А)Почему необходимы эксперименты на животных?б) Экстирпация – самый древний метод изучения функций мозга. В)Хирургические методы лечения мозга

А)Многие данные получены на животных, так как многие функции и свойства нервной системы человека и животных сходны. На животных можно проделать те эксперименты, которые не разрешается проделывать на человеке и использовать их результаты в дальнейшем. Что такое физиология человека и животных? Кто такие физиологи? Очень часто физиологом становится тот, кто хотел бы быть врачом, исследовать болезни, изучать причины их возникновения с целью более эффективно помогать больным. НО! – как изучать? Очень часто изучение причин, механизмов да и способов лечения того или иного заболевания связано с инвазивным воздействием на организм, с экспериментальным исследованием нового метода лечения и применения нового лекарственного препарата. Но это невозможно осуществлять на человеке – ни на здоровом, ни на больном.

Но медицина все время, к счастью развивается, создаются новые приборы – например недавний метод стентирования сосудов сердца. Конечно, сначала этот метод должен был быть отработан на животных. Очень частое заболевание – поражение клапанов сердца, которые управляют потоками крови в сердце. Если клапан не работает, это грозит остановкой сердца и гибелью больного. Нужен новый клапан. Но его надо придумь, надо создать и надо применить ---на ком? На больном человеке? Конечно, нужен эксперимент, причем сердце должно быть похожим на сердце человека. Как правило, приходится прибегать к эксперименту на взрослых больших собаках. И никакое компьютерное моделирование при этом не поможет – невозможно учесть все особенности сложного организма. Клиницисты вместе с инженерами и программистами постоянно совершенствуют клапаны – значит нужна следующая проверка- и опять эксперимент на животном. Искусственная почка, пересадка органов, искусственные сосуды – все это насущные вопросы медицины и они должны решаться, так как методы должны совершенствоваться, становиться более безопасными.

Космос не может обойтись без экспериментальных полетов в Космос: сначала полетели крысы, затем Белка и Стрелка, затем обезьяны и только потом – человек. Основополагающие закономерности возникновения возбуждения и торможения в нервных клетках, механизмы проведения возбуждения сначала были получены на гигантских аксонах кальмаров – на этих данных и сейчас строятся наши представления о важнейших процессах, протекающих в нервной системе человека. Кафедра Психофизиологии факультета психологии –многие годы была передовой в исследованиях закономерностей взаимодействия нейронов в нервных ганглиях – улитки. Полученные знания помогли приблизиться к пониманию, как происходит взаимодействие в нервных сетях высших животных и человека. И, наконец, фармакология – ежегодно синтезируются все новые и новые препараты, и прежде чем они будут испытаны на человека в доклинических исследованиях, происходит их проверка на животных и, в первую очередь, на сердце лягушки (ПРИМЕР), затем, если результат положительный, на крысах, кроликах, обезьянах и только после этого – на добровольцах – людях.

Но есть жесткие правила работы с животными. За рубежом надо пройти месячные курсы, чтобы тебя допустили до работы с животным. Очень жесткие требования к обезболиванию и выстраивается такая градация: если серию экспериментов можно провести не на собаке или кошке, а на кролике- проводят на кролике, если можно взять в эксперимент не кролика, а крысу, работают на крыса, причем конечно на лабораторных, выращенных в специальных питомниках, которые не приспособлены к жизни в природе. Они не так умны и сообразительны как дикие животные, но в экспериментах чаще всего используют именно их. О необходимости доклинической проверки препаратов окончательно был решен вопрос в 70-е годы. Был синтезирован новый успокаивающий и снотворный препарат ТОЛИДОМИД, он казался совершенно безопасным и его рекомендовали беременным женщинам. В результате родилось много детей с неразвитыми конечностями. Препарат оказался ТЕРАТОГЕННЫМ. Т.е. оказывающим патологическое влияние на потомство. В настоящее время ни один препарат не допускается до клинических испытаний, если не проведены его исследования на тератогенность, как правило, на кроликах.

Б) Когда и с чего начиналось изучение мозга! 1467 – Франсуа Вийон – «Баллада примет» - «…..Я знаю все, но только не себя» 1469-1536 – Эразм Роттердамский – богослов, политик, педагог, филолог и др., но главный труд «Похвала глупости». Спутники глупости –самолюбие, лень, лесть, чревоугодие, безумие, непробудный сон. В это же время – Себастьян Брант – писатель-гуманист. Сатирическая книга «Корабль дураков» - люди бессмысленно плывут в Глупландию.

Признавший сам себя глупцом    В чести и силе та держава

Считаться может мудрецом,         Где правит здравый смысл и право,

а кто твердит, что он мудрец,        А где дурак стоит у власти

 Тот именно и есть глупец              Там людям горе и несчастье

1450-1516 Иероним Босх – «Корабль дураков». Люди безумные и неразумные плывут неведомо куда, не зная ветрил и их ведет вперед зло. 1525-1569 – Питер Брейгель, последователь Босха. Привлекали фантастические видения Босха, но также искал вдохновение в народной культуре и природе. Но главное самопознание и понимание современного человека. Вывод неутешителен, как и у всех предыдущих мудрецов и художников – и как итог по мотивам Евангельской притчи – «Если слепой ведет слепого, они оба упадут в канаву» - «Баллада о слепых» (1569): современники слепы духовно, несовершенны, ущербны, обречены, одиноки и негармоничны с природой.

Эти же годы – Леонардо да Винчи и Микельанджело Буанарроти. Анатомический, научный подход к изображению человека, воспевают его красоту. 1514-1565 – Андреас Везалий – врач, анатом, ученый, и в то же время учителями считающий великих художников Возрождения и все его анатомические рисунки великолепны. НО ГЛАВНОЕ – он является родоначальником научного подхода к изучению мозга человека. Всего 5 мозгов (полуразложившихся), и все-таки выводы Везалия –именно мозг является источником мыслительной функции, не является бесформенной желеобразной массой, а снабжается кровью и состоит из различных отделов – таламуса, гипоталамуса, бугров четверохолмия, хвостатого ядра, свода.

Представления о функциях мозга от египтян до Везалия. Пренебрежение египтян – не бальзамируют, а вымывают из черепа. 450г. до н.э. – упрощенное представление о мозге. Платон – сферическая форма мозга и черепа – это интересно. Но в то же время есть высказывания о том, что разум может быть только в мозге. 420 г. до н.э. – Гениальный Гиппократ: реалистично представлял лишь внешнее строение тела человека и все-таки: «Некоторые говорят, что мы мыслим сердцем и что именно оно чувствую печаль и заботу. Но дело не так обстоит. Полезно знать, что не из иного места возникает в нас удовольствие, радость, смех, шутка как из мозга, откуда также происходит тоска, печаль, скорбь, плач. И этой частью мы мыслим и разумеем, видим и слышим, распознаем постыдное и честное, худое и доброе».По существу практически все функции мозга перечислены.

370г. до н.э. Аристотель –1000 книг по всем наукам того времени, но мог, по его мнению –пара к сердцу, чтобы охлаждать кровь. 330г. до н.э. Герофил - разрешение вскрывать трупы людей. Книга – «Анатомика», описал глаз, описал нервные связи внутренних органов со спинным и головным мозгом и считал, что «умственная деятельность – функция мозга». 129г. до н.э.- римский врач. «Отец физиологии» - изучал строение и функции органов живых животных, например свиней и обезьян. Изучал строение, анатомию медведей, собак, слонов. Выяснил в результате наблюдений: двигательные и чувствительные нервы выходят из головного и спинного мозга и подходят к органам, изучал действие блуждающего нерва на сердце, изучал действие межреберных нервов на дыхание, изучал строение спинного мозга на поперечных и продольных срезах, считал, что мозг источник нервных влияний и был первым психофизиологом. С 13 века до Везалия взгляды Галена оставались непререкаемыми. И только Везалий осмелился отметить 200 ошибок в работах Галена, но все равно называл его «божественный муж».

Самый древний метод, применявшийся еще в доисторические времена – это ЭКСТИРПАЦИЯ, т.е. удалений какого-то участка ЦНС и наблюдение за тем, какие функции будут нарушены. До мозга надо добраться и сначала необходима трепанация черепа- необходимо сделать «окно» в черепе. Уже древние цивилизации были знакомы с трепанацией, но делали это или для изгнания злых духов, завладевших душевнобольным, или для извлечения «камня глупости». Инструменты разные –трепаны, пилки, кусачки, бормашина. Можно удалить таламус, мозжечок, ядра гипоталамуса или любую другую структуру, но необходимо учитывать, с какими структурами она связана, так как патологические последствия могут быть результатом не только удавления исследуемой структуры, но и нарушение тех областей мозга, с которыми связана и совместно работало удаленное образование (например –таламус-кора). Поэтому трудно разрушить локально только какую-то определенную структуру, так как все они в мозге взаимосвязаны. Наиболее доступной для экстирпации является неокортекс, и поэтому первой исследовалась роль коры больших полушарий. В конце Х1Х в. считалось, что кора больших полушарий отвечает за все функции организма и без нее человек и животное жить не может. В 1888 году Гольц сумел удалить у собаки всю кору больших полушарий, но главное – собака осталась живой. Естественно, многие функции были нарушены: животное не видело, не слышало, не могло двигаться, не отзывалось на кличку, глотало только пищу, помещенную в рот, но все вегетативные функции (пищеварение, выделение, дыхание и др.) сохранились. Таким образом, было уточнено, за какие функции организма неокортекс не отвечает.

1893 год. Имя Лючиани связано с исследованием функций мозжечка. Он также хорошо доступен для удаления, причем Лючиани удалял поочередно полушария мозжечка, их разные участки, червь мозжечка и проводил тщательное наблюдение за теми изменениями в двигательной активности животных после удаления того или иного отдела мозжечка. Полученные наблюдения он тщательно конспектировал и сейчас врач, по изменения двигательной активности больного может определить, какая часть мозжечка повреждена. Но все-таки и физиологи, и медики, и психологи вели поиск тех областей мозга, которые участвуют в интеллектуальных процессах. Поскольку это наиболее сложная задача для ЦНС, значит ее и должна выполнять структура, имеющая самое сложное строение, получающая информацию от всех отделов ЦНС. С этой точки зрения началось тщательное исследование неокортекса. Были выявлены СЕНСОРНЫЕ зоны коры, которые участвуют в обработке и созданию зрительных, обонятельных, слуховых и др. образов. Были открыты, описаны и исследованы МОТОРНЫЕ зоны коры, которые обеспечивают произвольные движения. Таким образом, 1/4 поверхности неокортекса обеспечивает СЕНСО-МОТОРНУЮ функцию. Из оставшихся 3/4 поверхности коры больших полушарий занимают ЛОБНЫЕ ДОЛИ. В ходе эволюции ни одна из областей мозга так не увеличена у человека по сравнению с животными, как лобные доли. Именно они дали человеку «высокий» лоб, который, как правило, ассоциируется с более мощным интеллектом. Первыми к этому выводу пришли художники, поэты, философы, которые провозгласили, что именно большие лобные доли обеспечивают УМСТВЕННОЕ ПРЕВОСХОДСТВО человека над животными. И как часто бывает в истории науки, существенный поворот начался после случайного обнаружения фактов, противоречащих этому утверждению. Событие:ФИНЕАС ГЕЙДЖ – 1848 год. Старший мастер на строительстве железной дороги ….Стержень – длина около 1 м, диаметр 3 см, вес 6 кг. Час без сознания. Прожил еще 12 лет с сохраненным интеллектом, но с измененной личностью.

Анализ подобных клинических случаев с разрушенными или оперированными лобными долям и более тщательное исследование их функций показал, что они НЕ ВЛИЯЮТ – на пищеварение, дыхание, и другие вегетативные функции. После операции не происходит нарушения умственной деятельности, память сохраняется НО –ТРУДНО ТАКИМ БОЛЬНЫМ ОПЕРИРОВАТЬ ОДНОВРЕМЕННО С НЕСКОЛЬКИМИ ПОНЯТИЯМИ, ТРУДЕО СОСТАВЛЯТЬ СУЖДЕНИЕ ОБ АБСТРАКТНЫХ ПОНЯТИЯХ.. И особенно резко меняется ЛИЧНОСТЬ. Стало ясно, что далеко не все вопросы можно решить в клинике, а необходимы эксперименты, причем на человекообразных обезьянах – шимпанзе. Изучали способность к обучении до и после удаления лобных долей. Если удаляли одну долю, обучение не изменялось, но при удалении обеих долей был получен очень важный, хотя казалось побочный материал. Обучение изменялось незначительно, но если до операции каждая ошибка сопровождалась у шимпанзе приступами ярости, то после операции животное было совершенно равнодушно к результатам эксперимента – получит или нет вознаграждение. Так появилась операция ЛОБОТОМИИ.

Результаты исследования историй болезни и результаты по лоботомии на обезьянах были доложены в 1935 г. на Международной неврологической конференции в Лондоне. И тогда началось повсеместное внедрение этой операции у больных с нарушением психики и проявлениями агрессии. Первым 20 операций провел уже в 1936 г. Эгаш Мониш в Лиссабоне.Он не удалял лобные доли, а пересекал связи между ними и другими отделами (ЛЕЙКОТОМИЯ). Операции поведены были на очень агрессивных больных шизофренией, которые должны были быть изолированы от людей. После операции больные становились неопасными, послушными, уходило постоянное напряжение, озабоченность, НО-наступала АПАТИЯ, ТУПОСТЬ,МЕДЛИТЕЛЬНОСТЬ,ПОТЕРЯ ИНТЕРЕСА К ЖИЗНИ. Даже боль не вызывала раздражения.

К сожалению, в настоящее время приходится прибегать к оператиному удалению лобных долей в связи с опухолью, постинсультного тромбоза, гельминтозной инвазии. После операции у больных наблюдается стойкая ПЕРСЕВЕРАЦИЯ – НАСТОЙЧИВОСТЬ В ВЫПОЛНЕНИИ НАЧАТОГО ДЕЙСТВИЯ: плюс минус плюс минус плюс минус

Здоровый   +      -    +   -     +   -

Больной      +     -     -    -     -    -

Больной задание понимает, но не может остановиться и изменить свое действие. Больные с поврежденными лобными долями с трудом изменяют поведение в соответствии с изменениями внешних обстоятельств. Обстоятельства меняются, а поведение – нет. Больные гиперактивны, гиперреактивны и отличаются сильной отвлекаемостью. Таким образом, лобные доли играют главную роль в выборе стратегии поведения. Они вносят равновесие между эмоциями и интеллектом, что удерживает человека от поступков, которые противоречат его интересам. СЕЙЧАС – экстирпация применяется с целью удаления участков мозга, которые включаются в патологический процесс, вызывающий эпилепсию или болезнь Паркинсона.

1817 г. –Джеймс Паркинсон опубликовал эссе с парадоксальным названием «Дрожательный паралич», он описал заболевание, которое затем было названо болезнь Паркинсона – тремор и сильная скованность. 1919 год –в диссертации Третьякова впервые приводятся данные о взаимосвязи болезни Паркинсона с недостатком нейронов черной субстанции среднего мозга.

Через 40 лет было доказано, что болезнь Паркинсона связана с недостатком дофамина – медиатор клеток черной субстанции. При их отсутствии прекращаются тормозные влияния черной субстанции через таламус на моторную зону коры больших полушарий и начинается тремор и скованность. Лечение – дофамин-L-Дофа – ГЭБ, и все-таки часто приходится оперировать-разрушают вентро-латеральное ядро таламуса, через которое избыточная импульсация из бледного шара, черной субстанции, красного ядра, мозжечка, вестибулярного аппарата поступает в моторную кору больших полушарий, вызывая расстройства тонуса и движений из-за тремора и скованности. Наиболее тяжелой формой эпилепсии является височная, которая возникает при повреждении миндалины или гиппокампа – структур с повышенной судорожной готовностью. После инфекциями может возникнуть ФОКУС эпилептической активности и его надо разрушить. Если фокус эпилепсии возникает в гиппокампе – приходится удалять большую часть височной доли. При хорошем результате число припадков резко снижается или они прекращаются, и, что очень важно, можно применять меньшие дозы противоэпилептических препаратов, так как они токсичны.

В) Хирургические методы лечения мозга

1.       Неинвазивные методы – томография для изучения функций отделов мозга.

2.       Раскрыты – нейрохимические, генетические, иммунохимические механизмы шизофрении,эпилепсии, болезни Альцгеймера.

3.       Мультипотентные стволовые клетки, образующиеся у взрослых в гиппокампе, обонятельных луковицах.

4.       Некоторый прогресс в изучении памяти, не только с помощью лабиринтов и таблиц, но и нейрохимических исследований и исследований методами молекулярной биологии.

НО остаются ПРОБЛЕМЫ такие как – 1)Взаимодействие 2-3-10 клеток – понятно, а нервные сети? 2)Как «заставить» стволовые клетки развиваться в нужном направлении? 3)Как защитить мозг от гипоксии, не допустить нарушение кровоснабжения, и других повреждающих факторов? 4)Как влияют особенности нейрохимической организации мозга на возникновение психологического неблагополучия человека?