Страница:
Предположим, клинические и биохимические данные указывают на нормализацию холинергической медиации в преимущественно холинергических структурах у больного паркинсонизмом. Что явится в этих исследованиях важнейшим этапом уже для суждения о структурно-функциональной организации движений в здоровом мозгу? Пространственная организация реакций различных зон мозга на двигательные пробы, регистрируемая по воспроизводимой динамике физиологических показателей?
Однако применен холинолитический препарат. Гиперактивность холинергических структур снижена. Но остаются другие нарушения, и в частности дефицит дофаминергической медиации. Что же, можно остановиться на первом этапе – скажем условно – нормализации преимущественно холинергических зон? Нет, конечно. И проводится новый ряд фармакологических проб, в первую очередь компенсирующих дофаминергическую медиацию со всеми теми же принципами оценки эффекта. Так шаг за шагом подбирается наилучшее фармакологическое лечение больных паркинсонизмом. И также постепенно накапливаются данные о мозговой системе организации движений, приближенной к норме.
Однако, если стремиться получить сведения именно о мозговой организации системы обеспечения движений, недостаточно проводить исследования даже по очень расширенной схеме только при паркинсонизме. Необходимо иметь аналогичные данные и при других заболеваниях мозга. И что же, в этом новом случае будет полностью приемлема приведенная выше схема? Здесь при применении фармакологических препаратов с диагностической целью роль биохимического контроля останется по-прежнему важной. А вот ценность клинических показателей будет зависеть от степени их постоянства в картине болезни, тогда как значение физиологических параметров определится их выразительностью. Так, если речь пойдет об эпилепсии, хорошим контролем действия фармакологических проб наряду с биохимическими показателями окажутся ЭЭГ и ее производные – ЭКоГ и ЭСКоГ – и динамика СМФП. Клинические данные могут быть использованы лишь при провокации припадка или выраженных эмоционально-психических проявлениях, так как введение препарата, компенсирующего биохимические нарушения, чаще всего не вызовет в межприступном периоде видимых клинических проявлений. При психических заболеваниях с устойчивой клиникой психопатологических нарушений вновь наряду с биохимическими выступят на первый план клинические, а не электрофизиологические показатели.
Об этих, казалось бы ясных, вопросах здесь говорится по двум причинам. Во-первых, чтобы подчеркнуть принципиальную возможность получения при исследовании больного мозга данных, пригодных для суждения о здоровом мозге, и показать типовые пути решения этого вопроса, различные при разных заболеваниях. Во-вторых – и это очень важно именно для перспектив изучения здорового мозга – не просто подчеркнуть значение, но и показать место многоплановых физиологических исследований при фармакологических корригирующих пробах. Те физиологические данные и прежде всего динамика медленной электрической и импульсной активности нервных клеток, которые сейчас характеризуют функциональное состояние мозга в этих условиях, завтра, тогда, когда будут получены биоэлектрические характеристики нормального состояния различных структур мозга и его вариаций, начнут использоваться для контроля за состоянием мозга. Эта перспектива вполне реальна, и, поскольку безусловно (к счастью!) не будут проводиться исследования здорового мозга с помощью вживленных электродов, углубление и расширение сведений о физиологических характеристиках различных зон мозга имеет большое теоретическое и практическое значение.
В отношении фармакологических проб можно было бы сказать еще очень много. С учетом исключительно быстрого развития нейрофармакологии спектр этих проб, применяемых в клинике, не только может, но и должен быть расширен потому, что при правильной организации исследования они дают исключительно важные и для диагностики, и для лечения результаты. При возросших возможностях коррекции нарушений обмена не только классических биохимических медиаторов, аминокислот, но и других биологически активных веществ (здесь речь пойдет прежде всего и о пептидах) возможности использования полученных у больных данных для суждения о механизмах здорового мозга будут возрастать.
Заканчивая эту главу, следует, по-видимому, подчеркнуть еще одно обстоятельство, имеющее теоретическое обоснование и объяснение. Как это ни парадоксально, не всегда, но в очень многих случаях наиболее близкие к норме данные о структурно-функциональной организации мозговых систем могут быть получены именно в условиях фармакологических проб или после курса эффективного фармакологического лечения. В начале даже рационально обоснованного фармакологического лечения могут развиваться внутримозговые перестройки, отражающие фазу дестабилизации устойчивого патологического состояния и включения механизмов, его поддерживающих, что, естественно, очень важно в первую очередь для познания механизмов не здорового, а больного мозга и нейрофизиологических путей преодоления устойчивого патологического состояния. Материал, изложенный в настоящей главе, даже в тех случаях, когда разбираются вполне конкретные примеры, не должен рассматриваться в качестве чего-то близкого к рецептурному справочнику или методическому руководству. Поводом к написанию этого раздела послужило стремление осветить некоторые сегодняшние и завтрашние возможности в изучении мозга человека и подчеркнуть принципиально важные аспекты этого направления.
Глава вторая
Однако применен холинолитический препарат. Гиперактивность холинергических структур снижена. Но остаются другие нарушения, и в частности дефицит дофаминергической медиации. Что же, можно остановиться на первом этапе – скажем условно – нормализации преимущественно холинергических зон? Нет, конечно. И проводится новый ряд фармакологических проб, в первую очередь компенсирующих дофаминергическую медиацию со всеми теми же принципами оценки эффекта. Так шаг за шагом подбирается наилучшее фармакологическое лечение больных паркинсонизмом. И также постепенно накапливаются данные о мозговой системе организации движений, приближенной к норме.
Однако, если стремиться получить сведения именно о мозговой организации системы обеспечения движений, недостаточно проводить исследования даже по очень расширенной схеме только при паркинсонизме. Необходимо иметь аналогичные данные и при других заболеваниях мозга. И что же, в этом новом случае будет полностью приемлема приведенная выше схема? Здесь при применении фармакологических препаратов с диагностической целью роль биохимического контроля останется по-прежнему важной. А вот ценность клинических показателей будет зависеть от степени их постоянства в картине болезни, тогда как значение физиологических параметров определится их выразительностью. Так, если речь пойдет об эпилепсии, хорошим контролем действия фармакологических проб наряду с биохимическими показателями окажутся ЭЭГ и ее производные – ЭКоГ и ЭСКоГ – и динамика СМФП. Клинические данные могут быть использованы лишь при провокации припадка или выраженных эмоционально-психических проявлениях, так как введение препарата, компенсирующего биохимические нарушения, чаще всего не вызовет в межприступном периоде видимых клинических проявлений. При психических заболеваниях с устойчивой клиникой психопатологических нарушений вновь наряду с биохимическими выступят на первый план клинические, а не электрофизиологические показатели.
Об этих, казалось бы ясных, вопросах здесь говорится по двум причинам. Во-первых, чтобы подчеркнуть принципиальную возможность получения при исследовании больного мозга данных, пригодных для суждения о здоровом мозге, и показать типовые пути решения этого вопроса, различные при разных заболеваниях. Во-вторых – и это очень важно именно для перспектив изучения здорового мозга – не просто подчеркнуть значение, но и показать место многоплановых физиологических исследований при фармакологических корригирующих пробах. Те физиологические данные и прежде всего динамика медленной электрической и импульсной активности нервных клеток, которые сейчас характеризуют функциональное состояние мозга в этих условиях, завтра, тогда, когда будут получены биоэлектрические характеристики нормального состояния различных структур мозга и его вариаций, начнут использоваться для контроля за состоянием мозга. Эта перспектива вполне реальна, и, поскольку безусловно (к счастью!) не будут проводиться исследования здорового мозга с помощью вживленных электродов, углубление и расширение сведений о физиологических характеристиках различных зон мозга имеет большое теоретическое и практическое значение.
В отношении фармакологических проб можно было бы сказать еще очень много. С учетом исключительно быстрого развития нейрофармакологии спектр этих проб, применяемых в клинике, не только может, но и должен быть расширен потому, что при правильной организации исследования они дают исключительно важные и для диагностики, и для лечения результаты. При возросших возможностях коррекции нарушений обмена не только классических биохимических медиаторов, аминокислот, но и других биологически активных веществ (здесь речь пойдет прежде всего и о пептидах) возможности использования полученных у больных данных для суждения о механизмах здорового мозга будут возрастать.
Заканчивая эту главу, следует, по-видимому, подчеркнуть еще одно обстоятельство, имеющее теоретическое обоснование и объяснение. Как это ни парадоксально, не всегда, но в очень многих случаях наиболее близкие к норме данные о структурно-функциональной организации мозговых систем могут быть получены именно в условиях фармакологических проб или после курса эффективного фармакологического лечения. В начале даже рационально обоснованного фармакологического лечения могут развиваться внутримозговые перестройки, отражающие фазу дестабилизации устойчивого патологического состояния и включения механизмов, его поддерживающих, что, естественно, очень важно в первую очередь для познания механизмов не здорового, а больного мозга и нейрофизиологических путей преодоления устойчивого патологического состояния. Материал, изложенный в настоящей главе, даже в тех случаях, когда разбираются вполне конкретные примеры, не должен рассматриваться в качестве чего-то близкого к рецептурному справочнику или методическому руководству. Поводом к написанию этого раздела послужило стремление осветить некоторые сегодняшние и завтрашние возможности в изучении мозга человека и подчеркнуть принципиально важные аспекты этого направления.
Глава вторая
Некоторые общие принципы организации мозга человека
почему человек потерял множество органов и функций, служивших его более или менее отдаленным предкам.
И. И. Мечников
В эволюции человека преобладает сильное развитие мозга и умственных способностей. Вот
Структурно-функциональной организации мозга посвящено немалое число работ. В те или иные периоды интересы разных исследователей закономерно различны, и в то же самое время иногда десятилетиями внимание всех, кто занят этой проблемой, приковано к какому-то одному вопросу. В 1980 году исполнилось столетие со дня смерти выдающегося исследователя Брока, заложившего основы локализационизма – представлений о преимущественном или абсолютном значении определенных мозговых зон в обеспечении иногда очень сложных функций. Многие десятилетия, как известно, шло накопление фактов, казалось бы, подтверждавших эти представления. В плане изучения организации мозга человека наибольшее число крупных исследований вот уже многие годы посвящено межполушарной асимметрии (Адрианов, 1979), и вряд ли даже обобщающие исследования типа «The integrated mind» (Gazzaniga, LeDoux, 1978) могут подвести полный итог этим работам. В то же самое время в связи со сложностью проблемы не только частные, но и ряд общих принципов организации мозга человека настоятельно нуждается в дополнительном рассмотрении. Та же сложность проблемы определяет практическую невозможность рассмотрения всех на сегодня известных или гипотетических принципов организации мозга в краткой главе. Важные для понимания механизмов здорового и больного мозга положения будут рассмотрены и в общем виде, и на конкретных примерах мозгового обеспечения различных функций.
Как правило, основные звенья мозговой системы обеспечения речевой функции сконцентрированы у человека в левом полушарии. Это прежде всего зоны Брока (Вгоса, 1861) и Вернике (Wernicke, 1874). Однако операции по поводу эпилепсии, начатые в нашей стране Л. М. Пуссепом в 1904 году (цит. по: Панченко и др., 1975; Панченко, Шерешевский, 1975) и широко развернувшиеся в Монреальском неврологическом институте под руководством и при участии Пенфильда (Penfield, Jasper, 1954), показали, что для речевых функций очень значимым может быть правое полушарие. В связи с этим при нейрохирургических операциях проводятся проверочные стимуляции так называемых речевых зон. Позднее с той же целью в Монреальском институте была принята проба Вада (Wada et al., 1975) в виде внутрикаротидного введения амитал-натрия, обусловливающего односторонний кратковременный гемипарез, а в случае введения в доминантное по речи полушарие – одновременно моторную и сенсорную афазии. Еще позднее были предприняты попытки использовать бескровные методы определения стороны расположения речевых центров, в частности путем регистрации вызванных потенциалов, но это имеет уже больше отношения к истории развития диагностики и лечения эпилепсии, чем к изучению структурнофункциональной организации мозга человека.
Автору настоящей книги пришлось наблюдать позднее описанный В. П. Хохловой (1967) случай повторных операций на левом полушарии по поводу злокачественной опухоли у ребенка. В результате было последовательно удалено практически все левое полушарие, причем речь, утрачиваемая после каждой операции, затем постепенно восстанавливалась. Даже не предположительно, а вполне утвердительно можно сказать, что утрачиваемые функции восстанавливались за счет правого полушария, хотя первоначально речевые зоны развивались у этого мальчика, судя по результатам первых операций, как и у большинства людей, слева. С. Г. Зограбян с соавторами (1978) наблюдал двенадцать больных детей, у которых при полном отсутствии одного из полушарий движения в противоположных конечностях были сохранены.
Речевые зоны у взрослого человека могут быть представлены не только в левом, но и в правом полушарии. При их разрушении функция речи, как правило, не восстанавливается. В связи с этим возникает ряд вопросов. Равны ли при рождении по возможностям анатомически оба полушария и различные отделы мозга? Почему и как происходят латерализация функции и специализация отделов мозга? Почему во взрослом состоянии, несмотря на огромные потенциальные резервы мозга, при повреждениях определенных зон не происходит компенсации нарушенных функций?
Целенаправленное исследование тех анатомических зон конвекситальной поверхности коры обоих полушарий, которые в процессе онтогенеза приобретают важнейшее значение в осуществлении речевой функции, показало, что, как правило, эти зоны более развиты в левом полушарии. По-видимому, именно на основе анатомических предпосылок корковое представительство речевых функций концентрируется у большинства людей в левом полушарии, возможно, во многих случаях имеется или потенциально может развиться в правом полушарии, но в ходе онтогенеза сохраняется там, где оно получило наибольшее развитие. Допустимо полагать, что развитию правостороннего представительства речевых функций может способствовать происшедшее достаточно рано повреждение гомологичных зон левого полушария. Как указывалось выше, имеется большая литература (Гречин, 1974; Лурия, 1974; Смирнов, 1974; Балонов и др., 1975; Деглин, Николаенко, 1975; Кок, 1975; Лурия, Симерницкая, 1975; Костандов, 1978; Ojemann, 1977a; Ojemann, Whitaker, 1978b, и многие другие) о свойствах и различиях функций правого и левого полушарий. Большинство исследователей, по существу, подтверждают зародившиеся уже во второй половине XIX столетия представления о различии функциональных свойств обоих полушарий, хотя трактовка механизмов организации мозгового обеспечения функции и претерпела существенные изменения. Неврологическая и нейрохирургическая клиники, несмотря на прогресс фармакологии, все еще изобилуют больными, у которых повреждение одного из полушарий, вызванное сосудистым инцидентом, травмой, опухолью, инфекцией, не компенсируется или компенсируется далеко не полностью. Локализационизм в его первоначальной, не доведенной до абсурда (Kleist, 1934) рациональной форме продолжает верно служить клинике. И в то же самое время мозг здорового человека в XX веке с каждым новым поколением оказывается способным к реализации нередко совершенно новых функций, анатомическая предуготованность к которым, безусловно, не могла развиться, а поражение – вплоть до полного разрушения одного из полушарий – может не только привести к значительному замещению утрачиваемых, функций, но и не предотвратить формирования высокоинтеллектуальной личности. Ярким подтверждением служит пример Луи Пастера, который в юности перенес кровоизлияние в мозг, однако это не помешало ему впоследствии сделать ряд выдающихся открытий.
Каковы же те механизмы мозга, которые лежат в основе его возможностей и ограничений? Результаты диагностической электрической стимуляции преимущественно височной коры при операции по поводу удаления эпилептогенных очагов (Penfield, Jasper, 1954), стимуляций глубоких структур мозга через вживленные электроды (Sem-Jacobsen, 1968; Смирнов, 1976) и при одномоментных стереотаксических операциях (Hassler et al., 1960, 1965, и др.) существенно дополнили материалы о структурно-функциональной организации мозга человека, базировавшиеся до последнего времени на данных более массивных воздействий на мозг, вызываемых опухолями, травмами и сосудистыми поражениями (известные клинико-анатомические сопоставления и современная нейропсихология). Эти данные приведены во многих, в том числе указанных выше монографиях и обзорах. Детальное изучение структурно-функциональной организации мозга при паркинсонизме позволило В. М. Смирнову открыть новое направление неврологии – стереотаксическую неврологию. Электрическое раздражение мозга выявило различные реакции разных зон мозга, что позволило использовать эти результаты для уточнения места расположения электрода в связи с индивидуальными вариациями мозга. Однако здесь важно подчеркнуть, что при электрической стимуляции большинства подкорковых структур наблюдалась не какая-нибудь одна, а целый спектр реакций, которые к тому же при изменении параметров стимуляции и состояния больных могли варьировать. Особенно разнообразны реакции при стимуляции таких структур, как срединный центр, вентролатеральное и другие ядра зрительного бугра.
Так, обобщая исследования разных авторов, В. М. Смирнов (1976) показал, что при электрических стимуляциях срединного центра наблюдались: повышение уровня бодрствования, эмоциональное напряжение, тревожность, необычные ощущения; поведенческий эффект пробуждения – усиление ориентировочных реакций, расширение глазных щелей и т. д., диффузные неопределенные ощущения в сочетании со страхом; пробуждение больных, находящихся в легком наркозе (после выключения тока больные сразу засыпали); легкая спутанность, необычные висцеральные ощущения (абдоминальная аура?); необычные ощущения на контралатеральной стороне тела, спутанность сознания.
Данные записи физиологических показателей жизнедеятельности мозговых структур при предъявлении функциональных проб также подтвердили полифункциональность по крайней мере многих мозговых зон. Так, в том же срединном центре воспроизводимые изменения физиологических показателей наблюдались при предъявлении эмоциогенных, двигательных проб, тестов на активацию внимания и краткосрочную память и т. д.
Результаты электрической стимуляции и данные регистрации физиологических показателей функциональной динамики мозга при пробах приведены в отношении одной структуры – срединного центра, хотя сходные не по самому спектру, а по его богатству сведения были получены при исследованиях других зон и структур мозга (Sem-Jacobsen, 1968; Бехтерева, 1974; Смирнов, 1976; Бехтерева и др., 1978). Данные, полученные с помощью различных методов исследования, оказываются то более, то менее сопоставимыми прежде всего в связи с состоянием биохимической медиации. Однако и те и другие подтверждают, что популяции нервных клеток, расположенные в одной и той же зоне мозга, могут быть и очень часто оказываются полифункциональными.
Далее: в специальном целенаправленном исследовании суммарных реакций импульсной активности нейронных популяций и сверхмедленных процессов, проведенном при применении фармакологических проб (Бехтерева и др., 1970; Илюхина, 1971, 1977), обнаруживается, что полифункциональность может быть не только актуализированной, но как бы потенциальной. Применение нейротропных средств, вызывающих ослабление или усиление активности различных биохимических медиаторов, может выявлять эти потенциальные возможности. Полифункциональность нейронных популяций обнаруживается при повторных исследованиях и применении различных функциональных проб (Гоголицын, Кропотов, 1983). Нейронная популяция может быть как бы всегда готовой для включения в системы обеспечения разных видов деятельности и может быть готовой к функционированию в качестве звена системы лишь в каких-то определенных условиях состояния биохимической медиации.
Последовательное применение нейротропных средств, активных в отношении холинергической, адренергической и серотониннергической форм медиации, позволило получить большое количество интереснейших фактов о перестройках состояния различных структур мозга в этих условиях и прийти к двум принципиальным выводам.
Вывод первый. Состояние звеньев мозговых систем модулируется различными видами биохимической медиации. При всей важности дофаминергической медиации для обеспечения двигательной функции мозговая система обеспечения движений имеет звенья, модулируемые, включаемые или выключаемые другими формами биохимической медиации. С точки зрения биохимической медиации (модуляции?) и другие мозговые системы обеспечения функций полибиохимичны, что, по-видимому, является одним из механизмов, обеспечивающих их надежность.
Вывод второй. Данные наблюдения подтверждают не только представления о явной полифункциональности мозговых структур, но и о скрытой, своего рода потенциальной полифункциональности многих из них, проявляющейся при изменениях биохимической медиации. Эти результаты были использованы для более глубокого понимания нейрофизиологических механизмов в целенаправленных исследованиях В. А. Илюхиной, обобщенных в 1977 году и далее развитых ею в последующие годы (Илюхина, 1982а, 1986). Она показала, что если под влиянием внешних или внутренних причин изменяется один из СМФП – уровень устойчивого потенциала милливольтового диапазона, отражающий уровень относительно стабильного функционирования, то меняются функциональные свойства (спектр функциональных свойств) структур.
На примере изучения структурно-функциональной организации хвостатого ядра Р. Е. Кирьяновой (см.: Илюхина и др., 1978) показаны существенные различия функционального состояния и спектра функциональной активности его нейронно-глиальных популяций при разных формах патологии (паркинсонизм, фантомно-болевой синдром) до начала лечения и возможность его изменения при положительном клиническом эффекте.
Данные о потенциальной и реальной полифункциональности мозговых структур подробно представлены в работе О. С. Адрианова (1977).
Надо сказать, регистрация физиологических показателей при функциональных пробах является более тонким способом выявления динамики и механизмов проявления полифункциональности структур мозга, чем электрическая стимуляция. Последняя может (но не всегда) выявить весь функциональный спектр структуры или вообще не выявить ее свойств, в связи с чем на основе данных электрической стимуляции создаются представления о вероятностных характеристиках структур (Смирнов, 1976).
Создается своеобразное противоречие. С одной стороны, в головном мозгу человека не только очень большое число клеток и еще больше связей между ними, НО, кроме того, популяции нервных клеток могут участвовать в обеспечении не одной, а многих функций. Мозговые системы обеспечения функций – многозвеньевые и полибиохимичные. Иными словами, эволюция в виде мозга создала действительно исключительно надежный аппарат. С другой стороны, весь опыт неврологической и нейрохирургической клиник свидетельствует о том, что повреждение целого ряда мозговых зон влечет за собой необратимый некомпенсируемый дефект функций
Рис. 3. Различия физиологической активности исследованных зон (1–3) хвостатого ядра (Cd), отраженные в характере типовых, в том числе и воспроизводимых, изменений СМФП, обнаруживаемых в момент выполнения психологических и двигательных проб (II) при различных состояниях тех же зон по данным омега-потенциала (I).
При удержании значений уровня СМФП в милливольтах (омега-потенциала) в пределах 10–20 мВ исследованные зоны хвостатого ядра физиологически активны и участвуют в обеспечении активации внимания и двигательной деятельности; при удержании омега-потенциала в «окне» 30–40 мВ те же зоны полифункциональны: участвуют в обеспечении активации внимания, краткосрочной памяти, двигательной деятельности; при удержании омега-потенциала в «окне» от 60 до 70 мВ те же зоны проявляют свойства эмоциогенных, что отражено в сходстве физиологической активности при выполнении любого вида психической и двигательной деятельности
.
В чем же заключаются те особенности организации мозга взрослого человека, которые лежат в основе этого противоречия?
Структурно-функциональной организации мозга посвящено немалое число работ. В те или иные периоды интересы разных исследователей закономерно различны, и в то же самое время иногда десятилетиями внимание всех, кто занят этой проблемой, приковано к какому-то одному вопросу. В 1980 году исполнилось столетие со дня смерти выдающегося исследователя Брока, заложившего основы локализационизма – представлений о преимущественном или абсолютном значении определенных мозговых зон в обеспечении иногда очень сложных функций. Многие десятилетия, как известно, шло накопление фактов, казалось бы, подтверждавших эти представления. В плане изучения организации мозга человека наибольшее число крупных исследований вот уже многие годы посвящено межполушарной асимметрии (Адрианов, 1979), и вряд ли даже обобщающие исследования типа «The integrated mind» (Gazzaniga, LeDoux, 1978) могут подвести полный итог этим работам. В то же самое время в связи со сложностью проблемы не только частные, но и ряд общих принципов организации мозга человека настоятельно нуждается в дополнительном рассмотрении. Та же сложность проблемы определяет практическую невозможность рассмотрения всех на сегодня известных или гипотетических принципов организации мозга в краткой главе. Важные для понимания механизмов здорового и больного мозга положения будут рассмотрены и в общем виде, и на конкретных примерах мозгового обеспечения различных функций.
Как правило, основные звенья мозговой системы обеспечения речевой функции сконцентрированы у человека в левом полушарии. Это прежде всего зоны Брока (Вгоса, 1861) и Вернике (Wernicke, 1874). Однако операции по поводу эпилепсии, начатые в нашей стране Л. М. Пуссепом в 1904 году (цит. по: Панченко и др., 1975; Панченко, Шерешевский, 1975) и широко развернувшиеся в Монреальском неврологическом институте под руководством и при участии Пенфильда (Penfield, Jasper, 1954), показали, что для речевых функций очень значимым может быть правое полушарие. В связи с этим при нейрохирургических операциях проводятся проверочные стимуляции так называемых речевых зон. Позднее с той же целью в Монреальском институте была принята проба Вада (Wada et al., 1975) в виде внутрикаротидного введения амитал-натрия, обусловливающего односторонний кратковременный гемипарез, а в случае введения в доминантное по речи полушарие – одновременно моторную и сенсорную афазии. Еще позднее были предприняты попытки использовать бескровные методы определения стороны расположения речевых центров, в частности путем регистрации вызванных потенциалов, но это имеет уже больше отношения к истории развития диагностики и лечения эпилепсии, чем к изучению структурнофункциональной организации мозга человека.
Автору настоящей книги пришлось наблюдать позднее описанный В. П. Хохловой (1967) случай повторных операций на левом полушарии по поводу злокачественной опухоли у ребенка. В результате было последовательно удалено практически все левое полушарие, причем речь, утрачиваемая после каждой операции, затем постепенно восстанавливалась. Даже не предположительно, а вполне утвердительно можно сказать, что утрачиваемые функции восстанавливались за счет правого полушария, хотя первоначально речевые зоны развивались у этого мальчика, судя по результатам первых операций, как и у большинства людей, слева. С. Г. Зограбян с соавторами (1978) наблюдал двенадцать больных детей, у которых при полном отсутствии одного из полушарий движения в противоположных конечностях были сохранены.
Речевые зоны у взрослого человека могут быть представлены не только в левом, но и в правом полушарии. При их разрушении функция речи, как правило, не восстанавливается. В связи с этим возникает ряд вопросов. Равны ли при рождении по возможностям анатомически оба полушария и различные отделы мозга? Почему и как происходят латерализация функции и специализация отделов мозга? Почему во взрослом состоянии, несмотря на огромные потенциальные резервы мозга, при повреждениях определенных зон не происходит компенсации нарушенных функций?
Целенаправленное исследование тех анатомических зон конвекситальной поверхности коры обоих полушарий, которые в процессе онтогенеза приобретают важнейшее значение в осуществлении речевой функции, показало, что, как правило, эти зоны более развиты в левом полушарии. По-видимому, именно на основе анатомических предпосылок корковое представительство речевых функций концентрируется у большинства людей в левом полушарии, возможно, во многих случаях имеется или потенциально может развиться в правом полушарии, но в ходе онтогенеза сохраняется там, где оно получило наибольшее развитие. Допустимо полагать, что развитию правостороннего представительства речевых функций может способствовать происшедшее достаточно рано повреждение гомологичных зон левого полушария. Как указывалось выше, имеется большая литература (Гречин, 1974; Лурия, 1974; Смирнов, 1974; Балонов и др., 1975; Деглин, Николаенко, 1975; Кок, 1975; Лурия, Симерницкая, 1975; Костандов, 1978; Ojemann, 1977a; Ojemann, Whitaker, 1978b, и многие другие) о свойствах и различиях функций правого и левого полушарий. Большинство исследователей, по существу, подтверждают зародившиеся уже во второй половине XIX столетия представления о различии функциональных свойств обоих полушарий, хотя трактовка механизмов организации мозгового обеспечения функции и претерпела существенные изменения. Неврологическая и нейрохирургическая клиники, несмотря на прогресс фармакологии, все еще изобилуют больными, у которых повреждение одного из полушарий, вызванное сосудистым инцидентом, травмой, опухолью, инфекцией, не компенсируется или компенсируется далеко не полностью. Локализационизм в его первоначальной, не доведенной до абсурда (Kleist, 1934) рациональной форме продолжает верно служить клинике. И в то же самое время мозг здорового человека в XX веке с каждым новым поколением оказывается способным к реализации нередко совершенно новых функций, анатомическая предуготованность к которым, безусловно, не могла развиться, а поражение – вплоть до полного разрушения одного из полушарий – может не только привести к значительному замещению утрачиваемых, функций, но и не предотвратить формирования высокоинтеллектуальной личности. Ярким подтверждением служит пример Луи Пастера, который в юности перенес кровоизлияние в мозг, однако это не помешало ему впоследствии сделать ряд выдающихся открытий.
Каковы же те механизмы мозга, которые лежат в основе его возможностей и ограничений? Результаты диагностической электрической стимуляции преимущественно височной коры при операции по поводу удаления эпилептогенных очагов (Penfield, Jasper, 1954), стимуляций глубоких структур мозга через вживленные электроды (Sem-Jacobsen, 1968; Смирнов, 1976) и при одномоментных стереотаксических операциях (Hassler et al., 1960, 1965, и др.) существенно дополнили материалы о структурно-функциональной организации мозга человека, базировавшиеся до последнего времени на данных более массивных воздействий на мозг, вызываемых опухолями, травмами и сосудистыми поражениями (известные клинико-анатомические сопоставления и современная нейропсихология). Эти данные приведены во многих, в том числе указанных выше монографиях и обзорах. Детальное изучение структурно-функциональной организации мозга при паркинсонизме позволило В. М. Смирнову открыть новое направление неврологии – стереотаксическую неврологию. Электрическое раздражение мозга выявило различные реакции разных зон мозга, что позволило использовать эти результаты для уточнения места расположения электрода в связи с индивидуальными вариациями мозга. Однако здесь важно подчеркнуть, что при электрической стимуляции большинства подкорковых структур наблюдалась не какая-нибудь одна, а целый спектр реакций, которые к тому же при изменении параметров стимуляции и состояния больных могли варьировать. Особенно разнообразны реакции при стимуляции таких структур, как срединный центр, вентролатеральное и другие ядра зрительного бугра.
Так, обобщая исследования разных авторов, В. М. Смирнов (1976) показал, что при электрических стимуляциях срединного центра наблюдались: повышение уровня бодрствования, эмоциональное напряжение, тревожность, необычные ощущения; поведенческий эффект пробуждения – усиление ориентировочных реакций, расширение глазных щелей и т. д., диффузные неопределенные ощущения в сочетании со страхом; пробуждение больных, находящихся в легком наркозе (после выключения тока больные сразу засыпали); легкая спутанность, необычные висцеральные ощущения (абдоминальная аура?); необычные ощущения на контралатеральной стороне тела, спутанность сознания.
Данные записи физиологических показателей жизнедеятельности мозговых структур при предъявлении функциональных проб также подтвердили полифункциональность по крайней мере многих мозговых зон. Так, в том же срединном центре воспроизводимые изменения физиологических показателей наблюдались при предъявлении эмоциогенных, двигательных проб, тестов на активацию внимания и краткосрочную память и т. д.
Результаты электрической стимуляции и данные регистрации физиологических показателей функциональной динамики мозга при пробах приведены в отношении одной структуры – срединного центра, хотя сходные не по самому спектру, а по его богатству сведения были получены при исследованиях других зон и структур мозга (Sem-Jacobsen, 1968; Бехтерева, 1974; Смирнов, 1976; Бехтерева и др., 1978). Данные, полученные с помощью различных методов исследования, оказываются то более, то менее сопоставимыми прежде всего в связи с состоянием биохимической медиации. Однако и те и другие подтверждают, что популяции нервных клеток, расположенные в одной и той же зоне мозга, могут быть и очень часто оказываются полифункциональными.
Далее: в специальном целенаправленном исследовании суммарных реакций импульсной активности нейронных популяций и сверхмедленных процессов, проведенном при применении фармакологических проб (Бехтерева и др., 1970; Илюхина, 1971, 1977), обнаруживается, что полифункциональность может быть не только актуализированной, но как бы потенциальной. Применение нейротропных средств, вызывающих ослабление или усиление активности различных биохимических медиаторов, может выявлять эти потенциальные возможности. Полифункциональность нейронных популяций обнаруживается при повторных исследованиях и применении различных функциональных проб (Гоголицын, Кропотов, 1983). Нейронная популяция может быть как бы всегда готовой для включения в системы обеспечения разных видов деятельности и может быть готовой к функционированию в качестве звена системы лишь в каких-то определенных условиях состояния биохимической медиации.
Так, у больного М., страдающего паркинсонизмом, воспроизводимые изменения медленных потенциалов и импульсной активности нейронов (ИАН) при психологических пробах наблюдались во многих зонах и в том числе в центральном ядре зрительного бугра, в красном ядре и медиальном членике бледного шара. Применение серотонинотропного препарата дезерила привело к исчезновению воспроизводимых изменений физиологических показателей в центральном ядре зрительного бугра, Н-холинолитика педифена – в красном ядре и медиальном членике бледного шара. Напротив, применение другого, также холинолитического препарата – М-холинолитика метамизила – привело к увеличению отчетливости воспроизводимых изменений физиологических показателей мозга при психологических пробах в области красного ядра и медиального членика бледного шара. У больного Н., также страдающего паркинсонизмом, наблюдались воспроизводимые изменения суммарной динамики частоты ИАН при психологических пробах в одной из приэлектродных зон срединного центра. Больному называли ряд слов, а затем, примерно через 30 секунд, просили повторить их. Не в момент восприятия задания, а сразу после его окончания начиналось существенное возрастание частоты ИАН, достигавшее наибольшей выраженности в момент речевого ответа больного и сразу затем спадавшее до исходного уровня. Повторяли принципиально ту же пробу, заменяя только конкретные слова, – реакция сохранялась. Ввели дезерил в терапевтической дозировке. В первые 15–20 минут после введения препарата частота ИАН возросла примерно на 30 %. На этом фоне появилась четкая реакция в виде учащения ИАН на восприятие слов и при этом реакция на их воспроизведение больным еще более усилилась. Через час после введения дезерила и фоновая импульсация, и ответная реакция на введение дезерила приблизились к исходным. Различие состояло в несколько более низком уровне фоновой ИАН, практическом отсутствии изменений частоты ИАН в данной зоне в фазу восприятия слов и при этом в очень четко выраженном увеличении частоты ИАН на речевой ответ больного. Еще через час фоновая частота импульсной активности нейронной популяции стала примерно на 40 % ниже исходной, а в ответ на психологическую пробу наблюдалось лишь постепенное возрастание частоты ИАН, не связанное с фазами психологического теста, то есть можно было констатировать как бы временное выключение данной зоны из системы обеспечения психической деятельности. И в то же самое время на выполнении пробы выпадение этого звена системы не отразилось: многозвеньевая система обеспечила достаточную надежность работы мозга.Изменения касались не только реакции на функциональные пробы, или, точнее, изменения реакции на функциональные пробы были связаны с изменением так называемых фоновых физиологических показателей.
Последовательное применение нейротропных средств, активных в отношении холинергической, адренергической и серотониннергической форм медиации, позволило получить большое количество интереснейших фактов о перестройках состояния различных структур мозга в этих условиях и прийти к двум принципиальным выводам.
Вывод первый. Состояние звеньев мозговых систем модулируется различными видами биохимической медиации. При всей важности дофаминергической медиации для обеспечения двигательной функции мозговая система обеспечения движений имеет звенья, модулируемые, включаемые или выключаемые другими формами биохимической медиации. С точки зрения биохимической медиации (модуляции?) и другие мозговые системы обеспечения функций полибиохимичны, что, по-видимому, является одним из механизмов, обеспечивающих их надежность.
Вывод второй. Данные наблюдения подтверждают не только представления о явной полифункциональности мозговых структур, но и о скрытой, своего рода потенциальной полифункциональности многих из них, проявляющейся при изменениях биохимической медиации. Эти результаты были использованы для более глубокого понимания нейрофизиологических механизмов в целенаправленных исследованиях В. А. Илюхиной, обобщенных в 1977 году и далее развитых ею в последующие годы (Илюхина, 1982а, 1986). Она показала, что если под влиянием внешних или внутренних причин изменяется один из СМФП – уровень устойчивого потенциала милливольтового диапазона, отражающий уровень относительно стабильного функционирования, то меняются функциональные свойства (спектр функциональных свойств) структур.
У больного X. при уровне относительно стабильного функционирования в диапазоне от 8 до 30 мВ одна из зон вентролатерального ядра зрительного бугра включалась в качестве звена системы в обеспечении краткосрочной памяти, в диапазоне от 23 до 35 мВ – как звено системы в обеспечении произвольных движений. В диапазоне от 20 до 30 мВ данная зона мозга проявляла свойства полифункциональности и могла участвовать в обеспечении как психической, так и двигательной деятельности.В процессе длительных исследований (месяцы) получены данные, иллюстрирующие широкие функциональные возможности структур таламуса и экстранирамидной системы. Дифференцированы различия характера и интенсивности сверхмедленных колебаний разности потенциалов глубоких структур в ответ на психологические (активация внимания, краткосрочная память, эмоциогенные пробы) и двигательные тесты в зависимости от уровня относительно стабильного функционирования нейронноглиальных популяций (рис. 3).
На примере изучения структурно-функциональной организации хвостатого ядра Р. Е. Кирьяновой (см.: Илюхина и др., 1978) показаны существенные различия функционального состояния и спектра функциональной активности его нейронно-глиальных популяций при разных формах патологии (паркинсонизм, фантомно-болевой синдром) до начала лечения и возможность его изменения при положительном клиническом эффекте.
Данные о потенциальной и реальной полифункциональности мозговых структур подробно представлены в работе О. С. Адрианова (1977).
Надо сказать, регистрация физиологических показателей при функциональных пробах является более тонким способом выявления динамики и механизмов проявления полифункциональности структур мозга, чем электрическая стимуляция. Последняя может (но не всегда) выявить весь функциональный спектр структуры или вообще не выявить ее свойств, в связи с чем на основе данных электрической стимуляции создаются представления о вероятностных характеристиках структур (Смирнов, 1976).
Создается своеобразное противоречие. С одной стороны, в головном мозгу человека не только очень большое число клеток и еще больше связей между ними, НО, кроме того, популяции нервных клеток могут участвовать в обеспечении не одной, а многих функций. Мозговые системы обеспечения функций – многозвеньевые и полибиохимичные. Иными словами, эволюция в виде мозга создала действительно исключительно надежный аппарат. С другой стороны, весь опыт неврологической и нейрохирургической клиник свидетельствует о том, что повреждение целого ряда мозговых зон влечет за собой необратимый некомпенсируемый дефект функций
При удержании значений уровня СМФП в милливольтах (омега-потенциала) в пределах 10–20 мВ исследованные зоны хвостатого ядра физиологически активны и участвуют в обеспечении активации внимания и двигательной деятельности; при удержании омега-потенциала в «окне» 30–40 мВ те же зоны полифункциональны: участвуют в обеспечении активации внимания, краткосрочной памяти, двигательной деятельности; при удержании омега-потенциала в «окне» от 60 до 70 мВ те же зоны проявляют свойства эмоциогенных, что отражено в сходстве физиологической активности при выполнении любого вида психической и двигательной деятельности
.
В чем же заключаются те особенности организации мозга взрослого человека, которые лежат в основе этого противоречия?