Связь мозга и сознания

 

Мы считаем, что сознание и все, что характеризует человеческую жизнь, находится в коре головного мозга. Если кора головного мозга мертва, но ствол мозга жив, жив ли мозг? Сейчас в западной медицине идут споры по этому вопросу. Противоположная ситуация тоже может существовать, и она особенно трагична. Если у человека, например, паралич ствола головного мозга, то он оказывается парализованным от шеи вниз и не может дышать. Он может жить только с аппаратом искусственного дыхания и не может двигаться. Его мозг остается живым, но такой человек не может общаться. Он может видеть благодаря тому, что глазные нервы идут непосредственно к мозгу, и может двигать глазами благодаря тому, что глазные мышцы находятся высоко. Иногда такой человек может слышать, но говорить он не может. Это называется бодрствующая кома, и без тщательной неврологической проверки очень трудно узнать, жив ли мозг. К таким людям часто относятся как к находящимся в коме, но они могут видеть и слышать происходящее.

Даже краткое описание такого состояния выглядело удручающим, неудивительно, что Его Святейшество захотел узнать, возможно ли излечение.

— Все зависит от причины, — продолжил Пит. — Обычно причина неизлечима, но бывает и обратное. Обычно это удар, но иногда подобные симптомы вызывает отек или опухоль в результате удара, потом со временем опухоль проходит, и функции восстанавливаются. Человек может не полностью вернуться в норму, но его движения возвращаются. Очень важно выявить пациента, которого можно спасти. В равной степени важно определить пациента, который бодрствует и в ужасе понимает все происходящее, чтобы не игнорировать его как находящегося в коме. ЭЭГ у такого пациента нормальная; можно сказать, когда он бодрствует или спит. С ним можно общаться, установив систему сигналов с помощью движений глаз.

Позвольте мне немного глубже заглянуть в проблему сознания. В верхней части ствола мозга есть область, известная как восходящая активирующая ретикулярная система. Тонкая сеть ретикулярной системы распространяется через весь ствол мозга и далее вверх, в зрительный бугор. Зрительный бугор играет важную роль в объединении сенсорных двигательных функций, но его самая главная задача — реакция пробуждения. Именно он заставляет нас просыпаться. Поражение активирующей ретикулярной системы препятствует пробуждению пациента. В нижней части ствола мозга расположен центр дыхательных функций; поскольку он находится далеко, поражение может разрушить сознание, не затрагивая дыхательную функцию. Лишенный сознания пациент продолжает дышать (рис. 7).

 

 

(Рис. 7 — Восходящая активирующая ретикулярная система мозга обезьяны.)

 

Изменение сознания

 

— Сейчас я хочу поговорить о сознании и бессознательном состоянии. К бессознательному состоянию относится кома, но есть и другие изменения сознания, достойные обсуждения. Сознание, с медицинской точки зрения, — это просто состояние осознания себя и окружающей среды. Оно исключает сознание во сне, но в какой-то мере сон становится формой сознания во время сновидений, и особенно — во время осознанного сна.

Я хочу коснуться некоторых базовых концепций функционирования мозга и показать вам некоторые новые методы, позволяющие увидеть эти процессы, не вторгаясь в живой человеческий мозг. На рис. 8 представлены некоторые главные отделы мозга, которые вы видели раньше.

 

 

(Рис. 8 — Специализированные зоны мозга.)

Например, лобная, теменная, затылочная и височная доли содержат так называемую первичную кору, включая двигательную, соматосенсорную, зрительную и слуховую зоны. С левой стороны у большинства людей находится зона речи — моторная и рецептивная. Эти зоны сравнительно малы. Большую часть мозга составляет так называемая ассоциативная зона коры с функциями, которые очень трудно установить. Эти части могут быть удалены без изменения способности пациента действовать и без изменения его.личности. Мозг обладает огромной степенью пластичности: если повреждена одна часть мозга, ее функции принимает на себя другая. Наибольшая пластичность у грудных детей. Когда человек становится старше, пластичность его мозга уменьшается, однако в зонах первичной коры пластичность отсутствует вообще.

Традиционно в неврологии идет спор, локализованы ли высшие функции мозга в одном месте или распределены по всем его частям. Например, когда я думаю о своей матери, этот процесс происходит в гиппокампе, главной области, отвечающей за память, или он требует разветвленной сети: две клетки здесь, три там, еще несколько с другой стороны, — для того чтобы получить мысленный образ матери? Ученые все больше сходятся во мнении, что фактически задействована вся сеть. Вы можете удалить её фрагменты, но в большинстве случаев останется достаточно, чтобы получить завершённую картину. Тем не менее, определённые небольшие повреждения первичной коры могут вызвать очень серьезные неврологические нарушения, а иногда повреждения происходят где-то в некритичной области и могут вообще не создать никаких проблем. Изменение же сознания происходит при повреждении активирующей ретикулярной системы ствола мозга либо при массированном повреждении всей коры головного мозга.

Теперь я хочу показать вам новые технологии получения изображения мозга — метод позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ). ПЭТ создает изображение нормального человеческого мозга, окрашивая участки этого изображения в условные цвета, что предоставляет информацию о функциях мозга. Окрашивание обеспечивается введением радиоактивного вещества-индикатора в кровь, затем мы отслеживаем, где оно появляется в мозге.

В данном случае индикатором была глюкоза, поэтому мы можем видеть, какие части мозга потребляют больше сахара, а какие — меньше. Картина потребления глюкозы получена с помощью компьютера: зоны наибольшего потребления имеют красный цвет, далее идет желтый, потом зеленый и, наконец, синий — с наименьшим потреблением.

Если с помощью ПЭТ-сканирования мы понаблюдаем за человеком, выполняющим различные умственные задания, то увидим активность в разных участках мозга, в зависимости от характера задачи. Темно-синие участки отражают желудочки, заполненные цереброспинальной жидкостью; там нет никакой активности мозга. Например, в визуальном задании испытуемый открывает глаза, чтобы рассмотреть рисунки, размещаемые перед ним. Когда субъект открывает глаза, мы видим активность в затылочной зоне коры — это зрительная зона (показана стрелками). В интеллектуальных заданиях субъекту требовалось запоминать и решать математические/логические задачи, тогда как в заданиях на запоминание необходимо было прослушать рассказ и запомнить как можно больше деталей. «Двигательные» задания просто требовали от субъекта последовательно прикасаться пальцами одной руки к большому пальцу другой. В звуковых опытах стимулом были комбинации слов и звуков, проигрываемых в оба уха подопытного, в этом случае можно было увидеть активацию слуховой зоны. Почти у всех людей доминирующее полушарие — речевое (обычно левое), в котором находится центр речи.

Его Святейшество тут же проявил интерес к деталям эксперимента:

— Эта особенность касается только родного языка человека?

Пит объяснил, что доминирующее полушарие не активизируется, когда человек слышит иностранный язык, который он не понимает. Далай Лама продолжал:

— Есть ли различие, если человек говорит на родном языке или на выученном иностранном?

Пит пояснил:

— Обработка любого языка происходит в доминирующем полушарии, но если человек знает два языка, они могут находиться в разных зонах полушария. Паралич части мозга может привести к потере одного языка, но другой останется.

— Понимаю, — Его Святейшество широко улыбнулся. — Я знаю премьер-министра Индии, который говорит на одиннадцати языках, значит, он в более безопасном положении!

Пит продолжал:

— Это очень интересная тема, потому что некоторые языки более ориентированы на правое полушарие, чем другие. Японский, например, очень пиктографический язык, и он больше затрагивает правую сторону мозга, которая участвует в зрительной, пространственной организации.

— Это будет характерно для человека, который умеет читать японские иероглифы, но будет ли это присуще человеку, который не умеет читать? — спросил Его Святейшество.

— Очень спорный вопрос. Некоторые японские лингвисты считают, что отдельные аспекты японского языка имитируют звуки природы, звуки, издаваемые птицами и насекомыми. Работа правого полушария, несомненно, связана с письмом, но все гораздо сложнее.

Его Святейшество заметил, что в тибетском языке тоже много звукоподражательных слов:

— Например, слово «мотоцикл» звучит как «бок-бок», — и мы все опять засмеялись.

— Возможно, что самые важные функции находятся в зонах, которые мы вообще не видим. То, что мы видим, — это просто совокупность клеток, которые используют глюкозу. Если основная функция очень рациональна и затрагивает всего несколько клеток, мы не сможем ее увидеть. Многие люди уверены, что музыка воспринимается правым полушарием, но это не всегда верно. Например, в одном из экспериментов людям было дано музыкальное задание. Задание заключалось в том, чтобы прослушать серию звуков и затем, после паузы, определить, является ли вторая серия звуков той же самой или отличается.

Некоторые люди выполняли это задание правым полушарием, а некоторые — левым. Этот эксперимент проводился с небольшим количеством людей, но было интересно наблюдать различие в том, как люди запоминают звуки. Те, кто использует правое полушарие мозга, запоминали звуки, мурлыча их про себя. Те, кто использует левое полушарие, оказываются либо подготовленными музыкантами, которые представляют звуки на нотной линейке, либо они используют аналитический подход и представляют себе звуки, например, в виде полос разной длины. Стратегия различна. Кажется, что левое полушарие больше участвует в аналитическом процессе. Чтобы это доказать, исследователи подобрали людей, которые использовали аналитический подход к запоминанию звуков, и провели аналогичный тест, используя тембр вместо звука. Тембр — это качество звука, которое легко различить, например отличие между фортепьяно и скрипкой, но нелегко представить количественно. Вы не можете представить его в виде нот на нотной линейке или полос разной длины. Когда люди, воспринимавшие звуки левым полушарием, выполняли тест с тембром, активность мозга переместилась на правую сторону.

Следующее, о чем я хочу поговорить, это механизмы патологических изменений сознания. Мы классифицируем нарушения работы мозга по их симптомам как разрушающие или раздражающие. Паралич, слепота или глухота — это разрушающие нарушения, галлюцинации, боль или эпилептический припадок — раздражающие. Разрушающие явления, которые приводят к изменениям сознания, диффузно охватывают всю кору головного мозга. Раздражающие нарушения также могут привести к изменениям или потере сознания. Одним из примеров могут служить психогенные нарушения, когда, скорее, разум, чем мозг изменяет сознание.

Разрушающие нарушения могут быть острыми и хроническими. Острые нарушения, изменяющие сознание, могут быть как слабо, так и сильно выраженными. В состоянии спутанности сознания человек теряет ориентацию; бред предполагает еще большее затемнение сознания.

В состоянии притупления [34] человек не может долго бодрствовать, но вы можете его разбудить и получить ответ на вопрос.

Следующее состояние — ступор, когда человека трудно привести в чувство и получить вразумительный ответ, но он может реагировать на болевое воздействие. Наконец, в коме люди ни на что не реагируют. Подобные случаи немногочисленны, и я думаю, что они ужасны, потому что реально вы не можете понять, что происходит. Чтобы изучать такие ситуации, вы должны очень осторожно подходить к использованию стимуляторов и к результатам, которые получаете. Кома — очень серьезное нарушение, при котором активирующая ретикулярная система находится в шоке, хотя непосредственно она может быть не нарушена. При некоторых типах комы повреждение активирующей ретикулярной системы может быть необратимым. И всё же, важно помнить, что кома — всегда переходное состояние, что люди в конечном итоге выйдут из нее: они либо умрут, либо очнутся. Потребуются недели, иногда месяцы, чтобы преодолеть этот удар, но если они могут выжить, то, в конце концов, они непременно очнутся. Однако, если у них серьезные повреждения мозга, они будут не в лучшем состоянии, чем когда были в коме. Это называется постоянным вегетативным состоянием.

Вегетативное состояние наступает в случае, когда через несколько недель или месяцев человек выходит из комы, но его мозг остается лишенным сознания. Автономные функции работают, но человек не реагирует на окружающую среду и не осознает самого себя. Иногда в подобных случаях требуется аппарат искусственного дыхания, а иногда и нет. Здесь возникает важный для медицины этический вопрос — такие пациенты приносят огромные страдания близким, и на поддержание их жизни требуются большие средства. В настоящее время, если человек в вегетативном состоянии может дышать самостоятельно, он может жить бесконечно долго, и мы, врачи, не можем ничего сделать, чтобы прекратить это состояние.

Слабоумие является хроническим состоянием, при котором структурные повреждения мозга делают человека неспособным действовать практически во всех сферах. Существует много разных форм слабоумия, которые обычно обусловлены дегенеративными заболеваниями коры головного мозга.

Другим типом хронического нарушения сознания является гаперсомния, повышенная сонливость. Она существует в двух видах. Люди могут испытывать сонливость по причинам, о которых говорил Франсиско в понедельник. Другой вид — феномен промежуточного состояния, когда есть только короткие периоды сна, называемые микросном. В такие периоды человек действует, но на самом деле он спит и потом не может вспомнить, что делал. Такие люди способны совершать странные поступки, например, они могут сесть в машину и поехать, потом внезапно проснуться, оказавшись в незнакомом месте, не понимая, как они туда попали.

Существуют также психогенные состояния. Три из них проявляются при психозе или шизофрении. В случае кататонии человек пребывает в сознании, но не реагирует. Вы можете положить его ноги в любое положение, и они останутся в таком положении. Такая способность в психиатрии называется восковая гибкость. Вероятно, она обусловлена не физическими нарушениями мозга, которые мы можем увидеть, а химическими процессами, которых мы не видим. Вред — это состояние психоза, при котором вещи кажутся не такими, какие они есть, например собака может показаться страшным львом. Галлюцинации, появляющиеся в психотическом состоянии, чаще звуковые, чем зрительные, — человек может слышать голоса, которые велят ему что-то сделать. Истерия — это невроз, который не так глубок, как психоз. Люди проявляют симптомы болезни, которой на самом деле нет. Кома тоже может быть симптомом истерии: иногда человек кажется пребывающим в коме, но мозг у него совершенно нормальный.

 

Эпилепсия

 

Ещё одной причиной изменения сознания может служить эпилепсия. Эту проблему я изучаю много лет. Под эпилепсией понимаются состояния, в которых клетки мозга слишком сильно реагируют из-за какого-либо поражения или нарушения. Эти состояния подразделяются на локальные и распространенные. Локальные припадки начинаются в одном полушарии мозга, а распространенные — в обоих полушариях одновременно.

Локальные приступы далее подразделяются на простые и сложные в зависимости от того, изменено сознание или нет. Простой локальный приступ может выражаться всего лишь в судороге руки или в том, что человек видит нечто, чего нет на самом деле. Сложный локальный припадок приводит к потере сознания. Человек может упасть или совершать странные движения ногами или жевательные движения, но они не будут сильными и резкими. Сложные частичные припадки обусловлены нарушениями в определенной части мозга, называемой лимбической системой, в которую входит височная доля.

Распространенные припадки подразделяются на конвульсивные и неконвульсивные. Конвульсивный припадок — это как раз тот, который большинство людей и считает эпилептическим; человек становится напряженным, падает и начинает трястись. Он может прикусить себе язык или обмочиться. При некоторых неконвульсивных приступах пациент может просто на короткое время потерять сознание; он может просто моргать глазами, и все. Такой малый, эпилептический приступ может происходить несколько раз в день. При миоклонном приступе происходит просто подергивание мышц. Есть и другие приступы, во время которых человек теряет мышечный тонус и падает в обморок.

Все они являются непроизвольными и встречаются довольно часто. Хронической эпилепсией страдает примерно один процент населения. Если вы дожили до восьмидесяти лет, ваши шансы иметь, по крайней мере, один из этих приступов равны один к десяти. Эпилепсия — уникальное явление нервной системы, которое позволяет нам понять механизмы работа мозга. Эпилепсия была описана в западной медицине много столетий назад, хотя раньше она входила в религиозные верования и рассматривалась как одержимость дьяволом. Люди, страдающие эпилепсией, были дважды прокляты: сначала болезнью, потом людьми, считавшими их одержимыми или сумасшедшими.

В мозгу существуют две силы: возбуждение и торможение. Каждая клетка мозга выделяет химическое вещество, называемое медиатор, которое может вызывать возбуждение другой нервной клетки или тормозить ее и препятствовать возбуждению. Когда мозг прекращает работать, например, при параличе или отсутствии сознания, это может быть вызвано отсутствием возбуждения пли избыточным торможением. В некоторых случаях потеря сознания является активным процессом, а не следствием торможения. Эпилепсия — это состояние мозга, при котором клетки аномально активны. Если они локализованы в одной области, они провоцируют локальный приступ: если они распределены по всему мозгу, они вызывают распространенный припадок. Общая активность может быть возбуждением, которое заставляет вас что-то делать, или она может быть торможением, которое заставляет вас терять сознание. Ещё один важный фактор в описанных процессах — синхронизация. Обычно клетки работают независимо Друг от друга, и эта независимость необходима для их функционирования. Если синхронизация слишком велика, клетки не могут выполнять свою функцию. Когда вы играете на фортепьяно, каждый палец делает что-то свое, чтобы зазвучала красивая музыка. Если вы будете делать это сжатыми кулаками, получится шум: это и есть эпилептический припадок.

На рис. 9 ЭЭГ пациента с локальной эпилепсией показывает резкие пики в правой височной области, вызванные аномально синхронизированными разрядами нейронов в этой области. Эти ритмы появляются в начале приступа и постепенно распространяются, захватывая большую часть правого полушария, а затем и другую сторону мозга. Сначала у пациента началась судорога рта, потом у него были странные ощущения. Затем его голова повернулась влево. Когда эпилептическая активность распространилась па другую сторону мозга, он почти на минуту потерял сознание. После припадка был период подавления активности, гак что мозг почти не работал. Хотя пациент совершал жевательные движения, у него отсутствовали реакции.

Первые две части ПЭТ-сканирования были получены, когда у пациента еще не было приступа, и отражали его обычный относительно пониженный метаболизм глюкозы в правом полушарии, где начинается приступ. Две следующие части получены во время приступа (ЭЭГ которого представлен на рис. 9). Здесь была видна средняя активность метаболизма в течение нескольких минут, включая сам приступ и период, после него. Повышенный метаболизм глюкозы в наивысших точках был виден как белые области и показывал, где в правом полушарии начинается приступ и как он первоначально распространяется в правом полушарии. Пониженная активность в остальной части мозга отражала эффект понижения функции мозга, сохранявшийся и после прекращения приступа.

 

(Рис. 9 — ЭЭГ, снятая во время сложного локального приступа у пациента с эпилепсией лобной доли.)

Существуют и другие примеры двух видов приступов с потерей сознания. Конвульсивный — распространенный припадок является тонико-клоническим приступом, при котором человек становится напряжённым и затем трясется в конвульсиях; это показывает повышенную активность всего мозга. Второй вид — малый эпилептический припадок, который характеризуется очень короткой потерей сознания. В этой ситуации ЭЭГ выглядит совершенно иначе, потому что в основе этого приступа лежит торможение, а не возбуждение. Он длится несколько секунд, и ЭЭГ в этот период показывает острые и медленные волны высокого напряжения. ПЭТ-сканирование также отражает огромное увеличение потребления глюкозы даже при таком коротком припадке, показывая, что это торможение является активным процессом.

Во время таких состояний измененного сознания у пациента могут быть видения, если припадок затрагивает зрительную систему, или слуховые галлюцинации, если он затрагивает слуховую систему. Он может совершать странные действия, например, трястись или блуждать. В древние времена его сочли бы совершенно ненормальным. Отношение к людям, подверженным припадкам, в разных культурах отличалось. В раннем христианстве их считали одержимыми дьяволом и сжигали на кострах, в других религиях этих людей считали одержимыми добрыми духами. Древние греки считали эпилепсию благословением и называли ее «священной болезнью». Сейчас существует мнение, что чудесные видения некоторых христианских святых, например Жанны д'Арк, на самом деле были эпилептическими припадками. Можно полагать, что пророк Мухаммед был эпилептиком, о чем он признается в своих писаниях.