Михаил Пирадов, академик РАН
В 1890 году профессор Уильям Джеймс выдвинул идею пластичности мозга. В то время мало кто обратил внимание на его предположение, и вплоть до второй половины XX века выдвинутая идея не получила своего развития. Сегодня на основе этой идеи уже построена целая наука, позволившая посредством глубокого изучения строения человеческого мозга создать целую специальную систему лечения и даже спасения человека от серьезных поражений центральной нервной системы. На заседании президиума РАН академик Михаил Пирадов рассказал о том, как различные приборы, роботизированные механизмы и даже виртуальная реальность могут сегодня спасать жизни людей с заболеваниями центральной нервной системы.
Валерий Черешнев, академик РАН
Термин «нейропластичность» был выдвинут польским нейрофизиологом Ежи Конорским во второй половине XX века. Ученые определяли его по-разному – и как способность нейрона изменять связи и поведение в ответ на информацию, трансформироваться под действием опыта и в качестве ответа на внешние воздействия, как способность изменять свои функции и химический профиль или собственно свою структуру.
В 60-х годах XX века стали появляться многочисленные исследования, демонстрирующие химические и анатомические механизмы пластичности головного мозга у взрослых животных. Например, крысы, помещенные в специальные клетки, имитирующие сложные условия окружающей среды, вынуждены совершать множество различных действий для выживания. Во время выполнения этих действий они развивают больше ветвей дендритов и больше синапса в нейроне, чем животные, выращенные в индивидуальных стандартных условиях.
До конца 1990-х годов считалось, что мы рождаемся с миллиардами нейронов, которые постепенно отмирают с возрастом, а новые нейроны никогда не создаются. Оказалось, что человек рождается и уходит в мир иной с миллиардами неиспользуемых стволовых клеток в мозге. Возможность к трансформации у этих клеток имеется в течение всей жизни, и восстановление поврежденных участков мозга реально и осуществимо.
Фундаментальные исследования пластичности мозга принесли революционные открытия во второй половине XX века. Ученые обнаружили, что кора мозга взрослого человека способна к значительным функциональным перестройкам, решающая роль в которых принадлежит афферентной информации. Эти открытия позволили по-новому взглянуть на роль нейрореабилитации, которая в настоящее время признана одним из центральных разделов клинической неврологии.
Нейропластичность, таким образом, лежит в основе истинного восстановления нейронов и их компенсации. Она может быть структурной, т.е совершающей изменения в организации или количестве синаптических соединений, или кратковременной функциональной, т.е способной проводить изменения в эффективности или силе синаптических соединений. Эти свойства нейропластичности были взяты в качестве фундамента для создания основных способов проведения нейрореабилитации.
Дело в том, что сегодня из всех семи миллиардов человек, населяющих нашу планету, около миллиарда имеют отклонения и дефекты, приписывающие их к инвалидной группе. Каждый пятый из них имеет заболевания центральной нервной системы. Заболевания поражают отделы мозга, отчего человек теряет контроль над своим телом и управлением им. На протяжении долгих лет разрабатывались различные механизмы и приборы, при помощи которых люди, пережившие инсульт, детский церебральный паралич и другие подобные болезни, смогли полностью восстановиться, урегулировать работу мозга и жить нормальной жизнью.
Многие приборы, способные помочь в борьбе с подобными отклонениями, уже использовались в военной или космической сфере. Так, один из таких механизмов – стимулятор опорной зоны стопы – много лет использовался в космической медицине и успешно выручал космонавтов, находившихся долгое время в невесомости. Так называемые «пневмо-стельки», помещаемые в фиксирующую обувь, раздувались в импульсной системе с помощью воздуха и давили на опорные зоны стопы. Стопа, как известно, обладает огромным количеством биологически активных точек. Ученые решили использовать прибор для ускорения сроков восстановления процессов сидения, стояния и ходьбы у переживших инсульт. Вкупе с такой процедурой результаты восстановления пациентов ускорялись на 48 часов.
Еще одним интересным достижением неврологии стала роботизированная механотерапия. Это своеобразная установка, с помощью которой даже пациенты, находящиеся в коме, могут под ее воздействием двигаться и получать таким образом лечение. Ждать выхода больного из комы рискованно – неврологи учли, что чем раньше начата нейрореабилитация, тем больше шансов спасти пациента от возможных осложнений и даже летального исхода. Так, применение подобных роботизированных приборов в 2013 году показало снижение до нуля риска летальности после тяжелого инсульта.
Восстановить навыки ходьбы с успехом поможет роботизированное устройство Lokomat. Устройство позволяет подвешивать человека на ремнях и выполнять соответствующие движения и упражнения, направленные на полное восстановление способности ходить. Движения руки, плеча и предплечья также поддаются полному восстановлению – для этого учеными был создан механотерапевтический комплекс Torneo. Механизм его работы построен на своеобразной «игре» – пациенты как бы ловят капли воды, которые падают в подготовленную для них кружку. Работая с ним, пациенты не только улучшают работу плеча и предплечья, но и увеличивают двигательные возможности кистей рук.
Самый интересный и необычный способ помочь человеку восстановиться после серьезной болезни – виртуальная реальность. Ранее этот способ успешно применяли в военной и оборонной промышленности: с помощью шлема виртуальной реальности специально для пилотов на земле имитировали различные аварийные ситуации. Сегодня с помощью виртуальной реальности можно повышать мотивацию больного к занятиям, а также восстановить двигательные функции его рук и ног.
Например, пациента помещают в небольшое помещение и надевают на него очки виртуальной реальности. Но у него создается впечатление, что он находится совсем в другом месте, спокойно управляет своим телом, например, в тренажерном зале. Очень полезно применять этот способ в эрготерапии. За каждое выполненное задание пациент получает баллы и таким образом мотивируется на успех и развитие. В виртуальной реальности он учится выполнять функции, необходимые ему в жизни.
О возможностях управлять чем-нибудь силой мысли раньше можно было услышать только в фильмах или фантастических книгах. Но и это уже стало реальностью. Специально для оборонной промышленности была создана серьезная технология – нейрокомпьютерный интерфейс, с помощью которого силой мысли человек мог управлять танками и беспилотниками. Комплекс был разработан как раз для тех людей, которые не имеют возможности управлять руками и ногами. То же самое стали применять и в нейрореабилитации: к человеку прикрепляется своеобразный скелет, которым он может управлять силой мысли. Человек представляет себе, что он совершает то или иное действие. Компьютер, анализируя импульсы потоков мыслей, определяет команду для скелета и затем передает ее ему. Скелет начинает действовать согласно данной ему команде, а человек, таким образом, выполняет задуманное им действие. Такие виртуальные вещи позволяют больному в разы быстрее восстановиться после серьезной болезни.
Неврология сегодня смотрит далеко вперед и имеет грандиозные планы на будущее. Как отметил в ходе дискуссии академик РАМН Николай Яхно, уже к 2035 году мы сможем передавать мысли на расстоянии, человек сможет усваивать за короткое время большие объемы информации. И все это – реальные возможности нашего мозга. Но, как и в любой сфере нашей жизни, нужно помнить, что даже такая сложная и умная организация, как наш мозг, имеет свои ограничения, и наша задача не переступать через них, дабы не потерять веками усваиваемые возможности нашего организма.
