Чтение онлайн

XII. Репарация и электрическая стимуляция лишь единственная гедонистическая горячая точка в осно¬ вании мозга необходима для того, чтобы нам нравилось слад¬ кое. Выключение этой области мозга меняет ощущение вкус¬ ности сладкого на прямо противоположное его восприятие. Гипоталамус необходим для чувства влюбленности, материн¬ ской любви и формирования пары. Другие области мозга, по¬ казывающие изменение активности в моменты удовольствия или счастья, необходимы не для возникновения этого чувст¬ ва, а для связанных с ним процессов обучения, работы памя¬ ти, принятия решений или нашего поведения. Существует множество химических нейротрансмитте¬ ров, связанных с различными чувствами удовольствия. До¬ фаминовая система вознаграждения участвует в предвкуше¬ нии удовольствия, мотивации и в ориентации на получение удовольствия. При депрессиях стрессовый гормон кортизол тормозит эту систему, из-за чего мы не можем больше испы¬ тывать чувство удовольствия. Кокаин заботится о том, чтобы дофамин дольше оставался доступен тем клеткам мозга, на которые он воздействует. Опиоподобные химические транс¬ миттеры, вырабатываемые мозгом, также ответственны за чувство удовольствия. Влюбленность, оргазм, формирование пары, материнская любовь не обходятся без окситоцина и вазопрессина. Установлено, что при аутизме обоих этих ве¬ ществ вырабатывается недостаточно. Некоторые могут сами вызывать у себя ощущение счастья. Монахини, которые в томографе могли вызывать у себя по команде чувство экстатической любви к Богу, действительно показывали изменения активности в системе вознагражде¬ ния мозга. Опухоль мозга в теменной доле может вызывать почти такие же экстатические переживания, как непосред¬ ственный контакт с Иисусом. После удаления опухоли эти пе¬ реживания больше не возникали. С помощью стимулирующего электрода, имплантиро¬ ванного в определенное место мозга, увы, невозможно вы¬ Зоо

XII.5. Мозговые протезы зывать интенсивное чувство счастья, однако определенные горячие точки для самостоятельной стимуляции существуют. Имплантированный крысе в особую область мозга стимули¬ рующий электрод она может активировать множество раз в минуту, возбуждая у себя желание есть, пить и спариваться. Но действительно ли это доставляет ей удовольствие — вопрос, который результаты изучения стимуляции у людей оставля¬ ют пока без ответа. Стимуляция области nucleus accumbens/ septum (прилежащее ядро/перегородка) у одного молодого человека привела его к интенсивной аутостимуляции. Он яростно протестовал, когда стимулятор был удален. Электрод вызывал ощущения удовольствия, подъема, теплоты, сексу¬ ального возбуждения, желания мастурбировать, но не оргаз¬ ма и не настоящего удовлетворения. Эротические пережи¬ вания, которые, постоянно стимулируя себя, получала одна молодая женщина, никогда не доходили до степени оргазма. Из-за постоянного стимулирования она совершенно запусти¬ ла себя. О подлинном удовольствии и речи быть не могло. Мы уже указывали на старые способы получения удоволь¬ ствия и счастья. И против этого нечего возразить. XII.5 Мозговые протезы Звонили из мастерской. Ваш мозг готов. Уоллес У. Туртеллотте Наш мозг получает от органов чувств информацию из внешне¬ го мира и берется за дело, управляя моторикой. До недавнего времени выход из строя одного из органов чувств был равно¬ значен слепоте или глухоте в течение всей жизни, а повреж¬ дение спинного мозга приводило к параличу. В ходе работы 301

XII. Репарация и электрическая стимуляция International Summerschool of Brain Research [Международной летней школы исследований мозга] Нидерландского инсти¬ тута неврологии в 2008 году были представлены новейшие разработки, которые с помощью интерфейсов «мозг-компью¬ тер», или нейропротезов, позволяли заглянуть в будущее, когда слепые снова прозреют и парализованные снова смо¬ гут ходить. В протезировании слуха достижения особенно впечатляющие. С 1960 года в случае глухоты из-за болезни внутреннего уха применяется бионическое ухо, кохлеарный имплантат для стимуляции нервных клеток, соединенных с уже не действующими волосяными клетками во внутреннем ухе. Начиная с 1980 года стало возможно имплантировать 22 электрода, и уже более 100 000 пациентов получили кох¬ леарные имплантаты, с помощью которых они стали гораз¬ до лучше слышать или даже обрели совершенно нормальный слух. Если глухота вызвана двусторонним повреждением слу¬ хового нерва, имплантат не работает. В этом случае с недав¬ него времени имплантируют 12 электродов в ствол мозга, благодаря чему слуховая информация может достигать моз¬ га и коммуникация улучшается. Во всем мире насчитываются миллионы людей, ослепших из-за разрушения светочувствительных клеток сетчатки, так называемых фоторецепторов. Джералд Чейдер, глазной врач из Лос-Анджелеса, сообщил об исследованиях трех полностью слепых пациентов. От миниатюрной камеры в очках инфор¬ мация посылалась в миниприемник, имплантированный в сетчатку. Микропроцессор преобразовывал зрительные сиг¬ налы в электрические. 16 электродов были соединены с ниж¬ ними нервными клетками сетчатки, которые еще были ак¬ тивны и передавали информацию по глазному нерву дальше в мозг. После длительной тренировки пациенты могли разли¬ чать крупные предметы (голову или тарелку). Число электро¬ дов шаг за шагом увеличивают до 1 000, так что через 5-10 лет уже можно будет различать лица. Другая группа исследова¬ 302

ХП.5- Мозговые протезы телей информацию от миниатюрной камеры посылает для электронной обработки в прибор, который пациент носит в брючном кармане. Оттуда информация передается к прием¬ нику, который соединен с многочисленными микроэлектро¬ дами, имплантированными в зрительную кору больших по¬ лушарий (рис. 21). Исходя из электрической активности множества управ¬ ляющих моторикой клеток коры головного мозга, становит¬ ся всё более возможно делать заключение об их намерениях и тем самым управлять, например, рукою-роботом. Это по¬ зволяет надеяться, что в будущем от паралича можно будет успешно избавиться. Опыты на животных показали, что при параличе, при отсутствии управления со стороны мозга, воз¬ можно выработать динамический стереотип для ходьбы с помощью электростимуляции спинного мозга, трехмесячной тренировки и медикаментозной поддержки. Грегуар Кур¬ тин из Цюриха рассчитывает, что в течение ближайших пяти лет сможет применить эту технику на парализованных па¬ циентах. Впечатляющий результат был достигнут у 25-летне¬ го Мэтью Нейгла, который был полностью парализован после удара ножом в шею. Ему имплантировали в моторную об¬ ласть коры пластинку величиной 4x4 мм с 96 электродами (рис. 21). Электрической активности клеток мозга, управ¬ ляющих моторикой, оказалось достаточно, чтобы работать с компьютером. Он за несколько минут научился этому пос¬ ле того, как его попросили представить себе, что он двигает рукой, чтобы управлять курсором на экране компьютера. Ему удалось также, только силой воображения, нарисовать круг на экране, читать электронную почту, играть в компью¬ терные игры и даже сжимать и разжимать пальцы протеза руки. Эксперимент выявил не только возможности такого нейропротеза, но и его границы. Нейгл еще до операции мог управлять компьютером с помощью голоса. После операции он был привязан к большому компьютеру, и при нем всегда 303

XII. Репарация и электрическая стимуляция находился ассистент для поддержки. Из-за всего этого доба¬ вочная ценность электродов в мозге была не столь уж и ве¬ лика. Когда по прошествии девяти месяцев электрический сигнал из мозга ослаб, он попросил удалить электроды. Здесь еще много чего нужно улучшить, но в этой области всё время появляются новые многообещающие разработки. XII.6 Трансплантация зародышевой мозговой ткани Если трансплантация зародышевой мозго¬ вой ткани прошла успешно, какие свойства могут быть приобретены от донора? Для болезни Паркинсона характерно отмирание дофамино¬ вых клеток в черной субстанции (substantia nigra) мозгового ствола (рис. 23). При вскрытии эта область мозга из-за пиг¬ ментации клеток, вырабатывающих дофамин, выглядит как проходящая через мозговую ткань черная лента. И если эти клетки мертвы, их сразу же видно, как, например, при болез¬ ни Паркинсона. Тогда клетки не могут больше иннервиро¬ вать полосатое тело (стриатум), моторную область в центре мозга, то есть снабжать ее нервными волокнами и управлять ею. Из-за недостатка в стриатуме дофамина возникают ти¬ пичные для этой болезни расстройства движения. Что может быть логичнее, чем лечить эту болезнь заменой умерших клеток? В 1987 году в ведущем профессиональном журнале The New England Journal of Medicine [Медицинский журнал Новой Англии] появилась статья мексиканского врача Мадрасе, в которой он сообщал о поразительном улучшении у больного паркин¬ сонизмом после аутотрансплантации ткани дофаминсодер¬ 304

XII.6. Трансплантация зародышевой мозговой ткани жащих клеток надпочечников в хвостатое ядро (nucleus caudatus, рис. 23). В ближайшие два года сообщение привело к лавине из 200 подобных трансплантаций. Но операция оказалась неэффективной, и в течение двух лет после нее 20% пациентов умерли. Исследование мозга умерших пока¬ зало, что трансплантированная из надпочечников ткань в мозге не прижилась. В стриатуме были видны только шра¬ мы. Многообещающие результаты Мадрасо были основаны, вероятно, на непрофессионально проведенных исследова¬ ниях в сочетании с эффектом плацебо (см. XVII.4). С 1988 года больным паркинсонизмом вместо аутотран¬ сплантации в стриатум ткани надпочечников производят пересадку дофаминсодержащих клеток фетального мозга. Для достижения эффекта ткань должна быть взята у плода возрастом от 6 до 8 недель. Позитронно-эмиссионная томо¬ графия показала, что при жизни наличие трансплантата мож¬ но было установить в мозге примерно 85% прооперирован¬ ных пациентов. В стриатуме мозга скончавшегося пациента дофаминсодержащие клетки, связанные с клетками мозга реципиента, были найдены через 16 лет после операции. Но иногда всё же новые дофаминовые клетки также перенима¬ ют симптомы болезни Паркинсона. Тот факт, что болезнь иногда переходит на трансплантат, является, возможно, при¬ чиной последующего ухудшения состояния пациентов, ко¬ торые сначала выиграли от операции. Для имплантации не¬ обходим материал от четырех эмбрионов. Получить такой материал нелегко, поскольку источником его служит аборт, причем должно быть получено предварительное согласие женщины на трансплантацию. Поэтому сейчас возлагают большие надежды на эмбриональные стволовые клетки как альтернативный источник для трансплантации, так как при их выращивании можно дифференцировать дофаминовые нейроны. В настоящее время, впрочем, эта терапия обладает многими недостатками и таит в себе немало опасностей. За- 305

XII. Репарация и электрическая стимуляция NC SN норма болезнь Паркинсона Рис. 23. При болезни Паркинсона пигментированные черным клетки, производящие дофамин в черной субстанции (SN), умирают и уже боль¬ ше не могут управлять моторной областью — полосатым телом, стриату- мом (Р — putamen, скорлупа; NC — nucleus caudatus, хвостатое ядро).

XII.6. Трансплантация зародышевой мозговой ткани фиксирован случай, когда у больного через 4 года после инъ¬ екции стволовых клеток в мозжечок образовалась опухоль мозга. Из стволовых клеток в принципе может вырасти что угодно, в том числе и опухоль. Трансплантация зародышевых дофаминовых клеток в мозг больных паркинсонизмом может иметь определенный успех, так как тогда их лекарство, леводопа, требуется им в меньшем количестве, и к тому же двигательные расстройст¬ ва снижаются. Но об окончательном выздоровлении речь не идет, и результаты варьируются. Кроме того, и позитивное воздействие, и побочные эффекты трансплантации те же, что и у леводопы. Примерно в 15% случаев осложнения при трансплантации проявляются в виде нарушений движений (дискинезии), что возникает также и при приеме леводопы. Проводились плацебо-контролируемые исследования, когда половина пациентов (которые не знали, к какой именно груп¬ пе они относятся), хотя и были оперированы, не получили трансплантата. Через два года, в том, что касается двигатель¬ ных расстройств, не было никакой разницы между мнимо оперированными пациентами и пациентами с транспланта¬ том. В итоге убедительных результатов до сих пор не имеет¬ ся (см. XV1I.4). Другая болезнь, при экспериментальном лечении кото¬ рой применяют трансплантацию зародышевой ткани, это болезнь Хантингтона, наследственная болезнь расстройства движений, при которой отмирают мозговые клетки полоса¬ того тела (стриатума). В поздней стадии болезни наступает деменция. Сравнительно недавно возникшая мутация, став¬ шая причиной этой болезни, является настолько редкой, что все случаи заболевания в Южной Африке восходят к одному- единственному матросу, который в 1652 году на корабле Яна ван Рибеека прибыл на мыс Доброй Надежды. Первые транс¬ плантации зародышевой ткани стриатума уже были прове¬ дены пациентам с болезнью Хантингтона и сопровождались 307

XII. Репарация и электрическая стимуляция клиническими улучшениями. В настоящее время проводят¬ ся многосторонние исследования. Изучение умерших паци¬ ентов показало, что трансплантат содержит живые клетки, интегрированные в сеть мозговых клеток реципиента. В одном случае трансплантат вырос настолько сильно, что это при¬ вело к неврологическим проблемам. Здесь также следует проявлять очень осторожный оптимизм. При глазных болезнях, при которых слепоту вызывает дегенерация нервных клеток, как при пигментном ретини¬ те (retinitis pigmentosa) или макулярной дегенерации, транс¬ плантируют зародышевую сетчатку. Результаты обнадежи¬ вающие. Если трансплантация зародышевой мозговой ткани в будущем действительно окажется успешной и можно будет эффективно восстанавливать дефекты мозга, тогда возника¬ ет важный вопрос. Ведь в конце концов наш характер и мно¬ гие наши качества закладываются в структуре нашего мозга в процессе развития плода. Какие свойства донора могут передаваться, если зародышевый материал его мозга транс¬ плантируется в наш собственный мозг? Свойства должны зависеть от того, какой именно зародышевый ареал мозга трансплантируется и в какое место мозга реципиента. Очень трудно предсказать заранее, какие свойства могут при этом быть переданы. Если метод докажет свою эффективность и будет применяться на более высоких структурах мозга, таких как кора больших полушарий, можно будет задаться вопросом, не создаст ли это нового человека и какое количество транс¬ плантата должно будет заставить реципиента взять в качест¬ ве второй фамилии фамилию донора. Будет особенно интерес¬ но, если удастся трансплантировать вещество мозга, взятое у другого вида. Поскольку доступность зародышевого мате¬ риала мозга представляет собой большую проблему, больным паркинсонизмом уже трансплантировали зародышевую моз¬ говую ткань свиней и затем с помощью медикаментов пода¬

XII.7- Генная терапия вляли реакцию отторжения. Однако до сих пор безуспешно. Лишь немногие свиные клетки приживались в моз1у боль¬ ных паркинсонизмом. Но если однажды такая ксенотран- сплантация всё же удастся, передаст ли человеку трансплан¬ тат свиньи хоть малую толику ее дружелюбия и ума? XII.7 Генная терапия Кусочек ДНК как лекарство... При генной терапии в клетку вводят небольшие фрагменты ДНК, которые содержат код для определенного белка (ген). После этого клетка начинает вырабатывать новый генный продукт, белок, как лекарство. До недавнего времени пола¬ гали, что эта новая терапия, которая лишь в последнее время опробуется экспериментально в культурах клеток и на подо¬ пытных животных, еще очень далека от клинического при¬ менения при болезнях нервной системы. Но в офтальмологии и лечении болезни Альцгеймера генная терапия уже испы¬ тывается на пациентах. В последние годы группа Марка Тушинского в Сан-Диего впервые стала применять генную терапию при лечении бо¬ лезни Альцгеймера. Исследователи заставили клетки произ¬ водить фактор роста нервов (nerve growth factor, NGF) как воз¬ можное лекарство. Им воздействовали на одну из областей мозга, важную для памяти, базальное ядро Мейнерта (nucleus basalis Meynert, NBM, рис. 24). Клетки NBM находятся в осно¬ вании мозга. Они отвечают за то, чтобы во всей коре мог вы¬ рабатываться химический нейротрансмиттер ацетилхолин. Это химическое вещество исключительно важно для памяти. Активность NBM-клеток с возрастом падает и при болезни 309

XII. Репарация и электрическая стимуляция cortex septum hippocampus DBB NBM Рис. 24. Базальные ядра (базальное ядро Мейнерта, NBM; диагональная связка Брока, DBB; и септум) являются источником химического ней- ротрансмитгера ацетилхолина в коре больших полушарий и гиппокам¬ пе. Этот нейротрансмитгер очень важен для памяти (см. также рис. 32). 310

XII.7. Генная терапия Альцгеймера резко снижается. Тушинский впервые показал, что у старых макак-резус генная терапия с NGF может восста¬ навливать активность нейронов в базальном ядре Мейнерта (NBM). Для этого он сначала брал несколько клеток кожи, так называемые фибробласты, которые выращивал вне тела. За¬ тем он вводил NGF-ген в эти клетки, после чего транспланти¬ ровал их в мозг старых макак в непосредственной близости к базальному ядру Мейнерта (NBM). Эти клетки кожи по мень¬ шей мере год вырабатывали в теле макак-резус фактор роста нервов (NGF) и побуждали клетки базального ядра Мейнерта (NBM) к новой активности. При лечении болезни Альцгеймера следовали этой же процедуре. Для первой фазы отобрали восемь пациентов на ранней стадии болезни, так что они могли сами дать согласие на этот эксперимент и затем наблюдать за его проведением. В первой фазе исследования, направленной на то, чтобы про¬ тестировать переносимость новой терапии, выращивали культуру клеток кожи пациента вне тела. В эти фибробласты вводили NGF-ген. В качестве нейротрансмиттера использо¬ вали вирус. Вирус сделали настолько безвредным, что, хотя его вместе с NGF-геном внедряли в клетку, он не размножал¬ ся и не мог стать причиной болезни. Клетки кожи, вырабаты¬ вающие NGF, посредством операции на мозге вводили вбли¬ зи базального ядра Мейнерта (NBM). Для этого применяется аппаратура, дающая возможность точно видеть, в каком месте мозга находится острие иглы, — стереотаксис, моз¬ говой ТомТом (навигатор), как назвал его геронтолог Берт Кейзер. Операция у первых двух пациентов прошла далеко не оптимально. Она проводилась, как это обычно бывает при стереооперациях на головном мозге, без наркоза. Хотя пациен¬ ты получили успокаивающие лекарства, они не смогли оста¬ ваться неподвижными при инъекции клеток, что привело к

XII. Репарация и электрическая стимуляция мозговому кровотечению и одностороннему параличу. У одно¬ го пациента паралич прошел, другой пациент умер через пять месяцев от легочной эмболии и остановки сердца, то есть от осложнений, не связанных ни с операцией, ни с ген¬ ной терапией. Другим пациентам клетки вводили при пол¬ ном наркозе, и осложнений из-за подвижности не возникало. Томографические наблюдения показали, что кора после опе¬ рации стала активней. Утверждают, что у пациентов с болез¬ нью Альцгеймера после генной терапии ухудшение памяти развивалось вдвое медленнее, чем у больных, не подвергших¬ ся такой операции. Но это была лишь первая фаза, то есть это не было хорошо проконтролированным исследованием. В мозге пациента, умершего через пять месяцев после опера¬ ции, можно было констатировать сильное стимулирующее воздействие на NBM-нейроны. Это позволяет надеяться на реальный успех генной терапии. Нам остается ждать, какие результаты и побочные эффек¬ ты принесет эта терапия. Ранее в Швеции уже попытались трех пациентов с болезнью Альцгеймера лечить фактором роста нервов (NGF), который с помощью инфузионных шпри- цевых насосов вводили в желудочки мозга. Эти исследования, однако, пришлось прервать, так как NGF весьма незначитель¬ но влиял на функцию памяти, вызывая при этом побочные явления в виде хронических болей и потери веса. NGF, выра¬ батываемый клетками, которые Тушинский вводил в мозго¬ вую ткань, пусть лучше остается там, где он был, во избежание вышеуказанных осложнений. Мы установили, что у пациен¬ тов с болезнью Альцгеймера чувствительность к NGF в ба¬ зальном ядре Мейнерта (NBM) резко увеличилась. Создаст ли это новые проблемы, пока не ясно. Следующий шаг, который наметил Тушинский, это с помощью другого вируса вводить NGF непосредственно в мозг, поскольку такой метод, вероят¬ но, будет более эффективным. 312