Книга: 100 великих тайн сознания

ПЛАСТИЧНОСТЬ МОЗГА

ПЛАСТИЧНОСТЬ МОЗГА

В последнее время нейрофизиологи, психологи, анатомы все чаще и чаще говорят и пишут о пластичности мозга. Так что же это за феномен, который привлек такое пристальное внимание исследователей?

Прежде всего, под термином «пластичность мозга» специалисты подразумевают его способность изменяться после определенного периода обучения или повреждения. При этом различают пластичность на макроскопическом и микроскопическом уровнях.

В свою очередь, пластичность на макроскопическом уровне связана с изменениями нейронных связей в мозге, которые обеспечивают связь между полушариями, а также различными областями в пределах каждого полушария.

Что же касается пластичности на микроуровне то уже само название говорит о том, что в данном случае происходят молекулярные изменения в самих нейронах и в синапсах.

В связи с тем, что в отличие от микроуровня, пластичность мозга на макроуровне изучена относительно полно, именно о ней и пойдет наш дальнейший разговор.

Вообще же нейробиологи считают, что пластичности мозга на макроскопическом уровне может проявляться в трех вариантах.

В первом случае травмируется сам мозг: например, в результате инсульта моторной коры мышцы туловища и конечностей лишаются контроля со стороны мозга и оказываются парализованными.

Второй вариант противоположен первому. В этом случае мозг цел, но поврежден орган или отдел нервной системы на периферии: ухо или глаз, спинной мозг или нога. А так как в этом случае в соответствующие отделы мозга перестает поступать информация, они становятся «бездеятельными», то есть функционально не задействованными.

Но в обеих этих ситуациях мозг, реорганизуясь, пытается, в первом случае, восполнить функцию поврежденных областей с помощью неповрежденных, а при втором варианте – вовлечь области, оказавшиеся без работы, в обслуживание других зон мозга.

Что касается третьего случая, то он отличается от первых двух тем, что связан с психическими расстройствами, вызванными различными факторами.

Благодаря развитию томографии и энцефалографии особо значимые результаты в исследовании пластичности мозга были получены в последние десятилетия. Например, с помощью сканирования ученые установили, что в ряде случаев человек может выполнять все характерные для нормального человека биологические и социальные функции даже при отсутствии весьма значительной части мозга.

И таких случаев медикам известно немало. Свидетелями одного из них стали французские врачи…

Однажды в одну из парижских клиник обратился 44-летний мужчина с жалобами на плохое функционирование левой ноги. Пациент этот ничем особенным не выделялся: он вел обычный образ жизни, работал на государственной службе, имел семью и двоих детей.

Но когда медики сделали мужчине компьютерную и магнитно-резонансную томографию, то поняли, что перед ними настоящий уникум: оказалось, что почти вся полость его черепной коробки заполнена внутримозговой жидкостью; от мозга же осталась лишь узкая полоска. Тем не менее его IQ составлял 75 пунктов. И хотя этот показатель и ниже среднестатистических 100 пунктов, однако, мужчина умственно отсталым не считался…

На восстановительные способности мозга влияет несколько факторов.

Во-первых, возраст пациента. Так, у детей, в отличие от взрослых, после удаления одного из полушарий другое принимает на себя часть функций удаленного, в том числе и языковые. У взрослых же в этой ситуации наблюдаются серьезные нарушения речи.

И хотя при различных патологиях мозга не всех детей одинаково быстро и полно нормализуется функционирование соответствующих органов, тем не менее около трети годовалых детей с неполным параличом рук и ног к 7 годам избавляются от нарушений двигательной активности.

В целом, до 90 % детей, у которых неврологические нарушения были обнаружены еще в грудном возрасте, впоследствии развиваются нормально.

На восстановительные функции мозга влияет еще один серьезный фактор: продолжительность времени, в течение которого повреждающий агент воздействовал на мозг.

Так, медленно растущая опухоль хотя и будет деформировать ближайшие к ней отделы мозга, тем не менее на функциональную организацию мозга она не повлияет, так как в нем постепенно будут включаться компенсаторные механизмы. В то же время быстрые нарушения такого же масштаба чаще всего приводят к смерти.

Безусловно, восстановление функций мозга во многом зависит от того, какой именно из его участков поврежден. Так, даже незначительное повреждение скопления нервных волокон, идущих к различным системам организма, может стать причиной очень тяжкого недуга. К примеру, кровоизлияние в области одной из двух внутренних капсул, через которые от двигательных нейронов тянутся нервные волокна к мышцам туловища и конечностей, обычно приводит к параличу мышц всей половины тела.

Немаловажное влияние на скорость пластических изменений мозга играет еще один фактор, – обширность поражения. Сама логика подсказывает, что, чем больше очаг поражения, тем большее количество функций перестает выполнять мозг. А так как все участки в головном мозге взаимосвязаны, то травматические или патологические повреждения одного из них могут затронуть работу других.

Однако в связи с тем, что различные области мозга в большинстве своем выполняют специализированные функции, пластичность мозга тоже не может быть всеобъемлющей.

Например, у взрослого человека функции поврежденной моторной коры не могут взять на себя расположенные с ней по соседству сенсорные области. В то же время лежащая рядом с ней премоторная зона того же полушария, подготавливающая пуск двигательных импульсов, это сделать в состоянии.

Впрочем, посттравматическое перераспределение функций между участками не проходит для мозга бесследно: перегрузка той области коры, которая берет на себя часть функций поврежденного участка, приводит к снижению качества ее собственной работы.

Но так как практически каждая область мозга функционирует во взаимодействии с другими, то и компенсаторное восстановление того или иного участка происходит с участием нескольких зон. А это значит, что и нагрузка на эти зоны относительно невелика и качество их основной работы от этого не слишком страдает.

Следует сказать еще об одном замечательном свойстве мозга: оказывается, в поврежденной коре могут происходить определенные реорганизационные процессы даже по прошествии многих лет после травмы или патологии.

Так, у людей, перенесших инсульт, с помощью различных ежедневных многочасовых упражнений проводилось восстановление поврежденной руки. При этом, согласно методике, здоровая рука тоже должна была оставаться неподвижной: для этого она фиксировалась.

Когда же после восстановления двигательной активности руки у пациентов с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии обследовали мозг, то оказалось, что во время выполнения этой рукой движений вовлекалось множество зон и областей обоих полушарий. В то же время у здорового человека в этом процессе задействовано только левое полушарие…

А теперь рассмотрим второй вариант, когда сам мозг цел, но повреждены конкретные органы, например, слух или зрение. Именно в такой ситуации оказываются люди, рожденные слепыми или глухими.

Так вот, исследуя таких пациентов в то время, когда с помощью пальцев они читали тексты, набранные рельефно-точечным шрифтом, ученые установили любопытные факты. Оказалось, что в этот момент у этих людей активируется не только соматосенсорная кора, ответственная за тактильную чувствительность, но и зрительная кора.

Точно такие же результаты были получены и при изучении мозга глухих: они воспринимали используемый ими для общения знаковый язык не только зрительными центрами, но и слуховой корой.

Полученные данные поставили перед нейробиологами новые вопросы: например, что происходит с нейронами сенсорной коры, обрабатывающими чуждую для них информацию?

Чтобы разобраться в этом, исследователи однодневным хорькам сделали следующую операцию: они соединили оба зрительных нерва с теми участками коры головного мозга, которые отвечают за слух. В результате выяснилось, что слуховая кора морфологически и функционально стала похожей на зрительную! Хотя известно, что для каждого типа коры характерна особая архитектура нейронов.

Калифорнийские исследователи пошли еще дальше: на четвертый день после рождения они удалили оба глаза опоссумам.

Когда же спустя 8–12 месяцев ученые они обследовали оперированных животных, то оказалось, что у всех ослепленных животных зрительная кора сильно уменьшилась в размере.

Зато рядом со зрительной корой появилась структурно новая область «X», которая, как и зрительная кора, содержала нейроны, воспринимавшие слуховую, соматосенсорную или и ту и другую информацию. А вот участков, воспринимавших лишь зрительную информацию, в коре почти не осталось.

Вот так, структурно и морфологически изменяясь, мозг компенсирует утраченные или ослабленные свои функции.