Сэм Кин - Дуэль нейрохирургов. Как открывали тайны мозга и почему смерть одного короля смогла перевернуть науку

• Название: Дуэль нейрохирургов. Как открывали тайны мозга и почему смерть одного короля смогла перевернуть науку
• Автор: Сэм Кин
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-699-81855-6

Сэм Кин, известный американский писатель, признанный мэтр жанра научно-популярной литературы, предлагает увлекательное путешествие во времени. Вы узнаете, как на протяжении столетий менялось представление о мозге и как курьезные, порой страшноватые, а иногда и просто фантастические случаи помогали совершить прорыв в науке и медицине. Каждая глава книги представляет собой невероятную, увлекательную и правдивую историю о том, на что способен мозг человека, если что-то (или кто-то) воздействует на него со стороны, будь то болезнь, скальпель хирурга или… железный лом.

---

Но самое удивительное, специалистам из группы Бах-и-Риты удалось восстановить чувство равновесия. Эта работа началась со знакомства с тридцатидевятилетней уроженкой Висконсина Шерил Шлиц, которая принимала антибиотик гентамицин после операции по удалению матки в 1997 году. Гентамицин успешно борется с инфекцией, но имеет опасное свойство уничтожать крошечные волоски во внутреннем ухе, обеспечивающие чувство равновесия. Хотя эти волоски расположены в других трубках относительно тех, которые позволяют нам слышать, они работают по такому же принципу.

Желеобразная масса внутри трубок колышется, когда мы поворачиваем голову в ту или иную сторону. Волоски, погруженные в желе, тоже изгибаются взад-вперед, возбуждая определенные нейроны. На основании этих данных мозг решает, стоим ли мы прямо, и корректирует отклонения. Когда эти волоски разрушились, центр равновесия (вестибулярные ядра) в мозгу Шерил перестал работать и начал подавать случайные сигналы ее мышцам, заставляя ее раскачиваться из стороны в сторону небольшими резкими движениями.

Хуже того, она постоянно чувствовала себя на грани падения, даже когда лежала в постели, словно испытывая постоянное похмелье. Шлиц и другие жертвы гентамицина называли себя флюгерами. Большинство таких людей с трудом ориентируются в собственном доме, не говоря уже о внешнем мире, где обычный зигзаг на ковре может сбить их с ног. Неудивительно, что многие из них кончают самоубийством.

Хотя специалисты испытывали некоторый скептицизм, они надели на женщину зеленую строительную каску с крошечным гироскопом и встроенной электроникой. Как и в устройстве Бема, провода из-под каски вели к электроду во рту у Шлиц. Когда она стояла прямо, то ощущала слабое покалывание в центре языка. Когда ее голова начинала клониться вперед, откидываться назад или болтаться из стороны в сторону, покалывающая точка смещалась вперед, назад или в сторону. Она должна была смещаться в такое положение, чтобы ощущение постоянно находилось в центре языка. Это казалось нелепым и непривычным, но скоро она уловила суть дела.

После нескольких пятиминутных сеансов она смогла удерживать равновесие в течение нескольких драгоценных секунд. Однажды она простояла прямо в течение двадцати минут и даже смогла ходить, не спотыкаясь на каждом шагу. Со временем ее состояние заметно улучшилось, и в конце концов Шлиц смогла обходиться без шлема. Она даже научилась прыгать через скакалку и кататься на велосипеде.

Что более пикантно, она начала учить других пользоваться прибором, включая самого Бах-и-Риту. После обнаружения рака в 2004 году, Бах-и-Рита прошел курс химиотерапии, который повредил волоски в его собственном внутреннем ухе и уничтожил чувство равновесия. Поэтому Шлиц оказала ему взаимную услугу, научив его пользоваться зеленым шлемом, и добилась того, что он смог ходить самостоятельно до своей смерти в 2006 году.

Ученые до сих пор спорят о том, каким образом устройства сенсорной замены изменили мозг таких людей, как Бем и Шлиц. Одна из гипотез состоит в том, что эти устройства для перенаправления информации от языка к зрительным и вестибулярным центрам используют уже существующие маршруты и контуры обратной связи.

К примеру, когда вы едите яблоко, ваш мозг естественным образом сочетает информацию о его вкусе, сочности и красной кожуре, чтобы получить более полное представление. Таким образом, мы в любом случае пользуемся сочетанием сенсорной информации, так что, возможно, преобразование данных с языка в визуальную информацию – всего лишь крайний случай. Кроме того, как показывает синестетический опыт с ЛСД, в мозге существует много латентных каналов, которые также могут быть использованы.

По-видимому, наш мозг, будучи отчасти пластичной структурой, может подменять одно чувство другим независимо от канала ввода информации. Это имеет глубокие последствия для понимания наших чувств в целом. С этой точки зрения наши глаза, уши и ноздри на самом деле лишь активируют определенные нервные окончания. В результате все сенсорные данные выглядят почти одинаково после того, как покидают органы чувств и поступают в нервную систему, превращаясь в химические и электрические сигналы. Именно нейронные цепи, а не органы чувств, расшифровывают поступающие сигналы и создают цельное восприятие.

Ученые никоим образом не решили все научные проблемы в этой области, не говоря уже о философских головоломках. И если откровенно, то дебаты вокруг устройств сенсорной замены имеют вполне иезуитский характер: могут ли слепые люди видеть по-настоящему? Но согласно Полу Бах-и-Рите: «Мы не видим глазами и не слышим ушами. Все это происходит внутри мозга». Если это верно, то слепые люди действительно могут научиться видеть, будь то с помощью языка, как сделал Бем, или с помощью слуха, как делал Холман и его современные потомки.

* * *

Бах-и-Рита задействовал современную электронику для «перепрокладывания путей» в человеческом мозге, но, по правде говоря, нам не нужны такие ухищрения, чтобы воспользоваться преимуществами нейронной пластичности. Люди-эхолокаторы могут преображать мозг с помощью своих губ, зубов и языка.

Самый знаменитый из современных эхолокаторов, Дэниэл Киш, потерял зрение в возрасте тринадцати месяцев из-за ретинобластомы (раковая опухоль глаз); в его пустых глазницах остались лишь шрамы. Но в возрасте двух лет он самостоятельно открыл силу эхолокации. Он разработал способ пощелкивания языком – «Клик-клик-клик» – как кнопкой на пьезозажигалке, хотя и медленнее, чтобы испускать зондирующие звуковые волны. Теперь он ориентируется в пространстве, слушая отголоски этих волн вокруг себя.

Для того чтобы понять, как это работает, представьте человека, приближающегося к объекту возле тротуара. «Клик-клик-клик». Он замечает, что пощелкивание вызывает отголоски от разных точек у земли, но они прекращаются примерно на высоте пояса. Через несколько шагов отголоски поднимаются до высоты груди, потом снова идут на убыль. Этот профиль эхолокации обозначает припаркованный седан. Сходным образом телефонный столб создает высокий и узкий профили. Качество звука дает дополнительную информацию: если от автомобиля звук отражается резко и четко, то кусты приглушают его.

Способность Киша к эхолокации достаточно развита, чтобы позволить ему лазить по деревьям, танцевать и ездить на автомобиле в плотном потоке уличного движения. Он также приобрел маленькую хижину в Лос-Анджелесском национальном заповеднике неподалеку от своего дома и проводил там целые дни, блуждая по тропам и переходя через ручьи по скользким камням. Импульсивность Киша иногда приводила к травмам, таким как выбитый зуб или сломанная нога. Однажды ночью он проснулся в хижине и обнаружил, что она горит (как выяснилось, причиной был засорившийся камин). Ему едва удалось спастись.

Киш называет такие инциденты «ценой свободы». По его словам, «врезаться в столб – это неприятность, но ни разу в жизни не иметь такой возможности – это катастрофа» (19). Джеймс Холман мог бы подписаться под его словами.

Достижения современных людей-эхолокаторов вроде Киша придают достоверность биографии Холмана. На сканах головного мозга эхолокаторы показывают мощную активность визуальной коры, когда прислушиваются к отголоскам звуковых волн. Возможно, это происходит потому, что зрительные нейроны, позволяющие видеть, также помогают нам ориентироваться в окружающем мире. Поэтому они естественным образом переключаются на эхолокацию, хотя в данном случае входной сигнал является звуковым, а не визуальным.

Годами прислушиваясь к отголоскам от наконечника трости, мозг Холмана почти неизбежно перестроился таким же образом. Его слуховые и зрительные нейроны так часто срабатывали одновременно и были так тесно связаны друг с другом, что перевод звуковых карт в пространственные стал автоматическим.

К сожалению, с годами у Холмана оставалось все меньше возможностей совершенствовать свои рефлексы. Его здоровье зависело от путешествий, но по мере того, как он стал чаще просить об отлучках ради дальних странствий, и особенно после того, как его книги о путешествиях стали приносить прибыль (а это были книги, повествующие о подвигах, которые казались доступными только для совершенно здорового человека – например, подъем на Везувий), его кураторы из Адмиралтейства проявляли все большее недовольство.

С нынешней точки зрения Холман, по всей видимости, страдал психосоматическим расстройством. Депрессия, угнетавшая его дух во время праздной жизни в Англии, оказывала разрушительное действие и на его тело; с другой стороны, путешествия поднимали его дух и облегчали физическую боль. Но с каждой поездкой распорядители виндзорского церемониала все больше убеждались в том, что Холман обманывает их, и они стали запрещать его поездки, фактически приговорив его к домашнему аресту. Во время этих вынужденных простоев Холман обращался за помощью во все медицинские и политические инстанции и даже дошел до молодой королевы Виктории. Но сердца кураторов ожесточились, как у библейского фараона, и они отказывались слушать его.