За изучение мозга сейчас активно взялись во всем мире. Такие проекты, как европейский The Human Brain Project («Исследование человеческого мозга»), американский BRAIN Initiative («Инициатива по изучению мозга»), японский MINDS, — все стартовали примерно в 2012–2014 годах с прицелом на десятилетие и с большим финансовым подкреплением. Что же могло произойти такого экстраординарного, заставившего все мировое сообщество в пожарном порядке кинуться изучать то, что находится у каждого под черепной коробкой?
- Научно-технический прогресс — это благо?
— В мире сегодня 7,5 миллиарда населения, среди которых, по данным ВОЗ, 13 процентов (или чуть больше миллиарда) — инвалиды, — говорит Михаил Александрович Пирадов. — 190 млн из них — тяжелые инвалиды, и большинство из них потеряли работоспособность по причине нарушения мозгового кровообращения, травм мозга и других заболеваний нервной системы. На состоявшемся недавно заседании президиума РАН, посвященном нейронаукам, вице-президент РАН Владимир Павлович Чехонин привел цифру — 62%. Именно такое количество всех наших инвалидов потеряло дееспособность по причине инсульта. К увеличению количества больных с поражениями мозга ведет, как ни странно, и увеличение продолжительности жизни. Раньше до возраст-зависимых заболеваний, таких, например, как болезнь Альцгеймера, доживали немногие. Теперь их количество растет с каждым годом.
— Можно ли после этого назвать научно-технический прогресс благом для людей?
— Мы все еще не до конца осознаем все последствия стремительно идущей очередной, четвертой по счету, промышленной научно-технической революции. С ее прогрессом у нас отпадает потребность в большом количестве людей, занятых физическим трудом. Вы только вдумайтесь: сегодня достаточно всего нескольких процентов людей, занятых в сельском хозяйстве, чтобы обеспечить питанием всех остальных. С одной стороны, это хорошо, мы можем избавить большую часть людей от тяжелого физического труда, который истощает человека. Но с другой — стали исчезать и другие профессии (их уже около 150), не связанные с большой затратой сил. Тысячи людей остаются без работы.
— А что касается непосредственно здоровья человека?
— Здесь также нет однозначного ответа. Вспомните описание матери Павла Власова из романа Максима Горького «Мать»: седая, сгорбленная женщина, с изрезанным морщинами лицом. Это начало ХХ века. А ведь ей было всего 40 лет! И что сегодня представляет собой женщина в этом возрасте? Это молодая, полная сил дама. Можно сказать, даже не расцветшая еще в полной мере. Одна лишь цифровая революция принесла в наш мир очень много удобств. Это и скорость коммуникаций, и доступность практически любой информации, возможность заочного обучения в любых учебных заведениях мира, выбора товаров, услуг и т.д. Но есть и иная сторона влияния научно-технического прогресса на наше здоровье. Мы все больше требований предъявляем к работе мозга. На нас ежедневно обрушивается колоссальное количество информации, которую надо переварить, в единицу времени надо успеть сделать гораздо больше, чем раньше, чтобы быть «в теме», «в струе». Все эти мозговые штурмы и депрессии, с ними связанные, и приводят к быстрому изнашиванию нашего главенствующего органа. И первая задача медиков — оказать мозгу квалифицированную помощь. Ведь по сравнению с тем же инфарктом миокарда (сердечной мышцы) инфаркт мозга (ишемический инсульт) или кровоизлияние в мозг (геморрагический инсульт) — намного более тяжкие по своим последствиям поражения. Нейроны в отличие от мышц имеют свойство очень плохо восстанавливаться.
— Кто находится в группе риска?
— Те же, что и в группе риска по возникновению инфаркта миокарда, — люди, испытывающие сильные стрессы, пренебрегающие физической нагрузкой, набирающие лишний вес, имеющие высокое артериальное давление, сахарный диабет.
— То есть не надо забывать про физнагрузку?
— Безусловно. И поскольку главным тревожным симптомом, который может привести к инсульту, является повышенное давление, я бы посоветовал всем держать его под контролем и слушать все рекомендации врачей.
— Как правило, они сразу рекомендуют пить таблетки.
— Если человек уже довел себя до этой стадии, пренебрегая здоровым образом жизни ранее, то да.
Стимуляция мозга
— Насколько глубоко можно заглянуть в глубины мозга? Знаю, что еще лет пять назад подкорковую область на живых людях изучать нельзя было.
— Подкорка расположена всего на 5 мм ниже поверхности черепной коробки, сразу под корой головного мозга. Ее изучать, конечно, сложнее, но и это сейчас делается. Исследуя молекулярные, клеточные структуры, связи головного мозга, мы постоянно ищем методы диагностики заболеваний, их профилактики и восстановления мозга при различных патологиях. Мы каждый год создаем новые технологии неинвазивного исследования тех или иных структур мозга.
Один из новых методов — магнитно-резонансная трактография, изучение проводящих путей головного мозга. Одни пути, если говорить упрощенно, идут от наших голов к ногам и рукам, другие — в обратную сторону. Сейчас появилась воксельная морфометрия — оценка тонких изменений объемов мозга и отдельных его участков, что дает возможность заметить прогрессирование нейродегенеративных процессов за 10–20 лет до их клинических проявлений. Перспективнейшая технология — функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) — картирование функциональных зон мозга. Очень интересна технология фМРТ покоя. Это самая последняя по времени технология, которая дает возможность установить, какие участки мозга больше всего взаимодействуют между собой, когда человек находится в состоянии полного покоя. Благодаря ей можно лучше понять, какие компенсаторные изменения происходят в мозге в ответ на его повреждение. Иными словами, можно увидеть не пострадавшие зоны, которые берут на себя функцию поврежденных.
Лаборатории мира, исследующие с клиническими целями наш мозг, работают над поисками нужных точек-мишеней, на которые надо воздействовать, а также и над выбором методов самих воздействий.
— То есть пробуждают расположенные рядом с очагами поражения нервные клетки и те включаются в работу?
— Примерно так. Воздействуя на мозг методом навигационной транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), то есть электромагнитным полем, мы достигли заметных успехов в восстановлении двигательных функций при инсульте и снижении спастичности (тонуса мышц) при рассеянном склерозе. Очень эффективен метод ТМС для лечения депрессий, этого бича нашей цивилизации. У нас в центре наибольший опыт в стране по лечению различных видов патологии мозга с помощью этой технологии.
— На недавнем президиуме РАН, посвященном теме развития нейронаук в стране, вы говорили о возможности улучшения памяти здорового человека.
— Нашими сотрудниками показано, что, воздействуя у здоровых лиц на левую дорсолатеральную префронтальную кору во время удержания пациентом в памяти некой определенной информации, можно за один сеанс улучшить рабочую память примерно на 20%. Это вовсе не значит, что только одна эта область отвечает за память. Возможно, одновременно с ней надо стимулировать мозг в разных областях и при разных режимах. Это сейчас область наших активных исследований.
— Вопрос: насколько долго длится эффект от транскраниальной стимуляции и нет ли у него побочных эффектов?
— Длительность эффекта мы пока изучаем. Побочный же эффект известен — развитие эпилептических припадков. Но это может грозить не всем, а лишь тем, кто к ним предрасположен. Тщательно отбирая для данной терапии пациентов, мы строго следим за малейшей предрасположенностью людей к таким припадкам и не берем их для стимуляции.
Мозг — Вселенная
— Скажите, мозг действительно сложнее Вселенной?
— Не знаю. Никто не может ответить на этот вопрос. Я бы подошел с другой стороны. Мы пытаемся изучать сами себя... А возможно ли достичь в этом успеха? Может ли одна структура изучать другую структуру, не имея более высокого уровня развития? Если собрать все суперкомпьютеры мира и объединить их в одну сеть, они будут совершать триллионы операций в секунду и... все равно пока проиграют в скорости обработки информации нашему мозгу. При этом они будут использовать огромное количество энергии, выделять много тепла. А человеку, чтобы запустить мозг в работу, всего-то нужно выпить стакан крепкого чая с сахаром — и он может работать хоть 24 часа.
Но машины усложняются. Раньше они работали, перебирая варианты. Потому, кстати, долго проигрывали чемпионам мира по шахматам. Чемпионы не перебирали комбинации, у них другой путь мышления, основанный больше на интуиции. Сейчас мощные компьютеры тоже начали обучать элементам интуиции, и они стали обыгрывать чемпионов мира. Есть такая логическая настольная игра го с колоссальным количеством вариантов, больше, чем в шахматах. Но в 2017 году чемпион мира по игре в го был все-таки обыгран машиной... Заменит ли человека на Земле искусственный интеллект — вопрос открытый.
— Получается, что рано нам изучать Космос — еще более сложную субстанцию, пока мы не изучили свой «космос», расположенный под черепом?
— Сложно сказать... Есть ли в Космосе разум сложнее нашего? Пока мы со своими телескопами не можем найти ни следа разумной жизни, но это не значит, что ее нет. Трудно себе представить, что Земля — единственная планета, которая смогла родить разум.
— Говорят, что в нашей Галактике 400 миллиардов звезд. А известно ли количество нервных клеток в нашем мозге?
— По последним данным, насчитано 86 миллиардов нервных клеток. Но изучить все их связи, имея сегодняшние возможности вычислительной техники, мы смогли бы только через четыре миллиарда лет... Зарубежные ученые, например, 15 лет изучали связи 302 нейронов у маленького червяка аскариды C. Elegans.
Эпоха гениев
— Для работы с функциональной МРТ покоя от человека требуется полное отвлечение от мыслей. А разве это вообще возможно в состоянии бодрствования?
— Говорят, адепты восточных практик утверждают, что добиться состояния, когда у тебя в голове не останется никаких мыслей, возможно — и тогда наступает настоящая нирвана.
— Вы подтверждаете это?
— Не знаю, этот вопрос наукой до конца не изучен. Но есть некоторые другие важные наблюдения прямо противоположного свойства. Вот, например, говорят, что Периодическая таблица Дмитрия Ивановича Менделеева приснилась ему во сне. Но, возможно, это было немного по-другому. Такое ощущение наверняка переживали все: вы лежите ночью — то ли заснули, то ли нет. И в этом состоянии, которое неврологи называют сумеречным состоянием сознания, вдруг в голову начинают приходить решения тех ситуаций, которые были абсолютно неразрешимы год-два назад, вчера, позавчера, но вы о них постоянно думали. Дмитрий Иванович смог ухватить идею за хвост, но чаще всего мы просыпаемся после такого «сновидения» и все, увы, забываем.
Считается, что в сумеречном состоянии сознания мозг работает лучше всего, потому что он вроде еще бодрствует, но уже освободился от текущих забот и зрительного восприятия, отвлекающих порой наше сознание. Тем не менее был на свете изобретатель, который разработал свою технологию выуживания умных решений из сумеречного состояния. Это всем известный Томас Эдисон, получивший в США 1093 патента на изобретения, многие из которых перевернули мир. Среди них фонограф, телефон, киноаппаратура, первый успешный вариант электрической лампы накаливания.
— И все это появилось из сумеречного состояния сознания?
— Все или нет — неизвестно. Но в своих воспоминаниях он описывал процесс озарения так. Он ложился в удобное кресло, брал в руку металлический шар и клал на пол под рукой с шаром стальной лист. Рядом на столе всегда лежали ручка и блокнот. Эдисон начинал дремать с думами об очередной инженерной загадке, но, как только мышцы расслаблялись, рука разжималась и шар падал, вызывая резкий звон от удара по железному листу, — он тут же просыпался и записывал сразу все, что пришло ему в этом состоянии полусна в голову.
— Кстати, о теме гениальности. Вы можете подтвердить, что она зависит от размера мозга?
— Не зависит, и это уже доказано. К примеру, мозг Ивана Тургенева имел самый большой вес среди писателей — 2 кг 12 граммов, а мозг Анатоля Франса был самым маленьким — чуть ли не 1000 граммов. При этом оба выдающиеся литераторы.
— Может ли структура мозга как-то подсказать человеку его возможное профессиональное предназначение в жизни?
— Системы, которые могут определять те или иные способности при помощи искусственного интеллекта, разрабатываются во всем мире. Проводится подобная работа и у нас в центре. Общий принцип сводится к выявлению каких-то закономерностей в организме человека, указывающих на тот или иной талант. Чем больше мы наберем массив данных, тем больше выявим закономерностей. Мозг — это мы, и, изучая его, мы изучаем самих себя со всеми нашими достоинствами и несовершенствами.