задач было изучение нейрофизиологических коррелятов принятия решения, что является более сложным по отношению к предыдущим вариантам, хотя сам психологический аспект исследования в соответствии с возможностями нейрофизиологического анализа упрощался. Так, например, больному показывали цветовой слайд с изображением корзины свежих грибов или берега моря с купающимися людьми и т. п. Задание формулировалось примерно таким образом: определить, в какое время (сезон года) сделан этот снимок. Такой подход позволял накапливать данные о том, корреляты каких слов и в какой форме появляются в мозгу в связи с предъявлением слайда и, таким образом, каковы условия принятия решения.

Мы привели примеры используемых нами типов психологических тестов. С позиций задач, для решения которых они применяются, можно выделить тесты для изучения нейрофизиологического выражения слов, их элементов и словоподобных звукосочетаний в мозгу как сложных звуковых сигналов и как сигналов, имеющих смысловое значение, и тесты, применяемые для изучения простейших мыслительных операций – обобщения, умозаключения, принятия решения.

Очень важно использовать такие тесты, нейрофизиологические корреляты которых могут анализироваться и сопоставляться. Мы специально подчеркиваем это не потому, что в психологии не применяются тесты такого рода. Они используются, данные ответов подвергают специальной обработке, строят различные графики и кривые на основе статистической обработки данных. Но в психологии и, в частности, в ее ветви, наиболее близкой к нейрофизиологическому исследованию психической деятельности, – нейропсихологии – применяются и рекомендуются тесты, в которых задание представляет собой рассказ, ответ больного – пересказ этого рассказа, а о тех или иных нарушениях судят на основе близости пересказа к заданию или степени различных отклонений от него. Такой прием оказался очень эффективным для изучения нарушений психической деятельности и памяти при массивных поражениях лобных долей и их зон (Лурия, Хомская, 1966; Лурия, 1969, 1970, 1975; Хомская, 1972). Исследования, осуществленные с помощью такого метода, как видно из трудов А. Р. Лурия и его учеников, существенно обогатили нейропсихологию. Они в то же время не только сегодня, но и в ближайший период вряд ли окажутся пригодными для сочетанного нейрофизиологического и психологического изучения нейрофизиологических коррелятов психических процессов. Это же относится и к ряду других собственно психологических исследований, что и определило включение данного психологического экскурса в главу, посвященную нейрофизиологическим исследованиям.

С целью накопления достаточного для убедительной статистики количества данных использовались простые тесты в виде сравнения по величине двух предъявляемых с помощью тахистоскопа или светодиодной матрицы цифр, причем варьировали цифры, а сравнение их проводилось в том случае, если между ними был определенный знак (буква). Появление другого знака по условиям исследования требовало повторения второй цифры.

Исследование нейронной активности оказалось эффективным нейрофизиологическим приемом для изучения мозговых механизмов опознания образов. При решении этой задачи предъявлялись (обычно с помощью тахистоскопа) значимые и незначимые изображения, физические характеристики которых были сходны или сопоставимы. Придание значения исходно незначимому изображению, квазислову, неизвестному больному иностранному слову позволяло исследовать нейрофизиологические корреляты процесса обучения и т. д. (Бехтерева, Кропотов, 1984; Гоголицын, Кропотов, 1983).

Но вернемся к собственно нейрофизиологической стороне исследования. Запись импульсной активности нейронных популяций проводилась до предъявления различных, и в частности психологических, тестов во время их реализации и после. За редким исключением наблюдение за динамикой импульсной активности на экране осциллографа не давало убедительных представлений о наличии или отсутствии перестроек. Иногда заметно было увеличение или уменьшение количества разрядов, что, как правило, в так называемой интегральной кривой – огибающей текущей частоты – отражалось в виде значительных отклонений от фонового уровня. Изменения в импульсной активности отдельных нейронов и нейронных популяций выявлялись при усреднении данных, полученных при предъявлении достаточно большого числа (до 100 и более) однотипных тестов методом постстимульной гистограммы. Однако важной задачей анализа импульсной активности было обнаружение наиболее тонких, динамичных перестроек ее – паттернов – и расшифровка их, соотнесение со свойствами предъявляемого сигнала и в более общем виде – теста.

Решение этой задачи потребовало применения системы приемов анализа, одним из вариантов которого было выделение этого паттерна, его расщепление на элементы и представление его и его элементов в той форме, в которой они могли далее использоваться в качестве эталонов, закладываемых в ЭВМ, для обнаружения в других отрезках импульсной активности аналогичных паттернов, реализации эталонного поиска. Эталонный поиск обеспечил возможность, выявляя паттерны, соотносимые с различными словами, находить в импульсной активности мозговые корреляты слов, не присутствующих прямо ни в задании, ни в ответе. При всей динамичности, неустойчивости и отсюда трудности усреднения данных паттернов именно это позволило решать более сложные задачи нейрофизиологического исследования процессов типа умозаключения и принятия решения, перейти к изучению собственно мыслительной деятельности человека.

Статистически наиболее значимые результаты, сопоставимые с результатами экспериментальной нейрофизиологии, были получены при использовании приема построения постстимульных гистограмм (Гоголицын, Кропотов, 1983). Исследовались также интервальные последовательности, причем если первоначально акцент делался на изучении абсолютных значений интервалов в последовательных разрядах нейронов, то далее из-за динамичности этого показателя учитывались соотношения интервалов между последовательными разрядами (Шкурина, 1984).

В связи с обеспечением мыслительной деятельности многозвеньевой системой важным аспектом исследований было изучение соотношений нейронных разрядов в активных зонах, звеньях этой системы, расположенных в различных корковых и подкорковых структурах (Медведев и др., 1986). Так как мозг взрослого человека опознает объекты, слова и т. д. с одного предъявления, была поставлена и в первом приближении решена задача изучения мозговой нейродинамики не способами накопления, а в ходе одной мыслительной операции (Гоголицын, Пахомов, 1984, 1985; Бехтерева и др., 1985а). Это – принципиально новый этап изучения все еще молодой научной проблемы нейрофизиологии мыслительных процессов.

Математико-инструментальной обработке подвергались результаты исследования и других физиологических процессов с помощью приемов, составляющих комплексный метод изучения мозга, причем аппарат обработки варьирует в зависимости от задач исследования.

Запись физиологических процессов проводилась при бодрствующем спокойном состоянии больного, при засыпании и во время сна, а также при выполнении простых по сравнению со всей сложностью психической деятельности и сложных по сравнению с другими тестами психологических проб, поскольку предлагали сжимать руку в кулак и разжимать ее, сгибать и разгибать в локте, поднимать и опускать. При этом предлагалось проделывать все это правой или левой рукой, как правило, повторяя однотипные движения многократно. Двигательные пробы этого активного типа включали и движения ног. В отдельных исследованиях конечности в разных суставах сгибались исследователем или для этого использовались простые аппаратурные решения – пробы так называемого пассивного типа. Двигательные пробы максимально разнообразились, особенно у тех больных, у которых нарушения в первую очередь касались двигательной сферы.

Специального внимания заслуживает вопрос применения эмоциогенных тестов. Последние широко известны в психологии и очень разнообразны. Они применялись и в наших исследованиях и подробно описаны В. М. Смирновым (1976). Однако, рассматривая нейрофизиологический аспект вопроса, анализируя не собственно эмоциональные реакции, а выявляя их мозговую основу, следует подчеркнуть, что именно изучение нейрофизиологических механизмов эмоциональных реакций таит в себе некоторые подводные камни. Перефразируя известный философский тезис о том, что в одну реку нельзя войти дважды, можно сказать, что, применяя сходный и даже один и тот же эмоциогенный тест, трудно дважды вызвать аналогичную реакцию. Устрашающее в картах Роршаха быстро перестает устрашать, страшная новость второй раз воспринимается иначе, чем в первый, – и т. д. и т. п. А кроме того, все то, что с грехом пополам этически приемлемо в исследованиях, проводимых у здоровых (искусственное создание эмоционально положительных и эмоционально отрицательных ситуаций и т. п.), с большой осторожностью и только по прямым показаниям может применяться у больных. Если нужно уточнить эмоциогенную зону в мозгу, необходимо и оправданно применить эмоциогенный тест. Еще одиндва раза повторить сходную пробу нужно для дифференцирования неспецифической и собственно эмоциогенной перестройки в мозговых зонах. Но для убедительности нейрофизиологического анализа очень неплохо было бы повторить тест еще несколько раз. Медицинская этика – против. Действительно, вряд ли будет способствовать успеху лечения плохое настроение больного. А ведь важно проанализировать не только положительные, но и отрицательные эмоции, вернее, их механизм. И с другой стороны, плохо повторять принципиально те же, именно эмоциогенные, пробы… Но об этом уже было сказано. Отсюда большая часть изучения мозгового обеспечения эмоциональных реакций строится на индивидуальных наблюдениях, и требует, таким образом, для обобщений очень трудоемких массивных исследований.

Не очень просто обстоит дело с вегетативными коррелятами эмоций, причем лишь отчасти по мотивам этического порядка, а в основном из-за быстрой адаптации к допустимым по медико-этическим соображениям воздействиям. Именно в связи с этими факторами собственно нейрофизиологическое изучение эмоциональных и вегетативных реакций ведется и будет проводиться далее, но основным оказывается исследование мозговой структурно-функциональной организации и механизмов обеспечения эмоций.

Когда говорилось о значении комплексного метода изучения мозга, акцент был очень определенным на изучении его собственно физиологических показателей. Этот акцент по вполне понятным причинам останется, однако очень важно подчеркнуть, что комплексный метод – это физиологическое исследование мозга в разных физиологических и патологических состояниях и обязательно при реализации заданной деятельности. Это – прием изучения не только нейрофизиологии, но и в более широком плане функции мозга. Возможность изучать нейрофизиологию психической деятельности обусловлена не только прогрессом нейрохирургии, обеспечившим исследования в условиях прямого контакта с мозгом человека. В большой степени она обусловлена приходом в последние годы в медицину и физиологию одаренных представителей точных наук. Не тех, кого отторгла своя специальность, а тех, кто не побоялся сложности трудно формализуемых закономерностей, имеющих большое количество причинно не уточненных исключений в далеко не до конца созревших как науки медицине и биологии, действующих при многих, не всегда поддающихся точному учету условиях. Эти специалисты сумели выжать максимум из традиционных методов анализа и приборов и в ряде направлений пошли нетрадиционным для биологии и медицины путем (рис. 1, 2).

Сначала это был путь расширения приемов анализа на каждой ступени логической его цепи, а затем путь кристаллизации системы анализа, имеющей необходимый и достаточный элемент избыточности, целесообразный жесткий скелет, обрастающий гибкими ветвями при любой новой необходимости.

Рис. 1. Стереотаксический аппарат множественного наведения. Функциональные блоки: 1 — зубная пластина; 2 — основание аппарата; 3 — ориентирующее устройство; 4 — направляющее устройство; 5 — фантом (модель стереотаксических координат мозга и основание аппарата)

Таким образом, создавались и создаются методы, все более адекватные сложным проблемам физиологии мозга человека. Это – не славословие технике. Это – подчеркивание тех новых возможностей в комплексном изучении мозга, которые открываются при сближении наук о человеке с так называемой точной ветвью естествознания. Как специально подчеркивалось во всех наших предыдущих публикациях, комплексный метод включает не только более или менее подробно рассмотренные выше методики. В него входят регистрация и изучение физиологических и патологических показателей деятельности мозга и организма при диагностических и лечебных электрических воздействиях.

Результаты таких исследований наиболее полно представлены в отечественной и особенно зарубежной литературе. Достаточно упомянуть монографии Умбаха (Umbach, 1966), Сем-Якобсена (Sem-Jacobsen, 1968), Н. П. Бехтеревой (1971, 1974, 1980б), Дельгадо (Delgado, 1971), Валенштейна (Valenstein, 1973), В. М. Смирнова (1976), Н. П. Бехтеревой с соавторами (1977в, 1978) и главы в монографиях и сборниках (Данько, Каминский в кн.; Бехтерева и др., 1978; Ojemann, 1979, и др.). Кроме того, большое количество результатов стимуляций мозга описано в статьях тех исследователей, которые осуществляли электрическую стимуляцию при так называемых острых, одномоментных открытых и стереотаксических операциях по поводу гиперкинезов (Hassler et al., 1960, 1965).

Рис. 2. Обсуждение в лаборатории

Стереотаксическая неврология – новое научное направление, созданное В. М. Смирновым (1976), учение о функциональных спектрах, потенциях отдельных зон различных структур мозга человека, почти целиком базируется на результатах точечной электрической стимуляции мозга при паркинсонизме. Электрическая стимуляция, как указывалось выше, широко применяется при эпилепсии для уточнения эпилептогенных очагов и зон, тормозящих эпилептогенез. Полученные данные позволяют судить и о функциональных спектрах структур, и об изменениях физиологических показателей мозга. Предполагается, что электрическая импульсная стимуляция вызывает активацию стимулируемой структуры. Действительно, по-видимому, при оптимальных параметрах тока по отношению к структуре такого рода эффект возможен. Однако изменение параметров стимуляции может не только вызывать эффекты разного знака, но и просто различные эффекты.

Например, не только мы (Бехтерева и др., 1966), но и другие авторы (Van Buren, 1963; Sem-Jacobsen, 1968) показали, что электрическая стимуляция редкими импульсами одной из зон хвостатого ядра вызывает распространенный эффект типа тормозного, причем угнетаются и патологические паркинсонические проявления. Эффект частой стимуляции был противоположным. Который же из них отражает активацию структуры? Аналогия с раздражением нервов здесь вряд ли уместна, так как при электрической стимуляции мозга оказывается одновременное воздействие на множество нервных клеток, имеющих исходно разные характеристики и находящихся к моменту стимуляции в разном состоянии.

Мы говорим и пишем – «диагностическая, лечебная стимуляция». А стимуляция ли? Может быть, точнее – мягкое, повторное угнетающее воздействие? Пытаемся спорить: при воздействии током наблюдаются так называемые эффекты возбуждения. Возражаем: а при паркинсонизме мы видим симптом – тремор, повышение тонуса, причем в патогенезе паркинсонизма важную роль играет нарушение в тормозящих дофаминергических структурах. И так далее и тому подобное. Pro и contra при решении вопроса не в оценке внешнего эффекта, а в физиологическом контроле за состоянием нервной ткани в области электрического воздействия до, во время (желательно!) и после него. Измерив медленные электрические процессы и оценив состояние активности нейронов, ответить на эти вопросы можно.

Дальнейшее накопление материалов даст возможность более уверенно говорить об истинной стимуляции в тех случаях, когда как будто создаются электрические предпосылки для нее, и наоборот, в тех же условиях воздействия предполагать скорее тормозной эффект. В клинике нередко принимается точка зрения, согласно которой механизм действия не анализируется, так как важен лишь конечный положительный лечебный эффект. Такая точка зрения имеет право на существование, но она же дает возможность оспаривать прежде всего сами клинические, все еще далекие от идеала результаты. Только зная, что именно происходит в нервной ткани при воздействии на нее, можно реально управлять лечением.

Так называемое стимулирующее электрическое воздействие может усиливаться или ослабляться с изменением интенсивности и частоты воздействия. Это, вероятно, результат того, что структура активируется или угнетается, происходит вовлечение меньшего или большего числа нервных элементов. Развиваются разного рода дистантные эффекты как результат вовлечения в реакцию других звеньев той же системы, как результат активации тех структур, эффект которых не проявляется, если активна зона мозга, где приложено воздействие, или, наоборот, дистантного торможения активности под электродом, подающим ток. Дистантные эффекты того типа, когда одна структура тормозит или активирует другую, или более общего типа, когда в результате электрического воздействия на модулирующие зоны мозга меняется функциональное состояние сразу большого числа мозговых образований, все шире используются в клинике. При этом можно надеяться, что расшифровка физиологического состояния подвергающейся воздействию структуры позволит также более надежно направлять эффект в желаемое русло.

Но бывает, как указывалось выше, что при электрическом воздействии в зависимости от его параметров и исходного состояния структуры ответные реакции различаются не по знаку, не по интенсивности и многообразию, а по качеству. Так, например, при одном исходном состоянии стимуляция зоны обусловливает эмоциональную реакцию, при другом – ее отсутствие или изменение мышечного тонуса и т. д. В чем дело?

Как уже отмечалось выше, функциональный спектр мозговых зон в значительной мере определяется одной из составляющих СМФП – уровнем устойчивого потенциала милливольтового диапазона, или омега-потенциалом. Эта результирующая исходного функционального состояния и воздействия может определять эффект за счет активации или угнетения определенных типов клеток нейронной популяции под электродом, через который подается ток, или за счет поливалентности самих клеток. В этом случае данный уровень относительно стабильного функционирования проявляет какую-то одну (или несколько) из валентностей.

Зачем об этом, таком простом и давнем в клинике и эксперименте методе – электрическом импульсном воздействии на мозг – писать так подробно здесь, где затрагиваются в основном общие вопросы? Затем, чтобы подчеркнуть: механизм явления не только значительно сложнее, чем кажется, но и, что очень важно, настоятельно нуждается в дальнейшем изучении. Может и должен быть изучен на современном уровне возможностей физиологического исследования и прежде всего на основе применения в клинике и эксперименте комплексного, полиметодического подхода. А если и не всегда изучен, то в каждом конкретном случае исследован. В свою очередь, это позволит пересмотреть очень многие данные о свойствах и функциональных спектрах мозговых структур.

В клинике и эксперименте применяется не только импульсное электрическое воздействие, но и воздействие плавно нарастающим и плавно убывающим постоянным током. В данном случае в зависимости от интенсивности и продолжительности его действия и исходного состояния ткани возможна ее активация под электродом, угнетение (торможение?) и разрушение. Слабый постоянный ток, соизмеримый по интенсивности с собственными токами мозга, применяется для местного (через внутримозговые электроды) и общего (через внемозговые электроды) воздействия – микрополяризации. Ток интенсивностью до одного миллиампера вызывает ограниченное местное разрушающее воздействие с перифокально распространяющимся и после прекращения его действия эффектом угнетения. Микрополяризация применяется для уточнения функционального значения зоны и для лечения, макрополяризация, как правило, – лишь как проба перед собственно деструктивным, более массивным литическим воздействием, для того, чтобы используя это преимущественно обратимое воздействие, избежать возможных необратимых эффектов более массивной деструкции.

Микрополяризация казалась первоначально идеальным модулирующим воздействием. Она не поколебала в этом плане своего реноме – она действительно может очень мягко и локально влиять на состояние нервной ткани. Однако более чем при какомлибо другом методе электрического воздействия при внутримозговой микрополяризации необходима возможность воздействия не только на одну, а на несколько на расстоянии друг от друга расположенных точек мозга. Это связано с тем, что, почти физиологично изменяя состояние структуры мозга, микрополяризация вызывает к жизни одно из основных свойств мозга как целого – лишь только изменяется состояние одной его зоны, более или менее быстро развивается общая его перестройка. Эта перестройка, улавливаемая по медленным электрическим процессам и другим физиологическим показателям, требует для достижения желаемого эффекта микрополяризации различных точек.

Важным свойством микрополяризационного воздействия является и его своеобразная способность при некоторой длительности воздействия вызывать и местный, развивающийся во времени эффект. Такое развитие первоначально местного эффекта, а затем и распространение его наблюдается, как указывалось, обычно при воздействии более сильным постоянным током – макрополяризации. При макрополяризации местный и распространяющийся эффекты оказываются настолько выраженными, что их можно выявить, не прибегая к регистрации медленных электрических процессов: пространственную динамику отражает медленноволновая активность и на ЭЭГ. В случае если важно уточнить и количественную сторону эффекта, целесообразно ориентироваться на медленные процессы. Как указывалось выше, далеко не просто ответить на вопрос о физиологической сущности эффекта импульсной электрической стимуляции. С этой целью рекомендовалось использовать физиологические показатели состояния мозга. Дополнительные сведения могут быть получены при сопоставлении эффектов импульсного электрического воздействия и воздействия слабым постоянным током и путем анализа изменения физиологических показателей в этих условиях.

Эта проблема – проблема оценки физиологической природы явления, которое мы вызываем в мозгу, несомненно интересует клиницистов, решающих на основе результатов предварительных электрических воздействий, делать или не делать деструкцию (электролизис), продолжать ли электрическую стимуляцию или…

Очень нередкая в клинике ситуация. Электрическая стимуляция зоны «X» дает тот же клинический эффект, что и макрополяризация, заведомо вызывающая в неэпилептизированном мозгу угнетение. По аналогии остается предположить, что и стимуляция вызвала угнетение (торможение) нервной ткани под электродом! Дальнейшие действия в клинике основываются на характере эффекта с учетом состояния нервной ткани, его вызывавшего. А если не было поляризации? Что же – разрушать зону либо, наоборот, всемерно оберегать ее? Или продолжать стимулировать для получения лечебного эффекта?

На основе подтвердившихся и подтверждающихся представлений о роли устойчивого патологического состояния в патогенезе хронических заболеваний и значении в переходе к новому состоянию фазы дестабилизации основным критерием в клинике для дальнейших действий следует считать развитие колебаний симптомов заболевания (при гиперкинезах – мышечного тонуса, тремора) – степень дестабилизации их. Но критерий плюс-, минус-реакции (усиление или угнетение болезненных проявлений) в клинике при электрических воздействиях не отпал, а потому очень важно знать, что же действительно происходит в результате этих воздействий в точке их приложения, на расстоянии и во всем мозгу. Здесь в связи с этими положениями и рассуждениями и прежде всего как поводы для дискуссии целесообразно привести два рода достаточно недавно полученных результатов.

1. Электрическая стимуляция была применена при поражениях спинного мозга у наиболее сложно поддающегося терапии контингента больных. Оказалось, что эффект стимуляции зависит в этом случае от мощности подаваемого тока, определяясь его интенсивностью, частотой и длительностью импульсов лишь при «прочих равных условиях» (Гурчин и др., 1986). А так же ли обстоит дело при стимуляции головного мозга? Нерва?

2. Повторные лечебные электрические стимуляции положительных эмоциогенных зон у больных эпилепсией приводили к подавлению (угнетению? торможению?) большого количества разных собственно мозговых и организменных проявлений, наблюдавшихся при первых стимуляциях этих зон, и увеличению количества зон в мозгу, стимуляция которых вызывала положительный эмоциональный эффект (Бехтерева, Камбарова, 1984а). Как такого рода факты смотрятся с позиций физиологов, применяющих электрическую стимуляцию, в том числе повторную, как основной прием исследования?

По обеим этим позициям можно было бы привести ряд соображений, но, может быть, целесообразнее отложить это до времен более полной интеграции данных, полученных у человека и в эксперименте у животных…

Проблема электрических воздействий на мозг обсуждается и с физико-химической стороны в плане рассмотрения тех возможных молекулярных перестроек, которые развиваются под действием тока и других раздражителей в клетках мозговой ткани (Воронцов, 1961а, 1961б; Гречин, 1976; Хон, 1976). Это, существенно расширяя возможности физиологического анализа процессов, повышает вероятность его дальнейшей оптимизации.

По разным поводам в данной главе постоянно упоминаются возможности комплексного метода. Они действительно очень велики, хотя именно при сопоставлениях данных о структурнофункциональной организации больного мозга, полученных в результате исследования его физиологических процессов при адекватной и электрической стимуляции, были отмечены первоначально не всегда ясные расхождения. Так, электрическая стимуляция какой-то зоны мозга могла приводить к эффектам в двигательной сфере. И в то же время ни пассивные, ни активные движения больного не сопровождались воспроизводимыми изменениями физиологических показателей мозга в той же зоне (Бехтерева и др., 1975а, 1977в). Первоначально казалось, что периферическая реакция на электрическое воздействие, вероятно, развивалась за счет дистантного эффекта. Этого действительно никогда нельзя исключить. Однако при варьировании интенсивности электрического тока расхождение между реакцией на электрический и адекватный стимул нередко сохранялось. Подобное явление имеет, очевидно, не только одно объяснение. На второе место после указанного выше можно уверенно поставить связь его с метаболическими перестройками, вызванными болезнью мозга.

Впервые этот феномен был обнаружен при одной из длительно текущих болезней мозга – паркинсонизме, заболевании, важнейшим фактором в патогенезе которого является нарушение биохимической медиации в мозгу, ведущее к функциональному выключению структуры как звена системы обеспечения определенной деятельности. Дофаминовый дефицит угнетает или выключает важнейшие звенья системы обеспечения движений. Движение – естественный проприоцептивный раздражитель – не включает данное звено в работу. А электрическая стимуляция вызывает к жизни реакции, свойственные структуре в норме, которые могут восстанавливаться при нормализации биохимической медиации, что еще раз подчеркивает важность многостороннего подхода для получения достоверных сведений о состоянии мозговых образований. В связи с этим возникает и другой вопрос. Факты, которыми оперирует теперь нейрофизиология человека, в подавляющем большинстве получены при исследовании больного мозга. В какой мере они приложимы к здоровому мозгу?!

Представим себе, что на основе любого из приведенных выше физиологических подходов получены данные о мозговом обеспечении интеллектуально-мнестических функций и движений у психически сохранных больных паркинсонизмом. При достаточном числе исследований данные о структурно-функциональном обеспечении интеллектуально-мнестической деятельности могут быть приняты за основу для дальнейших исследований. Естественно, весьма желательно провести аналогичные исследования у больных с другими заболеваниями и сопоставить полученные данные. Иначе обстоит дело с результатами изучения структурно-функционального обеспечения движений у больных паркинсонизмом, так как двигательная сфера у них страдает очень существенно. В связи с наличием расстройств вегетативной сферы при паркинсонизме необходимо осторожно оценивать и данные о мозговом обеспечении вегетативных реакций. Даже очень большое количество исследований у значительного числа больных, страдающих одним заболеванием, хотя и внесет некоторую коррекцию в оценку результатов, далеко не решит вопроса полностью.

Среди многих представлений о патогенезе паркинсонизма по крайней мере два их элемента выдерживают проверку временем – представление о гиперфункции холинергической медиации и гипофункции дофаминергической – в той степени, в какой эта медиация обслуживает структуры мозга, имеющие отношение к двигательной сфере. На этой основе базируется практически все фармакологическое лечение паркинсонизма. Далеко не полный успех этого лечения и соответственно необходимость вводить в фармакологические противопаркинсонические препараты дополнительные компоненты свидетельствуют о том, что биохимический профиль паркинсонизма не может быть сведен к нарушениям указанных двух систем. Это обнаруживается и при направленном изучении отражения мозгового медиаторного обмена этих больных способом исследования продуктов распада медиаторов в биохимических жидкостях. Так, уже получены данные об изменениях пептидного спектра ликвора и крови у больных паркинсонизмом (Бехтерева и др., 1984б). Не исключено, что дальнейшие более тонкие биохимические и молекулярно-биологические исследования вскроют существенное патогенетическое звено этого заболевания, способствуя тем самым повышению эффективности фармакологического лечения. Однако и в этом случае останется действенной возможность некоторой коррекции нарушений двигательной сферы у больных паркинсонизмом с помощью холинолитических и дофаминергических препаратов.

Далее, при судорожных формах эпилепсии в бессудорожный период нарушения в двигательной сфере могут отсутствовать. Однако нет оснований предполагать идентичность организации мозговой системы обеспечения движений в норме и при эпилепсии. Изменения биохимической медиации при эпилепсии не однотипны, имеется множество их вариантов, так же как и вариантов клинических проявлений эпилепсии. В. К. Поздеев выделил пять типов этих нарушений (Бехтерева и др., 1978). Некоторые из них противоположны, что свидетельствует о неправомерности общего подхода к лечению. Принципиально такая же проблема встает при проведении исследований у больных с нарушениями эмоциональной сферы: полученные при этом данные мозговой структурно-функциональной и нейрофизиологической организации системы обеспечения эмоций не могут быть без коррекции учтены для суждения о механизмах мозгового обеспечения этих функций в норме.

Таким образом, с одной стороны, именно с развитием стереотаксической техники появились уникальные возможности исследовать тончайшие механизмы мозга в условиях прямого контакта с различными его зонами у больных. Получаемые данные дают ценнейшие материалы для суждения о механизмах больного мозга, а некоторые закономерности в связи с сохранностью определенных функций у этой категории больных и корректностью анализа вполне могут быть экстраполированы на здоровый мозг. Но не все. Очень многие данные относятся прежде всего к больному мозгу и нуждаются в дополнительной проверке для того, чтобы их можно было использовать для суждения о механизмах здорового мозга. Одним из приемов проверки может быть, как уже указывалось, сравнение данных, получаемых при обследовании разных больных, другим – широко распространенные и имеющие большое клиническое значение фармакологические пробы. В данном случае им является применение фармакологических проб в рамках комплексного метода при регистрации физиологических показателей мозга, клинических проявлений и биохимической динамики, отражающей целесообразность применяемых препаратов (приближение или отдаление от нормы в этих условиях) и соответствие их дозировки.

Фармакологические пробы применяются в клинике давно, причем назначение их может быть самым различным. Так, ряд препаратов, и в первую очередь коразол (метразол), используется для уточнения очага (очагов) эпилептогенеза и степени эпилептогенности мозга. Фармакологические пробы служат для уточнения состояния биохимической медиации – ее избыточности или, наоборот, недостаточности. Таким образом, в общей форме они способствуют диагностике и создают предпосылки для оптимизации фармакологического лечения. Во многих работах обсуждались принципы и конкретные формы применения угнетающих и активирующих биохимическую медиацию препаратов (Бехтерева и др., 1965, 1978; Бехтерева, 1971, 1974). Однако здесь важно подчеркнуть несомненную ценность фармакологических проб не только для уточнения места и характера биохимического полома в центральной нервной системе, но и для изучения механизмов здорового мозга, а также сегодняшних границ этих возможностей, которые, очевидно, завтра будут расширены.

Для того чтобы уточнить, в какой мере выражен и каким препаратом может быть оптимально скомпенсирован весьма вероятный избыток холинергических медиаторов при паркинсонизме, больному вводятся холинолитические средства, а затем в течение определенного периода регистрируют физиологические показатели мозга (причем у больного с вживленными электродами – многие физиологические показатели). Можно ли при первой же фармакологической пробе именно по физиологическим показателям сказать, что у данного больного произошла их нормализация? Об этом первоначально лучше всего судить по ЭЭГ, как правило, исходно измененной у этих больных. Однако, как вполне понятно, в этом случае можно будет говорить лишь о направленности сдвига. Динамика остальных физиологических показателей в этих условиях вначале скорее исследуется, чем используется как свидетельство нормализации. Регистрация СМФП и ИАН дает возможность и качественной и количественной характеристики развивающихся в различных зонах мозга под влиянием фармакологических средств перестроек. В сопоставлении с ЭЭГ эти данные могут оцениваться как проявление тенденции к нормализации или, напротив, ухудшению функционального состояния структуры.

Что же является основным критерием характера влияния фармакологических проб? По-видимому, при исследованиях, проводимых у больных, об этом в первую очередь следует судить по клиническим проявлениям и данным биохимических исследований, какими бы совершенными ни казались другие методы оценки состояния. У больных паркинсонизмом измерение мышечного тонуса и регистрация тремора могут наиболее наглядно свидетельствовать о качественной стороне развивающихся сдвигов. Биохимические данные, результаты исследования экскреции продуктов распада мозговых биохимических медиаторов характеризуют качественную и количественную стороны развивающихся в мозгу перестроек. Именно эти показатели вместе с клиническими данными смогут свидетельствовать в пользу нормализации или ухудшения состояния мозга, что позволит оценить изменения физиологических процессов в различных зонах мозга и, естественно, в первую очередь тех, которые в наибольшей мере зависимы от данного типа биохимической медиации.

Предположим, клинические и биохимические данные указывают на нормализацию холинергической медиации в преимущественно холинергических структурах у больного паркинсонизмом. Что явится в этих исследованиях важнейшим этапом уже для суждения о структурно-функциональной организации движений в здоровом мозгу? Пространственная организация реакций различных зон мозга на двигательные пробы, регистрируемая по воспроизводимой динамике физиологических показателей?

Однако применен холинолитический препарат. Гиперактивность холинергических структур снижена. Но остаются другие нарушения, и в частности дефицит дофаминергической медиации. Что же, можно остановиться на первом этапе – скажем условно – нормализации преимущественно холинергических зон? Нет, конечно. И проводится новый ряд фармакологических проб, в первую очередь компенсирующих дофаминергическую медиацию со всеми теми же принципами оценки эффекта. Так шаг за шагом подбирается наилучшее фармакологическое лечение больных паркинсонизмом. И также постепенно накапливаются данные о мозговой системе организации движений, приближенной к норме.

Однако, если стремиться получить сведения именно о мозговой организации системы обеспечения движений, недостаточно проводить исследования даже по очень расширенной схеме только при паркинсонизме. Необходимо иметь аналогичные данные и при других заболеваниях мозга. И что же, в этом новом случае будет полностью приемлема приведенная выше схема? Здесь при применении фармакологических препаратов с диагностической целью роль биохимического контроля останется по-прежнему важной. А вот ценность клинических показателей будет зависеть от степени их постоянства в картине болезни, тогда как значение физиологических параметров определится их выразительностью. Так, если речь пойдет об эпилепсии, хорошим контролем действия фармакологических проб наряду с биохимическими показателями окажутся ЭЭГ и ее производные – ЭКоГ и ЭСКоГ – и динамика СМФП. Клинические данные могут быть использованы лишь при провокации припадка или выраженных эмоционально-психических проявлениях, так как введение препарата, компенсирующего биохимические нарушения, чаще всего не вызовет в межприступном периоде видимых клинических проявлений. При психических заболеваниях с устойчивой клиникой психопатологических нарушений вновь наряду с биохимическими выступят на первый план клинические, а не электрофизиологические показатели.

Об этих, казалось бы ясных, вопросах здесь говорится по двум причинам. Во-первых, чтобы подчеркнуть принципиальную возможность получения при исследовании больного мозга данных, пригодных для суждения о здоровом мозге, и показать типовые пути решения этого вопроса, различные при разных заболеваниях. Во-вторых – и это очень важно именно для перспектив изучения здорового мозга – не просто подчеркнуть значение, но и показать место многоплановых физиологических исследований при фармакологических корригирующих пробах. Те физиологические данные и прежде всего динамика медленной электрической и импульсной активности нервных клеток, которые сейчас характеризуют функциональное состояние мозга в этих условиях, завтра, тогда, когда будут получены биоэлектрические характеристики нормального состояния различных структур мозга и его вариаций, начнут использоваться для контроля за состоянием мозга. Эта перспектива вполне реальна, и, поскольку безусловно (к счастью!) не будут проводиться исследования здорового мозга с помощью вживленных электродов, углубление и расширение сведений о физиологических характеристиках различных зон мозга имеет большое теоретическое и практическое значение.

В отношении фармакологических проб можно было бы сказать еще очень много. С учетом исключительно быстрого развития нейрофармакологии спектр этих проб, применяемых в клинике, не только может, но и должен быть расширен потому, что при правильной организации исследования они дают исключительно важные и для диагностики, и для лечения результаты. При возросших возможностях коррекции нарушений обмена не только классических биохимических медиаторов, аминокислот, но и других биологически активных веществ (здесь речь пойдет прежде всего и о пептидах) возможности использования полученных у больных данных для суждения о механизмах здорового мозга будут возрастать.

Заканчивая эту главу, следует, по-видимому, подчеркнуть еще одно обстоятельство, имеющее теоретическое обоснование и объяснение. Как это ни парадоксально, не всегда, но в очень многих случаях наиболее близкие к норме данные о структурно-функциональной организации мозговых систем могут быть получены именно в условиях фармакологических проб или после курса эффективного фармакологического лечения. В начале даже рационально обоснованного фармакологического лечения могут развиваться внутримозговые перестройки, отражающие фазу дестабилизации устойчивого патологического состояния и включения механизмов, его поддерживающих, что, естественно, очень важно в первую очередь для познания механизмов не здорового, а больного мозга и нейрофизиологических путей преодоления устойчивого патологического состояния. Материал, изложенный в настоящей главе, даже в тех случаях, когда разбираются вполне конкретные примеры, не должен рассматриваться в качестве чего-то близкого к рецептурному справочнику или методическому руководству. Поводом к написанию этого раздела послужило стремление осветить некоторые сегодняшние и завтрашние возможности в изучении мозга человека и подчеркнуть принципиально важные аспекты этого направления.

Глава вторая

Некоторые общие принципы организации мозга человека

почему человек потерял множество органов и функций, служивших его более или менее отдаленным предкам.

И. И. Мечников

В эволюции человека преобладает сильное развитие мозга и умственных способностей. Вот 

Структурно-функциональной организации мозга посвящено немалое число работ. В те или иные периоды интересы разных исследователей закономерно различны, и в то же самое время иногда десятилетиями внимание всех, кто занят этой проблемой, приковано к какому-то одному вопросу. В 1980 году исполнилось столетие со дня смерти выдающегося исследователя Брока, заложившего основы локализационизма – представлений о преимущественном или абсолютном значении определенных мозговых зон в обеспечении иногда очень сложных функций. Многие десятилетия, как известно, шло накопление фактов, казалось бы, подтверждавших эти представления. В плане изучения организации мозга человека наибольшее число крупных исследований вот уже многие годы посвящено межполушарной асимметрии (Адрианов, 1979), и вряд ли даже обобщающие исследования типа «The integrated mind» (Gazzaniga, LeDoux, 1978) могут подвести полный итог этим работам. В то же самое время в связи со сложностью проблемы не только частные, но и ряд общих принципов организации мозга человека настоятельно нуждается в дополнительном рассмотрении. Та же сложность проблемы определяет практическую невозможность рассмотрения всех на сегодня известных или гипотетических принципов организации мозга в краткой главе. Важные для понимания механизмов здорового и больного мозга положения будут рассмотрены и в общем виде, и на конкретных примерах мозгового обеспечения различных функций.

Как правило, основные звенья мозговой системы обеспечения речевой функции сконцентрированы у человека в левом полушарии. Это прежде всего зоны Брока (Вгоса, 1861) и Вернике (Wernicke, 1874). Однако операции по поводу эпилепсии, начатые в нашей стране Л. М. Пуссепом в 1904 году (цит. по: Панченко и др., 1975; Панченко, Шерешевский, 1975) и широко развернувшиеся в Монреальском неврологическом институте под руководством и при участии Пенфильда (Penfield, Jasper, 1954), показали, что для речевых функций очень значимым может быть правое полушарие. В связи с этим при нейрохирургических операциях проводятся проверочные стимуляции так называемых речевых зон. Позднее с той же целью в Монреальском институте была принята проба Вада (Wada et al., 1975) в виде внутрикаротидного введения амитал-натрия, обусловливающего односторонний кратковременный гемипарез, а в случае введения в доминантное по речи полушарие – одновременно моторную и сенсорную афазии. Еще позднее были предприняты попытки использовать бескровные методы определения стороны расположения речевых центров, в частности путем регистрации вызванных потенциалов, но это имеет уже больше отношения к истории развития диагностики и лечения эпилепсии, чем к изучению структурнофункциональной организации мозга человека.

Автору настоящей книги пришлось наблюдать позднее описанный В. П. Хохловой (1967) случай повторных операций на левом полушарии по поводу злокачественной опухоли у ребенка. В результате было последовательно удалено практически все левое полушарие, причем речь, утрачиваемая после каждой операции, затем постепенно восстанавливалась. Даже не предположительно, а вполне утвердительно можно сказать, что утрачиваемые функции восстанавливались за счет правого полушария, хотя первоначально речевые зоны развивались у этого мальчика, судя по результатам первых операций, как и у большинства людей, слева. С. Г. Зограбян с соавторами (1978) наблюдал двенадцать больных детей, у которых при полном отсутствии одного из полушарий движения в противоположных конечностях были сохранены.

Речевые зоны у взрослого человека могут быть представлены не только в левом, но и в правом полушарии. При их разрушении функция речи, как правило, не восстанавливается. В связи с этим возникает ряд вопросов. Равны ли при рождении по возможностям анатомически оба полушария и различные отделы мозга? Почему и как происходят латерализация функции и специализация отделов мозга? Почему во взрослом состоянии, несмотря на огромные потенциальные резервы мозга, при повреждениях определенных зон не происходит компенсации нарушенных функций?

Целенаправленное исследование тех анатомических зон конвекситальной поверхности коры обоих полушарий, которые в процессе онтогенеза приобретают важнейшее значение в осуществлении речевой функции, показало, что, как правило, эти зоны более развиты в левом полушарии. По-видимому, именно на основе анатомических предпосылок корковое представительство речевых функций концентрируется у большинства людей в левом полушарии, возможно, во многих случаях имеется или потенциально может развиться в правом полушарии, но в ходе онтогенеза сохраняется там, где оно получило наибольшее развитие. Допустимо полагать, что развитию правостороннего представительства речевых функций может способствовать происшедшее достаточно рано повреждение гомологичных зон левого полушария. Как указывалось выше, имеется большая литература (Гречин, 1974; Лурия, 1974; Смирнов, 1974; Балонов и др., 1975; Деглин, Николаенко, 1975; Кок, 1975; Лурия, Симерницкая, 1975; Костандов, 1978; Ojemann, 1977a; Ojemann, Whitaker, 1978b, и многие другие) о свойствах и различиях функций правого и левого полушарий. Большинство исследователей, по существу, подтверждают зародившиеся уже во второй половине XIX столетия представления о различии функциональных свойств обоих полушарий, хотя трактовка механизмов организации мозгового обеспечения функции и претерпела существенные изменения. Неврологическая и нейрохирургическая клиники, несмотря на прогресс фармакологии, все еще изобилуют больными, у которых повреждение одного из полушарий, вызванное сосудистым инцидентом, травмой, опухолью, инфекцией, не компенсируется или компенсируется далеко не полностью. Локализационизм в его первоначальной, не доведенной до абсурда (Kleist, 1934) рациональной форме продолжает верно служить клинике. И в то же самое время мозг здорового человека в XX веке с каждым новым поколением оказывается способным к реализации нередко совершенно новых функций, анатомическая предуготованность к которым, безусловно, не могла развиться, а поражение – вплоть до полного разрушения одного из полушарий – может не только привести к значительному замещению утрачиваемых, функций, но и не предотвратить формирования высокоинтеллектуальной личности. Ярким подтверждением служит пример Луи Пастера, который в юности перенес кровоизлияние в мозг, однако это не помешало ему впоследствии сделать ряд выдающихся открытий.

Каковы же те механизмы мозга, которые лежат в основе его возможностей и ограничений? Результаты диагностической электрической стимуляции преимущественно височной коры при операции по поводу удаления эпилептогенных очагов (Penfield, Jasper, 1954), стимуляций глубоких структур мозга через вживленные электроды (Sem-Jacobsen, 1968; Смирнов, 1976) и при одномоментных стереотаксических операциях (Hassler et al., 1960, 1965, и др.) существенно дополнили материалы о структурно-функциональной организации мозга человека, базировавшиеся до последнего времени на данных более массивных воздействий на мозг, вызываемых опухолями, травмами и сосудистыми поражениями (известные клинико-анатомические сопоставления и современная нейропсихология). Эти данные приведены во многих, в том числе указанных выше монографиях и обзорах. Детальное изучение структурно-функциональной организации мозга при паркинсонизме позволило В. М. Смирнову открыть новое направление неврологии – стереотаксическую неврологию. Электрическое раздражение мозга выявило различные реакции разных зон мозга, что позволило использовать эти результаты для уточнения места расположения электрода в связи с индивидуальными вариациями мозга. Однако здесь важно подчеркнуть, что при электрической стимуляции большинства подкорковых структур наблюдалась не какая-нибудь одна, а целый спектр реакций, которые к тому же при изменении параметров стимуляции и состояния больных могли варьировать. Особенно разнообразны реакции при стимуляции таких структур, как срединный центр, вентролатеральное и другие ядра зрительного бугра.

Так, обобщая исследования разных авторов, В. М. Смирнов (1976) показал, что при электрических стимуляциях срединного центра наблюдались: повышение уровня бодрствования, эмоциональное напряжение, тревожность, необычные ощущения; поведенческий эффект пробуждения – усиление ориентировочных реакций, расширение глазных щелей и т. д., диффузные неопределенные ощущения в сочетании со страхом; пробуждение больных, находящихся в легком наркозе (после выключения тока больные сразу засыпали); легкая спутанность, необычные висцеральные ощущения (абдоминальная аура?); необычные ощущения на контралатеральной стороне тела, спутанность сознания.

Данные записи физиологических показателей жизнедеятельности мозговых структур при предъявлении функциональных проб также подтвердили полифункциональность по крайней мере многих мозговых зон. Так, в том же срединном центре воспроизводимые изменения физиологических показателей наблюдались при предъявлении эмоциогенных, двигательных проб, тестов на активацию внимания и краткосрочную память и т. д.

Результаты электрической стимуляции и данные регистрации физиологических показателей функциональной динамики мозга при пробах приведены в отношении одной структуры – срединного центра, хотя сходные не по самому спектру, а по его богатству сведения были получены при исследованиях других зон и структур мозга (Sem-Jacobsen, 1968; Бехтерева, 1974; Смирнов, 1976; Бехтерева и др., 1978). Данные, полученные с помощью различных методов исследования, оказываются то более, то менее сопоставимыми прежде всего в связи с состоянием биохимической медиации. Однако и те и другие подтверждают, что популяции нервных клеток, расположенные в одной и той же зоне мозга, могут быть и очень часто оказываются полифункциональными.

Далее: в специальном целенаправленном исследовании суммарных реакций импульсной активности нейронных популяций и сверхмедленных процессов, проведенном при применении фармакологических проб (Бехтерева и др., 1970; Илюхина, 1971, 1977), обнаруживается, что полифункциональность может быть не только актуализированной, но как бы потенциальной. Применение нейротропных средств, вызывающих ослабление или усиление активности различных биохимических медиаторов, может выявлять эти потенциальные возможности. Полифункциональность нейронных популяций обнаруживается при повторных исследованиях и применении различных функциональных проб (Гоголицын, Кропотов, 1983). Нейронная популяция может быть как бы всегда готовой для включения в системы обеспечения разных видов деятельности и может быть готовой к функционированию в качестве звена системы лишь в каких-то определенных условиях состояния биохимической медиации.

Так, у больного М., страдающего паркинсонизмом, воспроизводимые изменения медленных потенциалов и импульсной активности нейронов (ИАН) при психологических пробах наблюдались во многих зонах и в том числе в центральном ядре зрительного бугра, в красном ядре и медиальном членике бледного шара. Применение серотонинотропного препарата дезерила привело к исчезновению воспроизводимых изменений физиологических показателей в центральном ядре зрительного бугра, Н-холинолитика педифена – в красном ядре и медиальном членике бледного шара. Напротив, применение другого, также холинолитического препарата – М-холинолитика метамизила – привело к увеличению отчетливости воспроизводимых изменений физиологических показателей мозга при психологических пробах в области красного ядра и медиального членика бледного шара. У больного Н., также страдающего паркинсонизмом, наблюдались воспроизводимые изменения суммарной динамики частоты ИАН при психологических пробах в одной из приэлектродных зон срединного центра. Больному называли ряд слов, а затем, примерно через 30 секунд, просили повторить их. Не в момент восприятия задания, а сразу после его окончания начиналось существенное возрастание частоты ИАН, достигавшее наибольшей выраженности в момент речевого ответа больного и сразу затем спадавшее до исходного уровня. Повторяли принципиально ту же пробу, заменяя только конкретные слова, – реакция сохранялась. Ввели дезерил в терапевтической дозировке. В первые 15–20 минут после введения препарата частота ИАН возросла примерно на 30 %. На этом фоне появилась четкая реакция в виде учащения ИАН на восприятие слов и при этом реакция на их воспроизведение больным еще более усилилась. Через час после введения дезерила и фоновая импульсация, и ответная реакция на введение дезерила приблизились к исходным. Различие состояло в несколько более низком уровне фоновой ИАН, практическом отсутствии изменений частоты ИАН в данной зоне в фазу восприятия слов и при этом в очень четко выраженном увеличении частоты ИАН на речевой ответ больного. Еще через час фоновая частота импульсной активности нейронной популяции стала примерно на 40 % ниже исходной, а в ответ на психологическую пробу наблюдалось лишь постепенное возрастание частоты ИАН, не связанное с фазами психологического теста, то есть можно было констатировать как бы временное выключение данной зоны из системы обеспечения психической деятельности. И в то же самое время на выполнении пробы выпадение этого звена системы не отразилось: многозвеньевая система обеспечила достаточную надежность работы мозга.

Изменения касались не только реакции на функциональные пробы, или, точнее, изменения реакции на функциональные пробы были связаны с изменением так называемых фоновых физиологических показателей.

Последовательное применение нейротропных средств, активных в отношении холинергической, адренергической и серотониннергической форм медиации, позволило получить большое количество интереснейших фактов о перестройках состояния различных структур мозга в этих условиях и прийти к двум принципиальным выводам.

Вывод первый. Состояние звеньев мозговых систем модулируется различными видами биохимической медиации. При всей важности дофаминергической медиации для обеспечения двигательной функции мозговая система обеспечения движений имеет звенья, модулируемые, включаемые или выключаемые другими формами биохимической медиации. С точки зрения биохимической медиации (модуляции?) и другие мозговые системы обеспечения функций полибиохимичны, что, по-видимому, является одним из механизмов, обеспечивающих их надежность.

Вывод второй. Данные наблюдения подтверждают не только представления о явной полифункциональности мозговых структур, но и о скрытой, своего рода потенциальной полифункциональности многих из них, проявляющейся при изменениях биохимической медиации. Эти результаты были использованы для более глубокого понимания нейрофизиологических механизмов в целенаправленных исследованиях В. А. Илюхиной, обобщенных в 1977 году и далее развитых ею в последующие годы (Илюхина, 1982а, 1986). Она показала, что если под влиянием внешних или внутренних причин изменяется один из СМФП – уровень устойчивого потенциала милливольтового диапазона, отражающий уровень относительно стабильного функционирования, то меняются функциональные свойства (спектр функциональных свойств) структур.

У больного X. при уровне относительно стабильного функционирования в диапазоне от 8 до 30 мВ одна из зон вентролатерального ядра зрительного бугра включалась в качестве звена системы в обеспечении краткосрочной памяти, в диапазоне от 23 до 35 мВ – как звено системы в обеспечении произвольных движений. В диапазоне от 20 до 30 мВ данная зона мозга проявляла свойства полифункциональности и могла участвовать в обеспечении как психической, так и двигательной деятельности.

В процессе длительных исследований (месяцы) получены данные, иллюстрирующие широкие функциональные возможности структур таламуса и экстранирамидной системы. Дифференцированы различия характера и интенсивности сверхмедленных колебаний разности потенциалов глубоких структур в ответ на психологические (активация внимания, краткосрочная память, эмоциогенные пробы) и двигательные тесты в зависимости от уровня относительно стабильного функционирования нейронноглиальных популяций (рис. 3).

На примере изучения структурно-функциональной организации хвостатого ядра Р. Е. Кирьяновой (см.: Илюхина и др., 1978) показаны существенные различия функционального состояния и спектра функциональной активности его нейронно-глиальных популяций при разных формах патологии (паркинсонизм, фантомно-болевой синдром) до начала лечения и возможность его изменения при положительном клиническом эффекте.

Данные о потенциальной и реальной полифункциональности мозговых структур подробно представлены в работе О. С. Адрианова (1977).

Надо сказать, регистрация физиологических показателей при функциональных пробах является более тонким способом выявления динамики и механизмов проявления полифункциональности структур мозга, чем электрическая стимуляция. Последняя может (но не всегда) выявить весь функциональный спектр структуры или вообще не выявить ее свойств, в связи с чем на основе данных электрической стимуляции создаются представления о вероятностных характеристиках структур (Смирнов, 1976).

Создается своеобразное противоречие. С одной стороны, в головном мозгу человека не только очень большое число клеток и еще больше связей между ними, НО, кроме того, популяции нервных клеток могут участвовать в обеспечении не одной, а многих функций. Мозговые системы обеспечения функций – многозвеньевые и полибиохимичные. Иными словами, эволюция в виде мозга создала действительно исключительно надежный аппарат. С другой стороны, весь опыт неврологической и нейрохирургической клиник свидетельствует о том, что повреждение целого ряда мозговых зон влечет за собой необратимый некомпенсируемый дефект функций

Рис. 3. Различия физиологической активности исследованных зон (1–3) хвостатого ядра (Cd), отраженные в характере типовых, в том числе и воспроизводимых, изменений СМФП, обнаруживаемых в момент выполнения психологических и двигательных проб (II) при различных состояниях тех же зон по данным омега-потенциала (I).

При удержании значений уровня СМФП в милливольтах (омега-потенциала) в пределах 10–20 мВ исследованные зоны хвостатого ядра физиологически активны и участвуют в обеспечении активации внимания и двигательной деятельности; при удержании омега-потенциала в «окне» 30–40 мВ те же зоны полифункциональны: участвуют в обеспечении активации внимания, краткосрочной памяти, двигательной деятельности; при удержании омега-потенциала в «окне» от 60 до 70 мВ те же зоны проявляют свойства эмоциогенных, что отражено в сходстве физиологической активности при выполнении любого вида психической и двигательной деятельности

.

В чем же заключаются те особенности организации мозга взрослого человека, которые лежат в основе этого противоречия?

В незрелом мозгу ребенка есть жесткая анатомическая предуготованность, перекрывающая даже частично особенности вида, согласно которой у всех его представителей в определенных областях мозга развиваются зоны проведения и анализа сигналов внешнего и внутреннего мира. Видовые анатомические особенности, создающие предпосылки для индивидуального развития человека как представителя определенного вида, уже менее абсолютны, но именно они ложатся в основу латерализации особо значимых корковых звеньев системы обеспечения речи. Неабсолютная значимость этих анатомических предпосылок определяет возможность формирования в отдельных случаях симметричных центров при поражении основных в раннем периоде онтогенеза. И еще по крайней мере два свойства мозга обусловливают сложность, а иногда невозможность компенсации его функций во взрослом состоянии. Первое свойство – это минимизация территорий мозга, необходимых и достаточных для обеспечения развившейся сформированной и не развивающейся существенно далее функции. Этому свойству уделял специальное внимание Н. А. Бернштейн (1947). Второе – это закрепление, фиксация локализации функций в мозгу в матрице долгосрочной памяти (Бехтерева, 1976а, 1976б; Бехтерева и др., 1977б).

Попробуйте совершающего первые шаги ребенка оторвать от этого занятия еще для какого-то дела. Ходьба сразу нарушится, ребенок остановится или упадет, если его не поддержат. Взрослый человек, да и не только взрослый, но и научившийся ходить ребенок, может обсуждать и решать во время ходьбы почти любые соответствующие его возрасту и интеллекту вопросы. Нарушения ходьбы (полная остановка, замедление и т. п.) возникнут лишь при серьезно конкурирующей ситуации, например развитии эмоциональной реакции, выражением которой и могут быть указанные нарушения. Это – простейший, почти бытовой пример. То же самое в принципе происходит при обучении любой другой деятельности, в дальнейшем приобретающей характер стереотипа. Человек, ребенок или взрослый, учась кататься на коньках, весь поглощен этим занятием. Он может упасть при любой самой маленькой помехе. Дальше все пойдет почти так же, как и с ходьбой. Но бытовой пример с коньками – или, если хотите, велосипедом – взят для того, чтобы предельно наглядно показать закрепление этой реакции в памяти. Пройдет 10– 15 лет без практического применения приобретенного навыка, но человек оказывается способным непроизвольно воспроизвести его: он встает на лед, садится на велосипед и сразу же или после двух-трех или нескольких неуверенных движений… Да, впрочем, аналогичная «память организма» иллюстрировалась в труде К. М. Быкова «Кора головного мозга и внутренние органы» (1947) также жизненным примером из романа Мопассана «Монт-Ориоль»: «…ваши ноги, мышцы, легкие, все ваше тело не забыло этих тягостных ощущений, и когда ум пожелает направить вас по той же дорожке, тело скажет ему: „Нет, не пойду, мне там было очень неприятно”. И голова без рассуждений подчинится протесту своих сотоварищей, которые несут ее». К. М. Быков не упоминал матрицы памяти. Он приводил этот случай как доказательство условнорефлекторной природы реакции.

Что же в этих примерах важно подчеркнуть для понимания ряда общих механизмов мозга, имеющих биологически разное значение для мозга здорового и больного человека? Для развития мозга в норме очень важна минимизация территорий, обеспечивающих более или менее стереотипные виды деятельности. Мозг как бы все время освобождается при этом для деятельности более сложной, хотя не у всех реализующейся, находящейся в постоянном развитии, пусть и имеющей в своей основе также стереотипные элементы. Имеется в виду мыслительная деятельность человека, базирующаяся на устной, письменной или мысленной формах речи и т. п., уже занявших свои основные позиции в структурно-функциональной организации мозга. Деятельность стереотипного или близкого к нему порядка формирует соответствующую матрицу долгосрочной памяти, которая позволяет вернуться к ней через годы, когда человек в лучшем случае лишь изредка вспоминал о ней.

Что же происходит при заболевании? Двигательные функции обеспечиваются минимальной и достаточной, с минимизированным избытком звеньев системой, структурно-функциональная матрица которой закреплена в долгосрочной памяти. Важнейшее, прекрасное свойство мозга – фиксировать и тем избегать ненужных затрат на одинаковые или однотипные действия – приводит к тому, что при поражении отдельных звеньев системы мозг не может черпать из своего астрономического по богатству запаса. Матрицы долгосрочной памяти зафиксировались: они, с одной стороны, поддерживают деятельность и, с другой – ограничивают возможность использования новых территорий мозга даже в случае необходимости. Память, на основе которой развиваются возможности мозга, память, которая в жизни подсказывает более или менее безопасные дороги, предостерегает от опасных, может служить не только развитию, но и ограничению возможностей. (Следует учитывать, что в этом случае включаются не только физиологические, но и биохимические, а в последующем и морфологические перестройки в мозгу.)

Несколько упрощенное изложение представлений приводится для более наглядного объяснения важнейших механизмов мозга, играющих столь разные роли в болезни и здоровье.

А теперь вернемся к научным фактам. Если наши предположения верны, встает вопрос: можно ли наблюдать процессы минимизации звеньев систем и влияние матрицы долгосрочной памяти в физиологических исследованиях?

В книге «Мозговые коды психической деятельности» (Бехтерева и др., 1977а) приведен рисунок, показывающий динамику связей между разными зонами мозга по ходу выполнения тестов на краткосрочную память (см. с. 68 книги). Эта деятельность для больного (испытуемого), хотя и сходная принципиально с его повседневной интеллектуальной, конкретно в данный момент для него является новой. Количество связей между структурами вначале велико. И, так как деятельность проста, минимизация (оптимальная!) идет буквально на глазах. Интеллектуальные функции у данного больного практически не затронуты. И поэтому так наглядно можно видеть процесс минимизации связей при «задалбливании» деятельности с общей сходной схемой реализации. Минимизацию связей в сходных условиях при регистрации медленных неэлектрических процессов наблюдал В. Б. Гречин (1975) при удлинении тестов на краткосрочную память. И у больных паркинсонизмом можно встретить не только результат минимизации территорий, но и практически продемонстрировать эту минимизацию преодолением ее.

В натурфилософском изложении речь могла бы пойти о самом заболевании как косвенном проявлении минимизации в системе обеспечения движений и трудности компенсации выпадений как отражении ограничительной роли матрицы памяти. Ниже мы остановимся на интереснейшем научном явлении, открытом В. М. Смирновым и Ю. С. Бородкиным, – АСФС (Смирнов, Бородкин, 1975, 1979; Смирнов, 1976).

Артифициальные стабильные функциональные связи – новый феномен долговременной памяти

Сложное название АСФС расшифровывается как артифициальная стабильная функциональная связь. Суть дела и возможные его механизмы заключаются в следующем. В тех случаях, когда лечение осуществляется с помощью вживленных электродов, имеется возможность ввести электроды в структуры, которые предположительно могут иметь отношение к обеспечению движений, и в структуры, имеющие отношение к нарушениям в двигательной сфере. Естественно, в последнем случае речь идет и о зонах, активность которых может быть первично измененной в связи с болезнью, и о зонах, активность которых усилена в связи с выпадением (угнетением) активности первых зон. Вероятно, все, применявшие метод вживленных электродов и применяющие его, в частности при гиперкинезах, обращали внимание на то, что из 30–40 электродов, введенных в образования стриопаллидарной системы и ядра зрительного бугра, лишь 2–3 и редко 6–7 оказываются «активными». Зоны, в которые введены электроды, предположительно должны иметь существенно большее отношение к движениям, чем оказывается. Но – не имеют. Что же это? Необратимая утрата их функции, связанная с болезнью? Или это результат той самой закрепленной в матрице памяти минимизации функций, о которой речь шла выше, той самой минимизации, что в норме высвобождает мозг для все более сложных видов деятельности, освобождает его от необходимости все время думать, какой ногой шагнуть, а при болезни закрывающей входы к запасникам мозга? В. М. Смирнов выявлял в мозгу больных точки, электростимуляция которых вызывала эффект в отношении мышечного тонуса, вызывала его колебания[1]. Далее эти «материнские» точки стимулировались одновременно со вторыми, «дочерними», которые ранее были неактивными. Впоследствии, уже при изолированной стимуляции «дочерних» точек с частотой проводимой ранее совместной стимуляции, мозг восстанавливал свои первоначальные возможности отдавал контролю движений то, что ему принадлежало или могло принадлежать ранее!

Но, может быть, все это действительно только артифициальный – искусственный – феномен, хотя и воспроизводимый, и клинически выгодный; может быть, он все же не может расцениваться как подтверждение представления об утере и возврате, минимизации и открытии доступа к резервам? Решению этого вопроса помогла фармакология, и в частности применение этимизола, препарата антифеинового ряда, имеющего свойство резко увеличивать возможность взаимодействия в нервной системе, рассматриваемого в связи с этим Ю. С. Бородкиным в качестве неспецифического коннектора. Применение этимизола резко облегчало формирование новых звеньев, включение их в систему обеспечения движений, что подробно описано в работе В. М. Смирнова и Ю. С. Бородкина (1979). Внешний, клинический эффект действия этимизола проявлялся в некоторой дестабилизации мышечного тонуса, что рассматривалось как отражение дестабилизации матрицы устойчивого патологического состояния. На фоне дестабилизации стимуляция ранее неактивных точек также приводила к уменьшению тремора.

Дальнейшие исследования показали, что важна именно частота стимуляции, а не сам характер раздражителя. Раз вызванное электрическим током изменение мышечного тонуса далее могло вызываться фотостимуляцией той же частоты. Поскольку в любом акте принимают участие и активирующие, и тормозные структуры, стимуляцией ряда зон хвостатого ядра удавалось тормозить выработанную реакцию, если она была нежелательной или избыточной. Иными словами, опираясь на представления о динамике свойств мозговых систем в онтогенезе, оказалось возможным выйти за пределы развивающихся в ходе онтогенеза, а затем и болезни ограничений и все более полно использовать мозговые резервы, управлять ими. В то же самое время именно достигнутый эффект подтвердил теоретические представления и показал, что ограничительная роль матрицы долгосрочной памяти проявляется нарушением связей и обратимой при определенных условиях утратой некоторых свойств самой структуры, своего рода обеднением ее полифункциональности.

Феномен интересен еще и тем, что не требует многократных совместных стимуляций двух точек или повторных стимуляций ранее не активных точек на фоне этимизола. Этот эффект ранее трактовался как близкий к явлению импринтинга (запечатления). По-видимому, не отрицая этого механизма, можно сказать, что феномен прежде всего отражает восстановление ранее существовавших, а затем заторможенных связей в мозгу. Такое представление согласуется с высказанной в 1977 году точкой зрения П. Г. Костюка, согласно которой при анализе механизмов условнорефлекторной деятельности вероятнее активация потенциально существовавших связей, а не образование новых. Идет не формирование заново, а восстановление утраченного, без чего здоровый мозг научился обходиться. Еще раз напомним: здесь мы рассматриваем не саму структурно-функциональную организацию мозга, а некоторые, обычно мало подчеркиваемые принципы ее организации.

О гибких и жестких звеньях мозговых систем обеспечения психической деятельности

В процессе эволюции возник сложнейший орган – мозг человека, обладающий, с одной стороны, удивительной, сохранившейся на протяжении тысячелетий избыточностью и, с другой стороны, известной анатомической предуготованностью некоторых его зон, полифункциональностью очень многих своих нейронных популяций, астрономическим количеством связей при физиологической утрате множества из них в онтогенезе, а также характеризующийся незаменимостью отдельных его структурно-функциональных единиц у взрослого человека (а в отношении отдельных функций – и у ребенка). По-видимому, основным, значимым для физиологии здорового и больного мозга принципом следует считать анатомическую предуготованность структурно-функциональной организации тех единиц, деятельность которых жизненно важна для сохранения условий существования вида и открывает индивиду возможности ориентации в среде соответственно свойствам вида. К первым относятся области регуляции жизненно важных функций – сердечно-сосудистой, дыхательной деятельности – и других функций и программ развития такой же важности. Ко вторым, безусловно, относятся области проведения и базисного анализа простых сигналов внешнего и внутреннего мира и реализации ответов на них и условно у человека более сложных сигналов в форме коммуникационной деятельности. Зоны первого и второго порядка являются более или менее жесткими звеньями мозговых систем, причем одна и та же зона может участвовать во многих функциональных (Анохин, 1968) системах.

Первоначально, в раннем онтогенезе, по-видимому, подавляющее большинство мозговых систем обеспечения каких-то функций (двигательных, эмоциональных и т. п.) занимает значительно большие территории, или, точнее, в связи с их пространственной разделенностью правильнее, вероятно, говорить о наличии первоначально большего количества звеньев мозговых систем. Затем по мере онтогенеза эта избыточность несколько уменьшается и в связи с исходной полифункциональностью зоны мозга начинают служить другим целям, включаются в обеспечение каких-то других функций и – прежде всего у человека – процессов, имеющих отношение к индивидуальному обучению. Эти утрачиваемые звенья можно было бы условно назвать гибкими, если первым, обязательным, присвоить название жестких. Но можно ли обнаружить в какой-либо системе эти гибкие звенья, утрата которых не наносит зримого простым глазом вреда функции, а наличие, по-видимому, увеличивает ее возможности? Оказывается, можно, так как в мозгу есть системы (система), наличие гибких звеньев в которых – их обязательный атрибут, хотя работа системы происходит и за счет аппарата жестких звеньев. Обнаружено это явление было нами еще в 60-х годах. В самом начале 60-х годов, когда мы применили для диагностики и лечения метод вживленных электродов (Бехтерева и др., 1963), еще до того как выкристаллизовался комплексный метод изучения мозга, у одной больной в процессе диагностических стимуляций развилась положительная, но в данном случае нежелательная эмоциональная реакция. На ее базе сформировалась стойкая поведенческая реакция, справиться с которой оказалось в последующем возможным лишь с помощью достаточно массивной и длительной психотерапии. Это событие оказалось тем субъективным, личным толчком, который в дополнение к скудным данным литературы о связи подкорковых структур человека с эмоционально-психической деятельностью заставил строжайшим образом контролировать отношение стимулируемых с клиническими целями зон к эмоционально-психической сфере.

Еще до стимуляции исследовали, как изменяются физиологические процессы в различных зонах мозга при эмоциогенных и эмоционально нейтральных психологических пробах, а в момент электрического воздействия обязательно применялись пробы соответствующего типа. Когда комплексный метод получил полные права гражданства, эти исследования выстроились в более стройную систему. Наличие жестких и гибких звеньев в мозговых системах обеспечения психической деятельности впервые было обнаружено при исследовании физиологической динамики по ходу реализации проб на краткосрочную (оперативную) память.

Больной лежал или сидел в удобном кресле. Через вживленные электроды регистрировались колебания медленных электрических процессов, напряжения кислорода и огибающей текущей частоты импульсной активности нейронов. Сначала запись осуществлялась без применения каких бы то ни было специальных раздражителей, хотя в комнате было светло, в ней находились врач-исследователь, его помощники, а за стеной иногда слышался разговор – словом, обстановка для больного была вполне обычной. По стабилизации физиологических показателей можно было обнаружить, что больной адаптировался к обстановке исследования. После этого врач-исследователь давал инструкцию: «Я буду произносить отдельные слова, а вы постарайтесь запомнить их, и тогда, когда я попрошу, повторить их в том же порядке». Тест имел вариации: надо было не только повторять слова вслух, а и мысленно воспроизводить их, но в данном случае это не принципиально. В качестве задания назывались конкретные предметы, связанные и не связанные по смыслу, или абстракции – цифры. Повторить следовало в одних случаях по команде (просьбе), а в других – немедленно после произнесения слов исследователем. И наконец, время между заданием и просьбой воспроизвести его могло быть различным. Но схема, приведенная выше, была типовой в данном виде тестов, и время между заданием и ответом колебалось обычно в пределах 30 +5 секунд. Колебания продолжительности времени удержания задания в памяти не были случайными, они делались для того, чтобы затруднить формирование реакции на время, хотя полностью избежать ее в этих условиях было трудно. Итак, больному говорили: «Стол, фиалка, дом, дерево, плита, книга, линейка», – обычно перечислялось 6–8 предметов или цифр соответственно тому максимальному числу слов, которые данный больной удерживал в памяти. Через 30 с его просили повторить. Если словесный ряд воспроизводился с грубыми ошибками, количество предъявляемых слов уменьшалось. Если безошибочно – через 2– 3 минуты предъявлялся новый ряд слов, после чего через 30 с следовала просьба повторить слова. При безошибочном повторении нескольких тестов (легкости теста для больного) врач-исследователь мог увеличить ряд на одно слово. Однако, так как в задачи исследования не входило создание эмоционально активирующей ситуации, обычно перечисляли то количество слов, которое удерживалось больным в памяти без большого напряжения, но при достаточной концентрации внимания на выполняемой деятельности. Физиологические показатели, регистрируемые непрерывно по ходу теста, могли существенно не изменяться, изменяться лишь при первых выполнениях пробы или сходно по рисунку изменения воспроизводиться при каждом предъявлении пробы. Число тестов – и этот параметр исследований был избран на основе проб и ошибок – обычно варьировало в пределах от 10 до 20: дальнейшее увеличение могло вызвать нежелательное раздражение или утомление больного. При необходимости, однако, те же или другие психологические тесты могли предъявляться в тот же день и в большем количестве, но уже после некоторого перерыва, отвлечения и отдыха.

Точки мозга, где изменений физиологических показателей не наблюдалось, первоначально условно оценивались как не связанные с мозговым обеспечением данной деятельности. Те точки мозга, которые реагировали лишь на первые задания или изменения в них, расценивались как реагирующие неспецифически – по типу ориентировочной реакции или по типу детекторов новизны. Причисление их к детекторам новизны было обусловлено не только появлением этого, тогда нового термина и своеобразной модой на него, но и наличием первых, не реагирующих на данные пробы зон. И наконец, те зоны, в которых каждый раз появлялась при выполнении теста сходная по рисунку воспроизводимая реакция, были отнесены к звеньям системы обеспечения интеллектуально-мнестических функций, в более общем виде – к звеньям системы обеспечения психической деятельности, а в более частном, конкретном варианте – к звеньям системы, участвующей в обеспечении проб на краткосрочную словесную память.

Такого рода вывод казался нам вполне правомерным… до того момента, пока мы не стали сравнивать данные, полученные у одного и того же больного в разные дни исследования. На схемах срезов мозга зоны, воспроизводимо отреагировавшие на пробу на словесную краткосрочную память вчера, не совпадали с теми, которые были получены позавчера. Они не совпали и с теми, которые были получены сегодня. Точнее – не полностью совпадали. В части зон от дня ко дню воспроизводимо менялась физиологическая динамика. А другие точки мозга то переставали реагировать, как бы становились нейтральными, то, наоборот, из нейтральных становились активными. Надо сказать, что данные, полученные у больного первоначально, были настолько убедительными, что лишь стремление получать точные клинические ориентиры заставило повторить пробу. А результаты оказались такими неожиданными и на первый взгляд даже разочаровывающими в самой логике исследования структурно-функциональной организации мозга!

После естественной фазы раздумья над этими фактами созрела идея выяснения, с чем же связана изменчивость поведения большого количества зон мозга в сходных условиях.

Условия, которые ранее были стандартизированы лишь в отношении самих тестов, стали менять целенаправленно. Так, тесты предъявлялись в один и тот же день в обычной ситуации, или при максимальном ограничении внешних раздражений, или при включении дополнительного постоянного раздражителя (музыка, мелькающий свет и т. д.). Исследования проводились и в таких условиях, когда рядом, в той же или соседней комнате, происходил разговор, безразличный или разный по значимости для больного.

Уже самые первые исследования такого рода полностью подтвердили догадку о связи динамики структурно-функциональной организации системы с условиями, при которых осуществляется данная, сравнительно простая психическая деятельность. Как и ранее, в каких-то зонах глубоких структур мозга и менее исследованной тогда нами коры воспроизводимость физиологических реакций сохранялась независимо от условий исследования. В других зонах при изменении условий исследования воспроизводимость реакций появлялась, исчезала, становилась более или менее выраженной. Принципиально то же повторилось при направленном изменении внутренней среды мозга – при проведении тестов на фоне применения фармакологических препаратов, активных в отношении адренергической, холинергической и серотонинергической форм медиации.

Как это расценивать? Зоны первого типа были обозначены нами как жесткие звенья, представляющие жесткий скелет системы, определяющий самое ее существование, обеспечивающие экономичность в работе мозга. Зоны второго типа обозначены как гибкие звенья, по-видимому определяющие возможность протекания деятельности в различных условиях, богатство возможностей. Не исключено, что для выполнения применяемых стереотипных проб все это богатство и не нужно, и если бы психическая деятельность была принципиально столь же простой и стереотипной, оно постепенно утратилось бы. Но мыслительная деятельность в самой своей основе, где стереотипия играет всего лишь роль рабочих блоков для различных нестереотипных построений, нуждается в этом богатстве. Вот потому и оказалось возможным даже при простых психологических пробах увидеть, что основой организации обеспечения психической деятельности служит корково-подкорковая структурно-функциональная система со звеньями разной степени жесткости (Бехтерева, 1966, 1971, 1974). Принцип и факты были подтверждены, показаны общность принципа и возможность использования для анализа других процессов в мозгу, что позволило перейти уже в исследованиях психической деятельности к расшифровке нейрофизиологических механизмов. Кстати, по ходу и этих исследований данное положение постоянно подтверждалось (Бехтерева и др., 1983). Тех, кто знаком с соответствующей литературой, не должны удивлять наши данные о связи подкорковых структур с психическими функциями. Такого рода данные представлены в работах Оджеманна и Федио (Ojemann, Fedio, 1968), Сем-Якобсена (Sem-Jacobsen, 1968), Оджеманна и Уорда (Ojemann, Ward, 1971), Ван Бурена (Van Buren, 1975), Мора и соавторов (Mohr et al., 1975), С. Н. Раевой и М. Н. Ливанова (1975), Риклана и Купера (Riklan, Cooper, 1975), Оджеманна (Ojemann, 1976, 1977b), A. P. Лурия (1977) и многих других.

Физиологические и анатомические основы этих связей, хотя и без акцента именно на данном вопросе, представлены в работах B. А. Черкеса (1969), Дивака (Divac, 1972), Н. В. Суворова (1973), C. Б. Дзугаевой (1975) (рис. 4, 5 – данные С. Б. Дзугаевой), Б. Ф. Толкунова (1978) и др.

Рис. 4. Схема проводящих путей и связей зрительного анализатора с другими образованиями мозга человека

1 – сетчатка; 2 – зрительный нерв; 3 – перекрест зрительных нервов; 4 – зрительный тракт; 5 – боковое коленчатое тело; 6 – подушка зрительного бугра; 7 – верхние бугорки четверохолмия; 8 – зрительный бугор; 9 – кора; 10 – скорлупа; 11 – бледный шар; 12 – хвостатое ядро; 13 – переднее ядро зрительного бугра; 14 – боковое ядро зрительного бугра; 15 – медиальное ядро зрительного бугра; 16 – срединный центр; 17 – полулунное ядро; 18 – неопределенная зона; 19 – субталамическое ядро; 20 – красное ядро; 21 —черное вещество; 22 – миндалевидное ядро

Однако для обоснования принципов структурно-функциональной организации мозга необходимо было и выявление механизмов, факторов надежности мозга и мозговых систем, и построение хотя бы теоретических предположений о том, как, возникнув в процессе эволюции, мог сохраниться орган с таким количеством степеней свободы, с такой избыточностью. Этим вопросом наша лаборатория целенаправленно занимается с начала 70-х годов (Бехтерева, 1971). Что касается механизмов надежности мозговых систем, то, по-видимому, первым обусловливающим их фактором является уже доказанный факт обеспечения различных функций мозга не одной структурой, а системой со многими звеньями различной степени необходимости. Наличие системы допускает принципиальную, хотя нередко и трудно реализуемую возместимость потери ее отдельного звена. По-видимому, хотя разрушение (лечебный лизис) даже нескольких гибких звеньев мозговых систем обеспечения психических функций может не вызывать заметного дефекта, наличие таких звеньев – и прежде всего с точки зрения возможностей функционирования системы в разных условиях внешнего мира и внутренней среды мозга – также является одним из факторов надежности. Фактором, обеспечивающим увеличение возможностей мозга в целом и надежности мозговых систем, является их медиаторная полибиохимичность при преимущественном значении какого-то определенного вида медиации для системы, обеспечивающей какой-то, также определенный вид деятельности.

Рис. 5. Схема проводящих путей и связей слухового анализатора с другими образованиями мозга. 1 – предвернослуховой нерв; 2 – дорсальное улитковое ядро; 3 – вентральное улитковое ядро; 4 – верхняя олива; 5 – трапециевидное тело; 6 – ядро боковой петли; 7 – медиальное коленчатое тело; 8 – нижние бугорки четверохолмия; 9 – кора; 10 – скорлупа; 11 – бледный шар; 12 – хвостатое ядро; 13 – переднее ядро зрительного бугра; 14 – боковое ядро зрительного бугра; 15 – медиальное ядро зрительного бугра; 16 – срединный центр; 17 – полулунное ядро; 18 – неопределенная зона; 19 – субталамическое ядро; 20 – красное ядро; 21 – черное вещество; 22 – миндалевидное ядро; 23 – ограда

Важнейшим фактором надежности мозга служит полифункциональность многих его структурных образований или, точнее, их нейронных популяций, которая предопределяет не только возможность возникновения новых звеньев мозговых систем в процессе обучения, но и объединения мозговых структур в функциональные системы, позволяя формировать в мозгу своего рода «перекрестки или узловые станции». Следует, однако, признать, что все эти четыре фактора надежности имеют относительный характер и, что важно учитывать, взаимодополняющий.

По-видимому, факторы надежности абсолютного значения найти так же невозможно, как невозможно создать вечный двигатель. Даже если бы все клетки мозга и все их контакты можно было бы при обучении задействовать в любых желаемых направлениях, конечное количество этих клеток и контактов явилось бы ограничением, хотя в биологических размерностях оно и воспринимается как бесконечно большое. Однако, несмотря на то что целенаправленное включение любых клеток, зон и структур мозга невозможно, само количество клеточных элементов и их контактов несомненно служит одним из важнейших факторов надежности мозга. И наконец, можно утверждать, что важнейшим фактором надежности мозговых систем, их элементов является групповой ансамблевый характер их организации.

В обобщающем руководстве 1977 года П. Г. Костюк пишет, что механизм образования временных связей, по-видимому, бесполезно искать в синаптических процессах отдельной корковой клетки, реальнее выявить его при изучении поведения целой их совокупности, в связи с чем интерес представляет исследование активности не отдельных клеток, а их популяций.

Принцип ансамблевой организации нервной системы выдвигается и развивается А. Б. Коганом (1970, 1972, 1973) и поддерживается очень многими исследователями (John, 1976, 1977; Shaw, 1977). Так, Джон пишет об ансамблевой организации нейронов в обеспечении высшей нервной деятельности, а значение нейронов в этом случае определяется их участием в ансамбле. Шоу (Shaw, 1977) подчеркивает роль модификации синапсов и электротонических контактов в организации ансамблей. Элемент системы представлен не одной клеткой, а динамическим, функционалыно объединенным сообществом нейронов, в котором имеются и различные дублирующие друг друга клетки. Мы еще далеки от раскрытия природы появления у функционально объединенной группы клеток свойств, отличных от свойств суммы клеток. Предстоит еще немало работы по выяснению этого важнейшего не только для физиологии, но и общей биологии вопроса. Однако ансамблевый принцип с вероятностным функционированием не самого ансамбля, а возможностью вероятностного включения однотипных нейронов в сходных условиях, их взаимодействия также с группой однотипных нейронов в пределах динамического ансамбля, возможности которого определяются нейронной популяцией, на основе которой он формируется, – исключительно значимый фактор надежности звена системы.

Процессы, протекающие внутри ансамбля и формирующие кодовые элементы (Бехтерева и др., 1977а), можно себе представить пока условно следующим образом. По различным причинам создаются условия для включения в деятельность одного или группы однотипных нейронов данной популяции. Далее формирование в ансамбле более или менее сложного рисунка разрядов с определенными интервалами связано с квантующей ролью синаптической передачи или включением другой группы нейронов популяции, детерминированной иным свойством сложного сигнала. О различиях близко расположенных клеток в глубоких структурах и их объединении специфическими связями по крайней мере по отношению к одному из глубоких образований мозга (ретикулярной формации) писал в 1977 году П. Г. Костюк. Иными словами, вслед за активацией нейрона (нейронов) одного типа возникает активация нейрона (нейронов) второго, затем третьего типа, возможно – четвертого. Включаются различные механизмы положительной и тормозной связи – идет мозговое описание сложного внешнего сигнала по схеме, скорее всего близкой к предложенной на основе экспериментальных разработок Эммерсом (Emmers, 1970). В популяции, ансамбле может быть, естественно, и большее, и меньшее количество групп сходных нейронов, но это уже выходит за рамки принципов структурно-функциональной организации мозга, рассматриваемых в данной главе.

Хорошо известно, как важна постоянная деятельность органа и его элементов для сохранения его возможностей и как до обидного легко наступает утрата этих возможностей без тренировки у отдельного индивидуума. А следующий вновь появляется на свет со всеми теми же предпосылками развития. Видовые потери происходят более сложно, здесь включаются другие механизмы. Однако для того чтобы какой-то орган не только не утратил своих первоначальных возможностей (а, по-видимому, в отношении мозга человека это так), но и мог развивать их в онтогенезе, в самом мозгу должен существовать какой-то механизм. В данном случае можно думать и о том, что механизм, исключительно важный для индивидуального развития и сохранения возможностей мозга индивидуума для обучения, играет какую-то роль и в сохранении возможностей вида. Речь идет о следующем.

Известно, что в мозгу – и не только человека – есть механизм, обеспечивающий избыточные возможности при встрече с каждой новизной. Те, кому удалось «подсмотреть», что происходит в мозгу момент, когда обстановка оказывается новой, когда неожиданно совершается переход к старой обстановке, когда есть хоть какие-нибудь основания для того, чтобы удивиться, могут сказать, что мозг в этих случаях как бы проигрывает массу готовностей к новой ситуации.

В это время активируется огромное количество нервных элементов, включается масса связей между различными зонами мозга. Весьма вероятно, что такая реакция на новизну и является чем-то вроде естественной тренировки мозга, вроде механизма, который, обеспечивая избыточную готовность к каждой конкретной, даже маленькой новизне данной минуты, сохраняет возможности индивидуума к обучению на протяжении большей части жизни. А может быть, сохранил в прошедшие долгие века и видовые возможности мозга человека? Этим не исчерпываются, безусловно, все механизмы надежности мозга. В книге Л. П. Гримака (1978) экспериментально подтверждено высказанное нами в 1971 году предположение о возможности работы мозга по разным шкалам времени.

В 1971 году в этом плане мы рассмотрели пример Арраго, на глазах у изумленных зрителей осуществлявшего буквально в секунды сложнейшие математические операции. Этот пример – не единственный. В «Литературной газете» (№ 29, 19 июля 1978 года) была опубликована статья об инженере Ю. З. Приходько, соперничающем по быстроте осуществления сложных вычислительных операций с ЭВМ. Увы, в век компьютерной техники его удивительные возможности не находят должного применения. Мы полагаем, что объяснить эти феномены можно, предположив, что человек решает задачи принципиально по тем же алгоритмам, что и обычно, но по другой шкале времени, на которую без его ведома (бессознательно) переключается мозг, причем, возможно, и не целиком, а в пределах структур и систем, необходимых для данной деятельности. Вполне понятно, что этот вопрос не только интересно, но и очень важно исследовать возможно детальнее.

Вопрос о надежности работы мозга важен не только для раскрытия законов в теоретической науке о мозге. Он важен для практики медицины. Он важен для кибернетики и, вероятно, для многих других областей науки.

Глава третья

Общие механизмы мозга и болезнь

Когда говорят, что в медицине есть нечто теоретическое и нечто практическое, то не следует думать, как воображают многие исследователи данного вопроса, будто этим хотят сказать, что одна часть медицины – познание, а другая часть – действие. Напротив, тебе должно знать, что под этим подразумевается нечто другое. А именно: каждая из двух частей медицины – не что иное, как наука, но одна из них – это наука об основах медицины, а другая – наука о том, как ее применять.

Ибн Сина

Все более увеличиваются возможности терапии и хирургии болезней нервной системы. В 40-е годы было страшно подойти к так называемым беспокойным отделениям психиатрических больниц. В 50-е годы началось широкое применение фенотиазиновых препаратов, которое позволило существенно изменить весь облик этих отделений. В те же 50-е годы в первых десятках публикаций звучало казавшееся законным торжество по поводу высокого эффекта этих лекарств, считавшихся тогда безвредными. Слов нет, применение фенотиазиновых препаратов действительно открыло новый этап в психиатрии. С позиций сегодняшнего дня – это почти революция.

Почти – так как надежды на то, что эти препараты будут излечивать одно из самых тяжелых психических заболеваний – шизофрению, не оправдались. Они позволяют регулировать (контролировать) состояние больных, причем при наиболее тяжелых формах этого комплекса заболеваний, объединяемых под общим названием шизофрении, приходится применять фенотиазиновые и другие психотропные препараты нередко в заведомо токсических дозировках. Тогда, когда появились первые данные о побочных эффектах психотропных средств, речь шла о достаточно легко корригируемых соматических осложнениях. Далее выявились и значительно более грозные: применение больших дозировок при тяжелых и тяжелейших формах шизофрении вызывало паркинсоноподобный синдром или паркинсонизм в той форме, в которой он наблюдается в неврологической и нейрохирургической клиниках как самостоятельное, тяжелое неврологическое заболевание. В комплекс лечебных препаратов психически больным стали заранее включать антидот – артан – или аналогичные антипаркинсонические средства. Это позволило повышать дозировки фенотиазиновых и других психотропных препаратов. Однако с сожалением можно констатировать, что поистине трагический ранее диагноз шизофрении не перестал внушать страх врачам и родственникам больных: лечение шизофрении требует новых открытий в области фармакологии и, конечно, более глубокого проникновения в механизмы здорового и больного мозга.

Так называемые малые транквилизаторы – и в первую очередь вещества бензодиазепинового ряда – имеют как будто бы лучшую судьбу в клинике неврозов. Они позволяют контролировать важнейший патогенетический и частично этиологический их компонент – эмоциональные расстройства со всем сопровождающим их комплексом вегетативных реакций. Однако эти препараты для успешного лечения тяжелого невроза должны применяться длительно, иногда годами, и, хотя их побочные эффекты выражены слабее, нередко, особенно при попытках применить ударную дозировку и добиться скорого явного эффекта, у больных развиваются осложнения. Правда, следует отметить, что атаксия и тремор, как правило, при уменьшении дозировки препаратов исчезают сами, не требуя дополнительного лечения.

По поводу неврозов написано большое количество книг, предприняты попытки понять механизмы заболевания, однако до сих пор в этой проблеме остается множество теоретических пробелов, отражающихся на эффективности лечения. Так, при действии вредоносных факторов невроз развивается не у всех и не сразу, а спустя некоторое время, хотя наблюдались случаи и практически внезапного развития заболевания. Фармакологическое лечение невроза, как правило, наиболее эффективно в ранней стадии; в поздних случаях многолетнее лечение даже небольшими дозировками малых транквилизаторов создает вполне реальную необходимость поддерживающей терапии, когда заболевания уже нет. Речь идет о зависимости от препарата, но врачам хорошо известно, что эта зависимость не имеет той остроты, которая страшна при наркоманиях, той разрушительной силы, которая заставляет наркомана идти на преступление ради получения ампул с морфием. Просто в случае отмены бензодиазепиновых препаратов у некоторых, казалось бы, давно излечившихся от тяжелого невроза людей может возникнуть целый ряд вегетативных расстройств, которые наилучшим образом устраняются продолжением лечения.

Как будто всем известная, а потому и простая проблема. Эмпирически найденные приемы борьбы с осложнениями, возникающими в период отмены препаратов, в целом помогают. Однако хорошо известны случаи, когда тяжесть заболевания требует применения огромных, чреватых осложнениями дозировок малых транквилизаторов, а также и такие варианты неврозов, при которых все хитроумные приемы эмпирически найденных противодействий осложнениям при отмене препаратов не помогают. Не будем закрывать глаза на эти факты. Они существуют. Путь к решению таких задач в медицине в создании новых фармакологических препаратов более высокой эффективности, включающих одновременно и многоплановые антидоты, и в проникновении в механизмы мозга человека. И, что очень важно подчеркнуть, не только физиологические, но и молекулярно-биологические. Весьма вероятно, что для понимания механизмов шизофрении необходима и дальнейшая расшифровка путей кодирования слов и мыслительных операций, и изучение роли состояния различных медиаторных биохимических систем и баланса пептидов в мозгу. Все большее значение приобретают исследования общих и частных механизмов мозга человека с позиций биохимии и молекулярной биологии.

Примечания

1

В соответствии с представлениями об устойчивом патологическом состоянии, а позднее и в соответствии с реальными результатами наиболее прогностически выгодными были зоны, стимуляция которых приводила к дестабилизации патологических проявлений.

Конец бесплатного ознакомительного фрагмента.