Веками мозг был черным ящиком, но XX век изменил многое. Психологи научились предсказывать по поведению человека, что его мозг не в порядке. Нейрохирурги по анатомии мозга научились выявлять, с чем связано нарушение и как его устранить. А сегодня нейроученые учатся "говорить" с мозгом напрямую, пока человек остается в сознании. И не просто с мозгом, а с отдельными группами клеток.
Мария Назарова — одна из тех, кто изучает неинвазивные (не требующие хирургического вмешательства) методы воздействия на мозг в Центре нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ ВШЭ. Можно наблюдать то, что происходит в мозге, по притоку крови к разным зонам. Так работает функциональная магнитно-резонансная томография, благодаря которой можно составить пространственную карту мозга до миллиметра. Можно измерять электрическую активность мозга с помощью электроэнцефалограммы.
Но есть и технологии, которые позволяют воздействовать на клетки мозга, чтобы получить нужный эффект. Это транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) и транскраниальная электрическая стимуляция (ТЭС). С этими технологиями и работает Мария Назарова. Мы поговорили с ней о том, в чем состоит ее работа, что в ней интересного и какие перспективы открывает это направление.
О стимуляции электричеством мозга
Представьте, что у вас прямо на коре мозга есть кнопки. Кора — это ваша приборная панель. Зная, что где расположено, вы можете нажимать на кнопки и что-то менять в своем поведении. Только для этого вам не нужно вскрывать череп и видеть саму кору. Достаточно посылать электрические импульсы и записывать ответы. Так — если говорить очень упрощенно — работает транскраниальная стимуляция.
Если чуть сложнее, то у каждого из нас есть функциональные зоны мозга. Их расположение и строение уникальны. Ваш опыт в какой-то деятельности, ваши навыки и умения — это связи между нейронами, которые вы нарабатываете в течение жизни. Например, вы учитесь ездить на велосипеде. У вас образуется соответствующая зона, которая отвечает за этот навык. По тому, как выглядит эта зона, можно отличить велосипедиста-атлета от любителя.
Транскраниальная стимуляция помогает изучить индивидуальное устройство мозга. Это очень полезно, например, для проведения операций. Представьте: хирургу нужно вырезать опухоль. Но он может случайно задеть важные нервные тракты — "дорожки", которые ведут от мозга к руке или ноге. Если повредить их, рука перестанет нормально работать. Чтобы обойти эту зону, нужно ее четко картировать с помощью нейростимуляции. Сейчас этот подход уже применяется в нейрохирургии, перед операциями на мозге.
О восстановлении после инсульта
Я по образованию врач, но ушла из клинической медицины, потому что хотела заниматься научной деятельностью. Наша группа занимается двигательной корой мозга. Мы пытаемся понять, как человек осуществляет движение, какие звенья в этом участвуют. Что может сломаться, как это можно починить, когда можно это сделать и когда нельзя. Но здесь есть выход и на клиническую практику. И в клинике есть большой запрос на наши исследования.
Например, мои интересы — это разные предикторы реабилитации после заболевания. Я пытаюсь понять, кто из пациентов лучше восстановится и от чего это зависит. Бывает так, что у двух людей после инсульта клиническая картина похожая. Например, рука не движется. Но у одного восстановление идет хорошо, а у другого нет. На МРТ можно увидеть, где именно поврежден мозг — до миллиметра. Можно выделить зону поражения. Но это не поможет понять, какие функции были затронуты.
Мы стараемся определить, как выглядят функциональные зоны. Во время занятий человек старается сделать какое-то движение — мысленно — а мы смотрим, что происходит в коре мозга. Есть у него ответы в стимулируемых участках — или нет? Например, может оказаться, что у человека из одной зоны идут тракты к разным мышцам, про которые мы и не думали.
А дальше мы применяем стимуляцию, чтобы подтолкнуть образование новых связей. Вообще, связи между телом и мозгом очень многообразны. Та же рука связана с мозгом множеством нейронных "дорожек". Но какие-то из них будут слабее, тоньше. А стимуляция активирует мембраны клеток, помогает клеткам выпустить новые отростки и усилить уже существующие связи.
О персонализированной медицине
Одна из проблем сегодняшней медицины, что она работает с группами. Поэтому эффективность терапии всегда исходит из средних показателей: если большинству подошло — значит, все в порядке, можно одобрять. А реакция организма на вмешательство всегда индивидуальная. Даже с таблетками мы не всегда знаем, сработало или нет. Надо подбирать. Здесь то же самое.
Мы пытаемся предсказать: как выбирать лечение, кому и какой протокол назначать. Есть классические протоколы, которые вызывают активацию определенной области. И после этого можно заниматься восстановлением руки, допустим. Но не у всех одинаковая активность. Особенно это касается людей со специфическими профессиональными навыками.
Вот это и есть персонализированная медицина. Потому что врачи замечают, когда делают исследования (тестируют какую-то терапию), что на уровне маленькой группы эффекты есть, а на уровне большой — нет. И это повторяется из раза в раз на разных заболеваниях. И сейчас все больше развивается то, что мы называем состояниезависимая стимуляция. То есть занятия не в состоянии покоя, а когда вы что-то делаете.
Во время терапии стимуляцией мы можем просить пациентов что-то выполнять. Больные Альцгеймером, с когнитивными повреждениями часто решают кроссворды — и параллельно идет стимуляция. Это развивается активно в психиатрии и неврологии. В большинстве реабилитационных центров есть аппараты для стимуляции. Но нужно вкладываться в ресурс обучения людей.
О возможностях технологии
Болезни Альцгеймера и Паркинсона уже активно пробуют так лечить. Есть определенные зоны, которые врачи стимулируют, и это помогает. Но это может помочь и как ранняя диагностика. Особенность этих нейродегенеративных болезней в том, что они начинают развиваться лет с 60. Ранней диагностикой раньше не занимались, потому что лечения не было. А сейчас есть все больше лекарств и веществ-нейропротекторов (с функцией защиты нейронов), возможностей для сдерживания болезни.
Есть протоколы, которые используются в лечении. Мы можем посмотреть пластичность мозга — как он реагирует. Мы смотрим размер ответов, потом применяем к вам активирующий протокол и смотрим опять на ответы. Ага, мозг вот этого человека так сильно не реагирует, а вот этого — наоборот. И то, как ваш мозг может измениться в ответ на воздействие, может нам показать, что здесь у вас снижена пластичность. Это может говорить — вместе с другими показателями — о начале нейродегенерации.
Мы исследуем с помощью стимуляции, как работают нейромедиаторы — вещества, ответственные за передачу сигналов между клетками. Допустим, есть определенные системы, которые работают на ГАМК-А. И есть подходы, где мы даем парную стимуляцию: “маленький” и “большой” сигнал. В зависимости от того, насколько мы их разводим между собой и насколько высокая интенсивность каждого из них, мы смотрим на то, как меняются ответы. Это помогает понять, как у вас выражены тормозные процессы. Если у пациента они усилены, это может повлиять на назначение препаратов.
В клинике пока такого нет, но это сейчас активно разрабатывается. А вот где уже пытаются менять терапию на основе показаний транскраниальной стимуляции — это психиатрия. Там очень плохо с объективными маркерами. То есть психиатр может понаблюдать пациента, попросить его заполнить опросник или тесты пройти. Но это все зависит от квалификации психиатра, и ошибки часто встречаются. А нужно же назначать препарат. И на Западе схватились за эту возможность оценить прямо по ответам из мозга.
О безопасности и рискованных методах
Люди часто боятся магнитной стимуляции, потому что где-то слышали, что это вызывает припадки. Даже добровольцев для экспериментов нам бывает трудно найти из-за этих убеждений. Но шанс получить припадки при тех протоколах, которые мы применяем, не больше, чем при приеме каких-нибудь популярных антибиотиков. Или контрацептивов. Плюс аппарат большой и тревожно шумит. Но в целом это безопасно. Транскраниальную стимуляцию можно использовать даже на детях.
Кстати, транскраниальная стимуляция может быть даже полезна — когда химическое воздействие по каким-то причинам нежелательно. Например, при беременности. А еще коллеги заметили, что при психиатрических состояниях взрослые активнее принимают антидепрессанты, а для детей скорее выбирают ТС, потому что это воспринимается как физиотерапия — что-то легкое и безопасное. Если я выпью таблетку, я знаю, что она будет везде. А ТМС воздействует всегда точечно.
Кстати, есть другая крайность — когда люди верят, что транскраниальная стимуляция поможет "прокачать" какие-то способности. Биохакинг, нейроэнхансмент — вот это все. Здесь популярен так называемый tDCS — стимуляция постоянным током. Это намного легче: не нужны громоздкие аппараты, все умещается в шлем или гарнитуру. Можно, надеть, включить, и он будет подавать сигналы.
Действительно, tDCS уже довольно много исследовали. И вроде бы что ни возьмешь — все улучшается. Рабочая память улучшается, концентрация. С одной стороны, потенциал у этой технологии действительно есть. Но данные в основном говорят о том, что эффект проявляется, если у вас есть проблемы. А если вы здоровый человек, который решил стать гением, — ничего не выйдет. То есть именно как допинг это будет работать как минимум хуже.
Проблема еще в том, что на всех он действует по разному. В лаборатории у нас есть специалисты, есть оборудование, мы можем все настроить, зафиксировать. Можем направить излучение точно в то место, где нужно. А с коммерческими нейростимуляторами такого не будет. Они никак не сертифицируются. Кто их покупает, для каких целей? У нас за легкими наркотиками сильнее контроль, чем за такими устройствами. Более того, их часто даже кустарно собирают. Схемы можно найти в Интернете — или купить за 10 долларов. Кто будет отвечать за последствия, если что-то пойдет не так?
О будущем нейростимуляции
Нейростимуляция вообще открывает массу возможностей. Если задействовать ее очень точно, в нужный момент, с определенной частотой и интенсивностью, можно управлять свойствами клеточных мембран. То есть позволять им пропускать определенные вещества или, наоборот, не пропускать. Сейчас все больше разработок в этой области, в том числе таргетная доставка препаратов. Препарат все равно будет везде, но вы можете подействовать на какую-то зону и сделать ее более проницаемой для него.
А вообще, все зависит от того, как задать вопрос. Можно очень много разных вопросов задать. Допустим, про нейрональные состояния. Грубо говоря, когда ваш мозг лучше всего готов к восприятию той или иной информации? Сейчас вы лекцию слушаете, а через какое-то время уже нет, вы в своих мыслях. Это тоже можно отлавливать, изучать, почему это происходит? И дальше смотреть, можно ли менять среду так, чтобы обучение шло эффективнее.
Раньше считалось, что исполнительные зоны мозга отделены от зон планирования. И моторная кора — это только исполнитель. Но на самом деле она тоже может принимать решения. Моторная кора реагирует на все, мы это можем отследить и анализировать. Например, отличаются ли сигналы в случае, если человек зашел в знакомую или незнакомую комнату. Это может пригодиться, например, следователям. Но тут уже этические вопросы встают: можно ли доставать информацию у человека прямо из мозга.
Подготовил Антон Солдатов
