Содержание

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Китайские ученые из Шанхайского технологического университета синтезировали более мощные аналоги тетрагидроканнабинола — психоактивного вещества, содержащегося в конопле. Используя эти вещества в своих исследованиях, биохимики определили механизм влияния марихуаны на клетки человеческого мозга. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Материалы по теме

00:03 — 14 декабря 2016

Известно, что деятельность центральной нервной системы человека контролируется так называемой эндоканнабиноидной системой. Нейроны выпускают специфические вещества, которые влияют на передачу сигнала между клетками. Посредниками являются особые белковые молекулы — каннабиноидные рецепторы.

Эти соединения относятся к GPCR — группе сопряженных с G-белком рецепторов (или серпентинов). GPCR служат спусковым крючком для многих внутриклеточных процессов, связанных с передачей сигнала. Они состоят из семи белковых спиралей, или доменов (обычно обозначаются римскими цифрами I, II, III и т.д.), погружены в клеточную мембрану и «выглядывают» с обеих ее сторон.

Их главная особенность — способность переходить из неактивного состояния в активное (и обратно), при котором также активируются присоединенные к ним с внутренней стороны клетки G-белки. Последние отсоединяются от GPCR и передают сигнал дальше.

Изображение: Zhi-Jie Liu et al. / Cell

При этом ряд веществ может воздействовать на GPCR. Они присоединяются к рецептору (то есть являются лигандами рецептора) снаружи и влияют на его активацию. Так, агонисты смещают равновесие между неактивной и активной формой в сторону активной, усиливая передачу сигнала. При этом возможна как стопроцентная, так и частичная активация. Обратные агонисты делают наоборот, а антагонисты мешают и тем, и другим.

Иногда эту картину сильно упрощают, включая обратных агонистов в группу антагонистов. В этом случае предполагается, что агонисты просто «включают» рецептор, а антагонисты препятствуют этому. Однако при этом упускается тот факт, что различные агонисты по-разному действуют на свои рецепторы.

Одним из каннабиноидных рецепторов является CB1. Его самый известный агонист — выделенный в 1964 году дельта-9-тетрагидроканнабинол (ТГК) — психоактивное вещество, содержащееся в конопле Cannabis sativa. Его действие на мозг обусловлено тем, что молекулярная структура очень похожа на структуру каннабиноидов, производимых самим организмом (эндоканнабиноидов). К ним относятся, например, анандамид и 2-арахидоноил-глицерол, которые были открыты позднее. Эти вещества вырабатываются нейронами головного мозга и являются нейротрансмиттерами, то есть способствуют передаче нейронных импульсов. Результаты экспериментов с крысами показали, что анандамид влияет на когнитивные процессы грызунов, нарушая память, но может усиливать удовольствие от приема пищи.

Эндоканнабиноиды способствуют стопроцентной активации, что делает их полными агонистами, а ТГК является лишь частичным агонистом. Чтобы понять, почему так происходит, необходимо знать, как различные лиганды влияют на пространственную структуру каннабиноидного рецептора 1. Это ключ к разработке в медицинских целях синтетических каннабиноидов с заранее известными свойствами.

В предыдущих исследованиях изучалось влияние молекул, блокирующих действие каннабиноидов-агонистов, то есть антагонистов и обратных агонистов. В результате CB1 становится не особо подвижным, его конформация (пространственное расположение атомов) изменяется слабо, что позволяет ученым легко получить кристаллы белка. Рентгеноструктурный анализ последних дает четкую дифракционную картину, по которой определяется структура рецептора. Однако этот подход не позволяет узнать структуру активных форм рецептора. Для этого необходимо найти способ как-то стабилизировать CB1 в активной форме.

Для этой цели исследователи создали две модификации ТГК — тетрагидроканнабинол (AM11542) и гексагидроканнабинол (AM841). Подобно дельта-9-тетрагидроканнабинолу они способны связываться с рецептором, однако производят при этом полное агонистическое действие. В результате рецептор оказывается в стабильном активном состоянии. Связанные молекулы затем помещали в особую среду, называемую липидной кубической фазой. Она представляет собой трехмерную структуру из молекул липидов, из которых состоят клеточные мембраны. Это позволяет предотвратить слипание связанных рецепторов в бесформенные сгустки. Кубическая фаза помогает вырастить правильный кристалл, пригодный для получения дифракционной картины.

Липидная кубическая фаза

Исследования показали, что пространственные структуры связок ТГК-AM11542 и ТГК-AM841 очень похожи, за исключением некоторых незначительных различий. Оба лиганда садятся в один и тот же «карман», образованный трансмембранными спиралями, формируют ковалентные и гидрофобные связи с боковыми цепями доменов и вызывают перестройку последних. Внеклеточные части спиралей I и II перемещаются вовнутрь на 6,6 и 6,8 ангстрем (1 ангстрем равен 0,1 нанометра) соответственно, а цитоплазматическая часть домена VI — на 8 ангстрем. В результате происходит 53-процентное уменьшение объема лиганд-связывающего пространства и увеличивается площадь участка, который связывается с G-белком.

Проще говоря, внутри CB1 задействуется молекулярный тумблер, который изменяет его состояние. Когда с рецептором связывается антагонист, первый переходит в выключенное состояние. Наоборот, если с серпентином реагирует каннабиноид, то смещение спиралей позволяет CB1 быстрее активировать G-белки. Подобный тумблер, как показал анализ аминокислотных последовательностей других рецепторов, вероятно, существует также у CB2 и некоторых других GPCR, реагирующих не на каннабиноиды, а на другие лиганды — хемокины.

Однако ученые не просто определили, что происходит с CB1, они выяснили, какие именно части лиганда провоцируют смещение спиралей. Например, алкильный «хвост» синтетических каннабиноидов был длиннее, чем у ТГК, что позволило молекулам теснее взаимодействовать с рецептором, усиливая его активность. Это открывает путь к созданию соединений с различными фармакологическими свойствами.

Примером таких веществ могут служить M404 и URB597: они не вызывают побочных эффектов, характерных для тетрагидроканнабинола, однако помогают лечить эпилепсию, оказывая тормозящее действие на центральную нервную систему.

Электроэнцефалография в Орле, проведение ЭЭГ головного мозга — Сакара

Электроэнцефалография считается одним из наиболее доступных методов диагностики, который позволяет определить изменения состояния активности клеток мозга. Благодаря использованию современной аппаратуры есть возможность получить диагностическую информацию при минимальных затратах времени.

Электроэнцефалограмма — это кривая, которую получают в результате регистрации колебаний электрического потенциала мозга. Данный метод исследования дает возможность отразить мозаику активности мозговой коры. У здорового человека она имеет определенную картину, которая соответствует гармонии протекания ряда нервных процессов. Если же наблюдается органическая патология мозга, данная гармония нарушается.

ЭЭГ показывает один из главных параметров функционирования нервной системы, который называют свойством ритмичности, — он позволяет отразить согласованность работы различных структур мозга. ЭЭГ обследование дает возможность раскрыть, как головной мозг пользуется своими функциональными резервами.

Методики записи ЭЭГ

Скрининговая ЭЭГ мозга — с этого исследования начинают диагностику пароксизмальных состояний. Оно предполагает кратковременную (10 минут) запись биопотенциалов мозга. Выполняют функциональные пробы — фотостимуляцию и гипервентиляцию с целью выявления скрытых изменений.

Углубленная электроэнцефалография — пролонгированная запись активности мозга (30 минут) является более информативным по сравнению со скрининговым методом.

ЭЭГ с регистрацией дневного сна — пролонгированное исследование, которое проводится при подозрении на пароксизмы или в случае вероятности проявления изменений в период сна.

ЭЭГ-мониторинг ночного сна — это очень информативный вид исследования. В этом случае фиксируют длительный участок бодрствования перед сном, дремоту, ночной сон и пробуждение. В случае необходимости ЭЭГ сопровождается видеофиксацией и подключением дополнительных датчиков.

Отличие ЭЭГ от РЭГ

Такие методы обследования, как ЭЭГ, РЭГ назначаются пациентам для исследования состояния сосудов головы. РЭГ — исследование сосудов только на поверхности кожи головы, ЭЭГ — исследование сосудов головного мозга.

Показания к ЭЭГ

  • Эпилепсия (ЭЭГ позволяет установить участки мозга, участвующие в запуске приступов, проследить за эффектом действия лекарственных препаратов, решить вопрос о прекращении лекарственной терапии).
  • Судорожные приступы неясного происхождения.
  • Нарушения сна пароксизмального характера.
  • Обмороки (синкопальные состояния).
  • Подозрение на новообразование (по современным стандартам ЭЭГ-исследование рекомендовано в качестве скрининга).
  • Для уточнения диагноза пациентов с:
  • головными болями;
  • головокружениями;
  • неустойчивым артериальным давлением, гипертонической болезнью;
  • вегетососудистой дистонией;
  • вертебрально-базилярной недостаточностью при шейном остеохондрозе;
  • невротическими расстройствами.
  • Черепно-мозговые травмы (оценка степени тяжести и эффективности восстановления функции головного мозга после перенесенной травмы). При повторных исследованиях ЭЭГ помогает оценить скорость и полноту исчезновения признаков нарушения работы мозга.
  • Состояния после нейрохирургических вмешательств.
  • Дисциркуляторная энцефалопатия.
  • Острые нарушения мозгового кровообращения (ранние и отдаленные последствия инсультов).
  • Воспалительные заболевания ЦНС (церебральный арахноидит, менингит, энцефалит).
  • Перинатальная патология нервной системы (ПП ЦНС у детей раннего и младшего детского возраста).
  • Задержка психо-речевого развития неясного происхождения.
  • Нарушения поведения пароксизмального характера (в том числе без нарушения сознания).
  • Эндокринная патология.

Исследования проводятся взрослым и детям с 5-ти лет ежедневно, по предварительной записи!

смотреть полностью ↓

Подготовка к проведению ЭЭГ

  • Исследование проводится после 8 часового ночного сна и полноценного отдыха накануне.
  • Недопустимо проведение исследования на голодный желудок.
  • Необходимо обязательно сообщать врачу, проводящему исследование, о возможных провоцирующих приступы факторах — фотостимуляция, просмотр телевизора, чтение и т. д. Полная картина истории болезни позволит врачу оптимально выбрать алгоритм исследования.
  • В стандарт проведения электроэнцефалографического исследования входит обязательное применение функциональных проб (гипервентиляция, ритмическая фотостимуляция). Результаты этих проб крайне важны лечащему врачу для правильной диагностики. В то же время, проведение функциональных проб может спровоцировать приступы у части пациентов с эпилепсией, поэтому решение о проведении этих проб (или отказе) принимается только самим пациентом или его родителями.
  • Исследование не проводится при повышении температуры, острых респираторных и других инфекционных заболеваниях.
  • Недопустимо нахождение на исследовании пациентов и их сопровождающих в состоянии алкогольного или наркотического опьянения.
  • Голова пациента должна быть чистой — перед исследованием недопустимо применение лаков, гелей.
  • Пациенты и сопровождающие должны активно сотрудничать с врачом, проводящим исследование, обеспечивая максимально комфортное положение пациента, корректировать его поведение, а также помогать в проведении функциональных проб и принимать участие в тестировании пациента.

Помните, соблюдение данных правил в ходе исследования позволяет провести диагностику максимально эффективно!

Невыполнение правил может значительно снизить качество исследования или полностью обесценить полученные данные. В этом случае снижение качества электроэнцефалограммы, возникшее по вине пациента и его сопровождающих, не является поводом для возвращения стоимости исследования.

Процедура проведения ЭЭГ

ЭЭГ — это достаточно распространенный вид исследования, который позволяет изучить состояние мозга, отражаемое в биоэлектрической активности мозга. ЭЭГ головного мозга показывает, какой электрической активностью он обладает, проводится в обычных условиях во время бодрствования или в период сна.

Для проведения данной процедуры на голову пациента надевают специальную шапочку. С ее помощью врач устанавливает электроды — как правило, детям ставят 12 электродов, а взрослым — 21.

ЭЭГ электроды представляют собой специальные устройства, изготовленные из металла или имеющие внутри специальную электропроводящую часть.

Электрод заполняют специальным электропроводящим веществом для контакта с кожей головы. С помощью тонкого провода электрод соединяется со специальным прибором — электроэнцефалографом, который усиливает сигнал от мозга, после чего отправляет его в компьютер для обработки.

Вид этого сигнала, который на мониторе отражается в виде кривой, дает возможность врачу дать заключение о состоянии головного мозга. К примеру, специалист может установить наличие очагов патологической активности — районов мозга, работающих неправильно.

Диагностическая ценность ЭЭГ

По современным диагностическим стандартам ЭЭГ представляет ценность как скрининговое исследование. Данный вид обследования очень доступен и не требует большого количества времени для проведения. При помощи ЭЭГ специалист проводит дифференциальную диагностику. С помощью электроэнцефалографии можно раскрыть резервы функциональных возможностей мозга.

Особенно информативен данный вид исследования при эпилепсии. Это первый и единственный метод, который можно проводить в поликлинике. При помощи ЭЭГ выполняют дифференциальную диагностику между приступами эпилептического и неэпилептического характера. При помощи такого исследования удается установить эпилептические очаги, следить за влиянием лекарственных препаратов, определить тяжесть нарушений работы мозга во время ремиссии. Рекомендуется проводить ЭЭГ спустя десять дней после последнего приступа.

Особенности проведения ЭЭГ у детей

Методика ЭЭГ на фоне сна дает возможность правильно оценить функциональное состояние мозга, а также этапы созревания биоэлектрической активности у малышей первого года жизни. Кроме того, удается получить информацию относительно наличия патологических изменений, определить признаки снижения судорожной готовности, выявить эпилептиформную активность.

Показаниями к проведению ЭЭГ в состоянии естественного дневного либо ночного сна у детей является следующее:

  • Диагностика пароксизмальных состояний разного происхождения — эпилепсия, фебрильные судороги, псевдоэпилептические приступы.
  • Оценка динамики лечения эпилепсии.
  • Определение наличия или оценка тяжести гипоксически-ишемического поражения центральной нервной системы.
  • Оценка динамики и составление прогноза поражений мозга разного происхождения.
  • Оценка правильности созревания биоэлектрической активности мозга у детей первых лет жизни.

ЭЭГ головного мозга ребенку является совершенно безопасным методом исследования. Его можно проводить детям любого возраста, включая детей первого года жизни, неограниченное количество раз.

ЭЭГ головного мозга — это очень важный метод диагностики различных нарушений в работе мозга. Его несомненное преимущество заключается в доступности и полной безболезненности проведения процедуры.

Преимущества проведения ЭЭГ

Электроэнцефалография имеет невысокую стоимость и не оказывает воздействия на человека. Кроме того, это самый оптимальный метод для определения наличия эпилепсии. Также электроэнцефалография показывает согласованность работы мозговых структур.

Все будниНаугорское шоссе, 5
Запись по телефону+7 (4862) 599-808

Младенчество мозга: как распускается цветок нового разума

  • Дэвид Робсон
  • BBC Future

Автор фото, dHCP

Человеческий мозг начинает учиться, исследовать окружающий мир и приспосабливаться к нему еще в утробе матери. Многое об этом процессе мы можем узнать благодаря новому исследованию, проводящемуся в Лондоне. Корреспондент BBC Future побывал в святая святых эксперимента.

Комнатка, в которой я нахожусь, немного напоминает кабину космического корабля.

За несколькими мониторами – группа ученых, сосредоточенно настраивающих оборудование. Никто не говорит ни слова, лишь мощные моторы гудят вокруг нас.

Мы в неонатологическом отделении лондонской больницы Св. Томаса, однако наша одиссея впечатляет не меньше, чем космическая: мы наблюдаем за становлением человеческого разума.

Таланты новорожденного ребенка, издающего похожие на мяуканье звуки, легко недооценить. В помощь младенцу, покидающему уютную утробу матери, дается удивительный орган, позволяющий ему чувствовать, исследовать и учиться.

Мозг продолжает расти по мере того, как мы развиваем необходимые нам в жизни навыки – от способности улыбаться любимому человеку и расшифровывания звучания слов в языке до формирования собственной воли и идентичности.

Как же мы совершаем это удивительное путешествие? До недавнего времени нейробиологи знали крайне мало о младенчестве мозга.

Однако благодаря проекту «Развитие коннектома человека» у ученых появляется информация об этом важнейшем периоде человеческой жизни.

Автор фото, dHCP

Подпись к фото,

Мозг новорожденного представляет собой густую сеть нейронных связей, картографирование которых – основная задача проекта «Развитие коннектома человека»

При помощи современных технологий они отслеживают развитие младенческого мозга – от последних месяцев в материнской утробе до появления на свет, а также в течение несколько последующих недель.

Получив разрешение от одного из главных исследователей проекта Дэвида Эдвардса, я пришел в лабораторию, чтобы составить собственное представление об их работе.

Этот проект стартовал в 2013 году при участии трех крупнейших исследовательских вузов Британии – Королевского колледжа Лондона, Имперского колледжа Лондона и Оксфордского университета.

«Коннектом» в его названии относится к сложным нейронным сетям, которые предположительно отвечают за обработку поступающей в мозг информации.

Еще один перспективный проект, на этот раз в США, посвящен картографированию коннектома взрослого мозга – в то время как лаборатория Эдвардса исследует развитие мозга в первые месяцы и годы, чтобы понять, как растут нейронные сети у младенцев.

Встречая меня в больничном отделении, исследователи рассказывают, что днем ранее в истории проекта случилось важное событие – число младенцев, которые прошли через необходимую для исследования процедуру магнитно-резонансной томографии, перевалило за сотню.

Всего же необходимо обследовать примерно тысячу детей. Некоторые томограммы были сделаны еще до рождения этих младенцев, пока плод находился в материнской утробе.

Это нелегкое дело: поймать плод в состоянии полного покоя получается редко, а движение приводит к нечеткому сигналу томографа, так что ученым пришлось придумать затейливую математическую формулу для компенсации внутриутробной физкультуры.

Сегодня исследователи работают с младенцем, родившимся менее суток назад. Его только что покормили, и шум в помещении его совершенно не беспокоит.

«Он уснул сам и всем доволен», — говорит мне Мишель Слит, руководитель клинического исследования.

Прежде чем поместить мальчика в томограф, лаборанты обернули его в уютный кокон и поместили вокруг его головы надувную подушку, чтобы приглушить жужжание аппарата.

Автор фото, dHCP

Подпись к фото,

Разные цвета обозначают нервные волокна, идущие в разных направлениях – таким образом ученые выясняют, какие именно проводящие пути связывают различные отделы мозга

Жужжание сопровождает работу мощных магнитов, позволяющих томографу отследить движение постоянно сталкивающихся друг с другом молекул воды в мозге.

Поскольку вода лучше перемещается вдоль нейронных связей, в результате получается подробное изображение аксонов – длинных отростков нервных клеток, по которым идут импульсы.

По словам Дэвида Эдвардса, это своего рода «мозговая карта метро» – на ней изображены основные проводящие пути, передающие электрические импульсы от одного отдела мозга к другому.

Направляя поток информации, они закладывают основу наших когнитивных способностей.

Обследование не всегда идет по плану. Как правило, один из десяти младенцев просыпается в течение двух-трех часов, которые занимает процедура, и не может снова уснуть — а это значит, что время было потрачено зря.

«Нам нужны очень терпеливые и спокойные радиологи», — говорит Эдвардс. Однако в случае успеха полученная информация становится важным дополнением растущего массива данных о зарождающемся разуме.

«Мы крайне благодарны за каждую томограмму – все они очень важны», — добавляет Слит.

В оригинале этой статьи на английском языке вы найдете видеоролик авторства Дафниса Баталя из Королевского колледжа Лондона, позволяющий взглянуть на мозг новорожденного в трехмерной проекции – как снаружи, так и изнутри.

Если задуматься о том, что многие связи слишком малы в диаметре и их нельзя увидеть в таком разрешении, поневоле понимаешь, почему мозг порой называют «самым сложным объектом на Земле».

Хотя проект «Развитие коннектома человека» уникален по масштабу и задачам, существуют и другие проекты, цель которых – узнать больше о первых месяцах развития мозга.

В частности, мы теперь знаем, что младенцы начинают изучать и исследовать мир задолго до рождения.

Используя различные технологии измерения нейронной активности плода в режиме реального времени, ученые установили, что мозг еще не родившихся младенцев, по всей вероятности, реагирует на яркие вспышки света и громкие звуки.

Кроме того, в последнем триместре беременности они, похоже, учатся распознавать успокаивающие звуки материнского голоса и музыкальную заставку ее любимого телесериала.

Возможно, они даже могут попробовать недавно съеденные ей блюда: так, вкус чеснока предположительно проникает в околоплодные воды.

В результате младенцев, начинающих питаться взрослой едой, зачастую притягивает аромат блюд, которые мать ела во время беременности.

Наша способность к обучению увеличивается после того, как мы покидаем материнскую утробу.

Автор фото, dHCP

Подпись к фото,

Томограф способен зафиксировать 10 млн проводящих путей в мозге новорожденного, совокупность которых закладывает основу для развития навыков младенца

В первые дни жизни ребенок уже прислушивается к звукам речи и начинает распознавать структуру умильного воркования своих родителей, закладывая основу собственного понимания грамматики языка.

Примерно тогда же мозг вовсю настраивает эти пучки новых нейронных связей, одновременно отращивая и укорачивая аксоны по мере наработки новых навыков и умственного развития; его задача – создание максимально эффективных нейронных сетей.

В настоящее время исследователям, работающим под руководством Дэвида Эдвардса, приходится корректировать свою методику в процессе исследования, однако ученый надеется, что в будущем появится возможность сравнить томограммы мозга с результатами тестирования когнитивных способностей детей.

Например, с помощью простых видеоигр можно оценить такие характеристики, как внимательность, скорость реакции на движение и скорость обучения, и на основании этих данных составить базовое представление о когнитивных способностях ребенка.

Посмотрев на коннектом этого ребенка, можно будет сделать выводы о том, отражают ли его способности имеющиеся различия в нейронных связях.

По профессии Эдвардс врач, поэтому главный вопрос для него – результаты исследования детей, прошедших через те или иные сложности в развитии.

В первую очередь его интересовали недоношенные дети. По его словам, поражает их жизнестойкость: мозг рожденных раньше срока младенцев зачастую развивается на удивление активно.

«Они покинули материнскую утробу на три-четыре месяца раньше, чем положено, перенесли массу перегрузок, поэтому тот факт, что мозг их выглядит нормально, совершенно невероятен», — говорит он.

Тем не менее, Эдвардс стремится узнать, существуют ли более тонкие различия в нейронных связях, которые могли бы сказаться на развитии таких детей по мере взросления.

Автор фото, dHCP

Подпись к фото,

Эта информационная магистраль, соединяющая кору головного мозга со спинным мозгом, позволяет нам контролировать движения и чувствовать прикосновения

В качестве примера он указывает на особенно плотный пучок волокон, соединяющих область в центре головного мозга под названием таламус и кору головного мозга – его складчатую поверхность.

«Таламус – это интернет-портал мозга, обрабатывающий всю входящую и исходящую информацию», — поясняет Эдвардс.

Таламус собирает информацию от органов чувств, контролирует ее пересылку между различными областями, а также передает результаты нашему телу, управляя таким образом нашим поведением.

«Эти связи активно растут в период, когда ребенок находится в отделении интенсивной терапии, поэтому с медицинской точки зрения изучение их представляет большую ценность», — заключает он.

Возможно, более слабые связи в этой области могут служить индикатором потенциальных когнитивных трудностей у ребенка в дальнейшем.

Дэвид Эдвардс также надеется, что исследование поможет пролить свет на такие медицинские проблемы, как шизофрения, аутизм и депрессия – не исключено, что их провоцируют небольшие изменения нейронных связей в мозге пациентов относительно нормальной конфигурации.

«Насколько нам известно, структуры, связанные с этими состояниями, закладываются в последние три месяца беременности», — говорит Эдвардс.

Это отклонения, которые порой проявляются лишь через несколько лет или даже десятилетий после рождения.

Однако вполне возможно, что в истории конкретной семьи уже были случаи подобных отклонений. Тогда исследователи смогут заняться поиском небольших различий, которые потенциально являются факторами развития у детей психических заболеваний.

Конечно, технологии постоянно развиваются, и через 10 лет, по словам Эдвардса, наши нынешние открытия могут оказаться устаревшими.

Однако любой путь нуждается в карте, и эти первые томограммы помогают проложить дорогу для новых исследований.

Наш разговор заканчивается, и я слышу детский плач – малыша только что вынули из томографа. Он проснулся, покинул свой уютный кокон и вновь столкнулся с непривычной реальностью – но родители готовы его утешить.

Как только данные обработают, ребенок получит копию своей томограммы – снимок его зарождающегося разума, впервые попавшего в этот дивный новый мир.

Доктор биологических наук рассказал о возможностях человеческого мозга — Российская газета

Принято считать, хотя это никем не доказано, что человеческий мозг используется не более чем на 5 процентов. Но и этого КПД пока хватает для рождения гениальных идей, влекущих за собой великие открытия и достижения. А если использовать мозг на все 100 процентов? Возможно ли это? И какого прогресса тогда достигло бы человечество? Обсудим тему с доктором биологических наук, руководителем лаборатории развития нервной системы Института морфологии человека Сергеем Савельевым.

Горе от ума — это литературная выдумка

Вы согласились бы жить вечно при условии, что ваша жизнь продолжалась бы в неразумном состоянии?

Сергей Савельев: Конечно, нет. Это неинтересно. Хотя некоторые люди рождаются и умирают, не приходя в сознание, как было написано в анамнезе у одного из генеральных секретарей коммунистической партии. Жил и умер, не приходя в сознание. Конечно, это шутка. Но есть растения, которые живут тысячи лет. Спросите у них, наверное, им это нравится. Что касается человеческой эволюции, то это не что иное, как эволюция мозга, и больше ничего. Потому что во всем остальном мы сделаны никудышно. Как говорил знаменитый офтальмолог Гельмгольц, если бы Господь Бог поручил мне сделать глаза, я бы сделал их в сто раз лучше. Это касается и всех остальных человеческих органов.

Что такое горе от ума в физиологическом проявлении этого, скажем так, недуга?

Сергей Савельев: Горя от ума как его трактует обыватель или в том смысле, какой вкладывал в это понятие великий русский писатель, — такого горя не бывает. Если человек достаточно умен, то он понимает принципы и механизмы мира, в котором живет, и не станет, как Чацкий, «метать бисер перед свиньями». Горе от ума — это литературная выдумка. Человек, понимающий, что происходит, во-первых, не предъявляет к окружающим излишне высоких требований, а, во-вторых, бессовестно пользуется своими знаниями.

Хорошо, спрошу так: чрезмерная нагрузка на мозг может иметь для человека негативные последствия?

Сергей Савельев: Существует наивное мнение, что человеческий мозг беспределен в своих физиологических возможностях. На самом же деле он в них сильно ограничен. Есть четкие физиологические пределы. Скорость метаболизма нельзя повысить бесконечно. Когда человек умственно не активен, то есть когда, например, читает «Российскую газету» на диване перед сном, он потребляет примерно девять процентов всей энергии организма. А если чтение его чем-то возбуждает и подогревает, действует как перец в пище, то он начинает задумываться, и расходы энергии в этом случае достигают двадцати пяти процентов от всей энергии организма. Это очень большие расходы и очень тяжелые. Человеческий организм сопротивляется им. Поэтому мы ленивы и нелюбопытны. А между тем творчество требует как раз тех самых двадцати пяти процентов.

В мозгах все устроено так, что вход — рубль, выход — три

Значит, ради здоровья умственную энергию нужно экономить?

Сергей Савельев: Это происходит помимо нашей воли. Человеческий мозг не приспособлен к большим энергетическим затратам. В режиме двадцатипятипроцентной активности он может просуществовать пару недель. А потом начинает развиваться так называемая энергетическая задолженность и то, что в старой медицине называлось нервным истощением. В мозгах все устроено так, что вход — рубль, выход — три. Если вы две недели кряду интеллектуально перенапрягаетесь, то потом должны шесть недель расслабляться и отдыхать, чтобы компенсировались мозговые затраты .

Вы хотите сказать, что интеллектуальные нагрузки вредят мозгу?

Сергей Савельев: Конечно, вредят, он же приспособлен не для интеллекта.

Я думал, вы скажете, что интеллектуальные нагрузки укрепляют мозг, как физические нагрузки укрепляют мышцы.

Сергей Савельев: Да ведь и с мышцами ничего такого не происходит. Не укрепляются они от физической нагрузки, а разрушаются. Вы сколько хотите прожить-то? Если вы хотите прожить сильным красивым физкультурником лет до пятидесяти, то, конечно, укрепляйте свои мышцы. Но любая мышца может сократиться один миллиард раз, а потом она умрет. Любая перенагрузка — это смерть. Это касается и мышц, и мозга. Смертность у профессиональных спортсменов в десять раз выше, чем у обычных людей. Причем от тяжелых заболеваний. Спорт — это не полезно.

А слабая нагрузка на мозг — это полезно?

Сергей Савельев: О, это мечта любого государя.

Разве мозговая пассивность не ведет к умственной деградации?

Сергей Савельев: Мир наполнен мистическими историями про мозг, но суть-то проста: мозг не хочет работать, потому что его работа требует энергетических затрат. В этом причина нашей праздности, лени и желания украсть, а не заработать.

Никогда не объяснишь, почему один видит то, чего не видит другой

Есть люди, обладающие феноменальными способностями. Например, умением за несколько секунд перемножить в уме два четырехзначных числа. Этому есть научное объяснение?

Сергей Савельев: Надо учиться в физико-математической школе, чтобы овладеть таким умением. Это несложно, есть хорошо известные приемы. Ну и кроме того, надо быть ограниченным во многих других областях, чтобы сосредоточенно демонстрировать такие фокусы. Ничего творческого или тем более гениального здесь нет. Истории известны люди, которые замечательно умножали цифры, особенно когда речь шла об их собственных деньгах. Но, к сожалению, эти люди ничего не произвели, кроме таких расчетов.

В человеческом мозге есть отделы, отвечающие за ту или иную одаренность, например, за музыкальную или шахматную?

Сергей Савельев: Конечно, есть. Вся поверхность мозга занята областями, которые структурно очень хорошо выявляются. Можно посмотреть на гистологические срезы. На этих гистологических срезах толщиной в несколько микрон, если порезать человеческий мозг, существуют поля и видны их границы. Каждое поле функционально приспособлено к той или иной функции. Скажем, к зрению, слуху, движению. И мозг состоит из таких полей. И он индивидуально изменчив. То есть каждое поле у разных людей разное. У одного человека, к примеру, у хорошего фотографа, оно в «зрительной» области может быть в три раза больше, чем у любого другого. А это миллиарды нейронов, миллиарды связей. Никогда не объяснишь, почему один видит то, чего не видит другой. То же самое и у музыканта или ученого. Наши индивидуальные возможности определены комбинацией этих полей, имеющих разные размеры. У кого какое-то поле большое, у того та или иная одаренность явственно выражена. А у кого некое поле маленькое, тому свои способности, допустим, к математике, уж извините, ничем не нарастить. Словом, наше поведение детерминировано размером полей коры мозга, а также подкорковых структур, которые отвечают за каждую функцию. Например, за музыкальную. Чтобы просто слышать, нужно иметь два десятка структур. Вероятность, что у одного человека все эти структуры будут достаточно большие, прямо скажем, невелика. Поэтому выдающихся музыкантов мало, а имитаторов полным-полно.

Разум — это абстрактное понятие

Как соотносятся между собой мозг и разум?

Сергей Савельев: Разум — это абстрактное понятие. То, что червь осознанно ползет от раствора соли к раствору еды, — это разум? С точки зрения психологов — да. Но физиология абстрактными понятиями не оперирует. Гениальность — да, есть такое понятие в физиологии. Уникальная комбинация размера структур мозга позволяет какому-то человеку писать гениальную музыку. А другой никогда гениальную музыку не напишет, потому что у него нет соответствующей комбинации структур. Мозг — это структурно детерминированное устройство, которое определяет индивидуальность и неповторимость каждого человека. По этой причине все люди разные. И эти способности не наследуются. На фоне талантливого родителя ребеночек может выглядеть полным бездарем. Что чаще всего и бывает.

Можно ли сказать, что разум является посредником между мозгом и телом?

Сергей Савельев: Нет. Разум вообще понятие не научное. В чем разум? Тыкать пальцем в клавиатуру компьютера? Нажимать на кнопки телефона? Считать до десяти?

Тем не менее есть понятие «разумные существа».

Сергей Савельев: Я не занимаюсь философией.

В любом случае разум — это физиологическое понятие.

Сергей Савельев: Для меня такого понятия не существует по той простой причине, что у него размыты границы. Разумом обладают все животные, у которых есть нервная система. И в этом смысле глупо утверждать, что человек — разумный, а остальные живые существа — неразумные. Человек является продуктом церебральной эволюции. Он может создавать то, чего не было в природе и обществе. Вот муравьи того, чего не было в обществе, создать не могут. И черви плоские, и даже обезьяны не могут создать того, чего не было в их сообществе. А человек может. Что является критерием человека? То, что он творчески создает нечто, до него в природе и обществе не созданное. И если мы договоримся, что разум — это способность создавать то, чего не было в природе и обществе, то такое понятие я принимаю. А если мы это не вводим, то получается размытое пустое определение, словоблудие для философов, основная задача которых объяснить, почему мы профукали свою жизнь так бездарно.

Европейцы прошли отрицательную эволюцию

Есть пределы развитию мозга?

Сергей Савельев: Те, кто задает такие вопросы, предполагают, что человеческий мозг законсервировался двести тысяч лет назад, и с тех пор эволюционных изменений не происходит.

А они есть?

Сергей Савельев: За двести тысяч лет, даже чуть меньше, примерно за сто тридцать пять тысяч, человеческий мозг уменьшился на двести пятьдесят граммов. Я имею в виду цивилизованную Европу. Потому что они отбирали конформистов и уничтожали творческих, самостоятельных людей.

Эволюция мозга была отрицательной?

Сергей Савельев: Для Европы — да. Европейцы прошли отрицательную эволюцию и высокую церебральную специализацию — многовековой искусственный отбор, очень жесткий, который уменьшил размер и массу их мозга в пользу конформизма и социальной адаптированности.

Разве конформизм и способность к социальной адаптации свойственны только европейцам?

Сергей Савельев: Да. Потому что они всегда очень тесно жили, и любой приказ какого-нибудь князя быстро доходил до всех. Смотришь, уже голову рубят крестьянину в соседней деревне… А в Африке это плохо действовало, и в России это плохо действовало, не получалось. Поэтому у нас полиморфизм сохранился больше, а у европейцев меньше. Чем больше полиморфизм, тем больше шансов для эволюционного прогресса.

Человеческий мозг работать не хочет, не любит и по возможности не будет никогда

Безграничные возможности мозга, если таковые имеются, несут в себе какие-то риски для человечества?

Сергей Савельев: Безграничных возможностей нет. Во-первых, есть ограничения энергетические. Во-вторых, человеческий мозг приспособлен для решения конкретных биологических задач и жестко сопротивляется любому нецелевому использованию. Поэтому он работать не хочет, не любит и по возможности не будет никогда.

Значит, лень имеет физиологическое обоснование?

Сергей Савельев: Конечно. Когда вы ленитесь и ничего не делаете, мозг потребляет девять процентов энергии. А когда начинаете думать — до двадцати пяти. И это катастрофа. Потому что когда вы ленитесь, у вас эндорфины, эти внутренние наркотики, выбрасываются в мозг и в результате вы мало того что бездельничайте, вы еще и кайф ловите. А когда вы, не дай бог, начинаете трудиться, мозг придумывает миллион способов, чтобы вас от этого отвадить. В итоге организм сопротивляется и, предвидя энергозатраты, просто криком кричит: «А что я буду делать завтра?! Где гарантия, что колбаса в холодильнике снова появится?!» То есть вы сопротивляетесь любому труду как нормальная обезьяна. И это вполне естественно.

Можно заставить работать ленивый мозг?

Сергей Савельев: Можно.

Как?

Сергей Савельев: Когда вас поставят в стрессовую ситуацию, требующую напряжения умственных сил. Но при первой возможности мозг будет вас обманывать. Даже мозг гения, который приспособлен для творчества, будет стараться увильнуть от работы. Гению проще имитировать свою гениальность, чем что-то создавать. Именно поэтому у гениев на двадцать работ лишь одна гениальная, остальное — подделки. Обезьянья порода неисправима, все время приходится прятать хвост.

Гениальность не надо искать у политиков

Мозг гения физически отличается от мозга обычного человека?

Сергей Савельев: Да, мозг гения весит больше. В свое время в России был создан Институт мозга, там изучали в том числе мозг Ленина, сравнивали его с мозгом Маяковского, других выдающихся людей. Оказалось, что у Ленина мозг был маленького размера и весил 1330 граммов. У Сталина примерно столько же. Что было, как теперь можно смело сказать, вполне ожидаемо. Вообще гениальность не надо искать у политиков. У нас есть биологическая инстинктивная форма поведения, называемая доминантностью. Свойственная политикам гипердоминантность, означающая стремление властвовать, управлять людьми и ходом истории, она является биологически обусловленной. А гениальность — это другое. Это способность к необычному. Стать гипердоминантом может любой бабуин. Поэтому в мозге Ленина ничего особенного не нашли, там очень посредственные параметры. Просто эта биологическая инстинктивная форма поведения — доминантность — она у него была гипертрофирована.

Мозг работает, даже когда мы спим

Это правда, что человеческий мозг используется не более чем на пять процентов?

Сергей Савельев: У того, кто так считает, он используется, видимо, на два. Это полная чушь насчет пяти процентов. Мозг работает весь. Это как оперативная память в компьютере: выключили — и все стерлось. Поэтому через шесть минут после отключения человека от кислорода и продуктов питания мозг начинает необратимо терять память и умирать. Он потребляет десять процентов всей энергии организма, даже когда мы спим. Именно из-за того что он всегда и весь работает.

Интеллектуальная нагрузка — это профилактика старения

Что такое старение мозга? От чего начинается старческая деменция?

Сергей Савельев: Старение мозга — это в первую очередь гибель нейронов. Сами нейроны уморить очень сложно. Но их количество исчерпаемо. Причем нейроны у человека начинают гибнуть еще в утробе матери. После пятидесяти лет они уже активно погибают, и за каждые последующие десять лет наш мозг теряет по тридцать граммов нейронов. Этот процесс продолжается до глубокой старости. И если головой не думать, не заставлять сосуды кровоснабжаться и кровоснабжать нейроны, то к восьмидесяти годам мозг может полегчать на 100 граммов, а то и больше. У людей, которые мозгами вообще не пользуются, такого рода ослабление идет еще быстрее. Интеллектуальные люди дольше сохраняют умственную потенцию.

Значит, интеллектуальная нагрузка необходима мозгу?

Сергей Савельев: Абсолютно. Это профилактика старения. Но кроссвордами и просмотрами телепрограммы «Что? Где? Когда?» старение мозга не замедлишь. Чтобы его замедлить, надо всякий раз решать проблему, которая раньше перед тобой не стояла. Игрой в шахматы можно только ускорить маразм, а не остановить его. Потому что шахматы — не столь уж интеллектуальное занятие. Это просто комбинаторика. К сожалению, многие путают творчество и комбинаторику. Комбинаторика — это когда из трех бумажек делают четвертую, а мозг при этом сачкует.

Обещает ли нам эволюция умственный прогресс?

Сергей Савельев: Нет, не обещает. Перспективы печальны: уменьшение размеров мозга из-за тотального конформизма и постоянной адаптации к среде, экспорт своей индивидуальности и способностей государству в обмен на экономию энергии. Когда мы договариваемся с государством или религией, мы им дарим свою творческую, интеллектуальную свободу. А они, в свою очередь, гарантируют нам пищу и размножение. Так что дальше все будет хуже и хуже. И если эта тенденция сохранится, то человеческий мозг может уменьшиться еще граммов на двести пятьдесят.

Выходит, эволюция идет в обратном направлении? Человечество не умнеет, а глупеет?

Сергей Савельев: Увы, это так.

Визитная карточка

Фото: Александр Корольков / РГ

Сергей Савельев — палеоневролог, доктор биологических наук, заведующий лабораторией развития нервной системы Института морфологии человека РАН. Родился в Москве, окончил биолого-химический факультет МГЗПИ им. Ленина, работал в Институте мозга АМН СССР, с 1984 года в НИИ морфологии человека РАМН. Более 30 лет занимается исследованиями в области морфологии и эволюции мозга. Автор более 10 монографий, 100 научных статей и первого в мире Стереоскопического атласа мозга человека. Много лет изучает эмбриональные патологии нервной системы и разрабатывает методы их диагностики. Является автором идеи церебрального сортинга — способа анализа индивидуальных человеческих способностей по структурам головного мозга посредством разработки и применения томографа высокого разрешения.

Фотограф, член Творческого союза художников России, награжден бронзовой, серебряной и золотой медалями ТСХ России.

Утро вечера мудрёнее. Что думают российские сомнологи о природе и функции сна

Механизмы сна и бодрствования интересовали человека с глубокой древности, но их изучение ограничивалось, как правило, простым наблюдением. В 1729 году французский ученый Жан-Жак Дорту де Меран обнаружил 24-часовой цикл закрывания и открывания листьев у растения, что можно считать первым исследованием циркадных ритмов, управляемых внутренними биологическими часами. В XIX веке зародилась экспериментальная сомнология, одним из пионеров которой была российский физиолог Мария Манасеина, проводившая опыты с щенками по депривации сна. Но методика, дающая наиболее полные сведения о состоянии спящего человека — полисомнографическое исследование, появилась только в середине XX века.

В 1953 году произошло важное открытие не только для сомнологии, но и для нейронаук в целом: американские физиологи Натаниэль Клейтман и Юджин Асерински обнаружили, что сон человека — это не монотонное состояние, противоположное бодрствованию, а чередование двух разных состояний.

— При этом единой терминологии нет. Каждое профессиональное сообщество использует свои диалекты. В России еще со времен СССР принято разделение на медленный (медленноволновой) и быстрый (быстроволновой) сон. Эти состояния отличаются друг от друга глубинными механизмами столь же сильно, как и каждое из них от бодрствования, — говорит Владимир Ковальзон, председатель правления Национального сомнологического общества, главный научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН.

Один из определяющих критериев разделения сна на быстро- и медленноволновой — разная частота волн электрической активности головного мозга, которая регистрируется в виде электроэнцефалограмм (ЭЭГ). В то же время в США принято быстрый сон называть REM-sleep (от англ. rapid eye movement sleep — сон с быстрыми движениями глаз), а медленный — non-REM (non-rapid eye movement sleep, т.е. сон без быстрых движений глаз), что указывает на еще один определяющий признак фаз сна: при быстром сне глаза человека под закрытыми веками быстро двигаются, а при медленном — медленно или вовсе остаются неподвижными.

Как меняется ЭЭГ при переходе от медленноволнового к быстроволновому сну. Источник: Svetulia111 / youtube

Наконец, по словам Ковальзона, третий параметр, нужный для определения фазы сна, — это тонус скелетных мышц. Во время быстрого сна мышцы расслаблены полностью, а во время медленного — частично.

—  Все эти характеристики (напряжение мышц, движение глаз и ЭЭГ) претерпевают динамику с периодом полтора часа. Причем первая половина ночи отличается от второй, — говорит Ковальзон. — Вторая половина ночи — это в основном быстрый сон со сновидениями. Поэтому сны мы видим чаще всего под утро. Так как во время быстрого сна активирована область миндалины, ответственной за переживание эмоций, сновидения очень эмоционально выражены. Образы, которые мы видим в снах, извлекаются из памяти, но обратно в нее не возвращаются, так как подавлены ответственные за запоминание области поясной коры. Поэтому мы не помним сны.

Области мозга, ответственные за быстрый сон, одновременно отвечают за мощное торможение спинного мозга — так возникает состояние сонного паралича, который, видимо, нужен, чтобы люди и животные не могли «изобразить» то, что им снится, считает ученый. При этом заблокированы сенсорные системы: человек в быстром сне ничего извне не воспринимает, несмотря на мощную активацию мозга.

Как правило, первая половина ночи — это время медленного сна. В него мы погружаемся, когда засыпаем. Его механизмы тоже не так просты.

В 90-е годы XX века обнаружилось, что специальная область гипоталамуса занимается тем, что подтормаживает «центры бодрствования» в мозге, представляющие собой особые скопления нейронов в разных его частях, — таким образом происходит постепенное погружение в медленный сон.

А в последние годы вообще выяснилось, что в мозге есть еще и второй центр медленного сна, говорит Ковальзон.

— В итоге оказалось, что система перевода нашего мозга из бодрого состояния в состояние медленного сна, пожалуй, не менее сложна, чем система поддержания бодрствования, — подытоживает ученый.

При этом сон человека — консолидированный. Это значит, что спать нам надо непрерывно, и, поскольку мы дневные животные, непрерывно спать надо именно ночью, а не непонятно когда. Поэтому к вызывающему интерес биохакеров полифазному сну (когда спят не один раз в сутки, а много раз, но короткими периодами) Ковальзон относится крайне скептически.

Это лучший способ разрушить свой организм, говорит ученый. Ведь ночной сон имеет циклы в полтора часа, так что, если вы спите ночью урывками по 20 или 30 минут, вы не выспитесь. К тому же вечерний сон не похож на утренний, то есть вы никак не сэкономите — нужно обязательно «досыпать» норму.

При этом давно замечено, что в течение дня у многих людей наступает по крайней мере два периода сонливости. Одним из способов преодолеть эту сонливость, по мнению ученого, можно считать дневной сон, практикуемый в некоторых культурах, — сиесту. При этом сонливость взрослых совпадает по времени с периодами сна у маленьких детей. Владимир Ковальзон считает, что это нормально и для многих людей полезно вздремнуть днем, и многие крупные компании даже организуют для своих сотрудников комнаты отдыха, где это можно сделать. Возможно, такая дневная сонливость — отражение режима сна наших предков, которые имели привычку делать перерыв на сон в течение дня.

Поль Гоген, «Сиеста»

Существует и другой взгляд на режим сна: некоторые историки считают, что европейцы доиндустриальной эпохи спали дольше и при этом разбивали сон на две части, но не на ночную и дневную, а на две ночных: ложились спать сразу после захода солнца, после полуночи бодрствовали какое-то время, а затем засыпали до рассвета.

Таким образом, по словам Владимира Ковальзона, сегодня сомнологам известны как минимум четыре разных специфических «сомнологических» механизма: бодрствование, медленный сон, быстрый сон и биологические часы. Каждый имеет свою анатомию, физиологию, биохимию, эволюционное происхождение — их можно рассматривать, до некоторой степени, как независимые «блоки» центральной нервной системы, которые друг с другом взаимодействуют.

Как появился сон

— Сон это не анатомический признак, который можно проследить на ископаемых. Сделать это можно, только сравнивая более древние виды животных и эволюционно более молодые. Парадокс в том, что быстрый сон по всем характеристикам очень древнее состояние: оно запускается в древних структурах мозга, терморегуляция на это время исчезает — если с человека утром стянуть одеяло, температура его тела будет падать, пока не достигнет окружающей или пока ему не станет холодно и он не проснется, — говорит Кольвазон.

Но если так, быстрый сон должен обнаруживаться у рептилий и беспозвоночных — более «архаичных» животных, чем млекопитающие и птицы. Но это не так: сон крокодила или, например, осьминога монотонен, в нем нет периодичности, как у человека. А вот у примитивных млекопитающих вроде опоссумов или утконосов обе фазы сна уже есть.

Спящие крокодилы на крокодиловой ферме в Таиланде. Фото: think4photop / Фотодом / Shutterstock

При этом предшественником медленного сна можно назвать состояние покоя у более примитивных организмов: рыбок данио-рерио, дрозофил и круглых червей C. elegans. В состоянии покоя у них активируются гены, гомологи которых есть у человека, и активируются те именно в состоянии медленного сна. То есть он существует исторически дольше, чем быстрый сон, а тот, в свою очередь, должен был появиться в какой-то момент эволюции, и по многим признакам — у холоднокровных.

— Чтобы разрешить этот парадокс, я предположил, что быстрый сон произошел не из состояния покоя, а из некоторого активного состояния наших холоднокровных предков, — рассказывает Ковальзон. — То есть активность холоднокровных или ее часть превратилась в быстрый сон теплокровных. А покой превратился у теплокровных в медленный сон. И чтобы мы во время быстрого сна не двигались и не «изображали» то, что нам снится, в головном мозге есть специальная система, которая выключает двигательные нейроны спинного мозга, и человек во время сновидения находится в стадии паралича.

Одним из признаков архаичности быстрого сна, по словам ученого, считается его преобладание на ранних ступенях жизни: младенцы большую часть первых недель жизни спят так называемым активированным сном — предшественником быстрого сна взрослых.

— Активированный сон отличается от быстрого тем, что у младенцев электрическая активность мозга почти не отличается в разных состояниях: мозг еще не созрел, поэтому активированный сон определяют по движениям глаз, подергиваниям, ослаблению тонуса мышц. Но постепенно активированный сон младенца превращается в быстрый сон взрослого человека, а не во что-то другое, — говорит сомнолог.

Фото: FamVeld / Фотодом / Shutterstock

Он считает, что активированный сон нужен для дальнейшего формирования мозговой ткани. Мозг для правильного формирования своих систем: зрительной, слуховой и других — нуждается в большом потоке информации. Но во внутриутробный и ранний постнатальный периоды развития ребенка достаточного объема внешних сигналов для этого не хватает.

— Наши младенцы рождаются по крайней мере зрячими и начинают слышать практически сразу, а у собак и кошек, например, детеныши вообще рождаются слепыми, — поясняет Кольвазон. — Поэтому во время активированного сна происходит эндогенная стимуляция мозга, она как бы заменяет нехватку внешней стимуляции. Эта гипотеза выдвинута еще в 1966 году, и, хотя прямого подтверждения пока не получала, косвенных данных в ее пользу много.

Юрий Пастухов, главный научный сотрудник института эволюционной физиологии и биохимии им. Сеченова РАН, обращает внимание на другой важный признак быстрого сна — он более выражен у животных, незрелых при рождении (например, кошек, крыс, собак), имеющих в начале жизни пониженную скорость основного метаболизма и уровень энерготрат.

— Морская свинка зрелорождающаяся — посмотрите, как мало у нее быстрого сна, — говорит Пастухов. — И как во много раз больше его у крысы и кошки, особенно в первый период после рождения. По-видимому, в это время большинство аксонов у незрелорождающихся не достигает своих мишеней и процессы синаптогенеза (зарождения и развития связей между нервными клетками мозга — прим. «Чердака») остаются незавершенными. Частые и длительные эпизоды парадоксального сна в результате могут обеспечивать эндогенную активацию нервной системы, мозга [необходимых для «дозревания» мозга детеныша], — говорит Пастухов.

Регуляция сна

Механизм, который постепенно погружает нас в сон каждую ночь, поддерживает в этом состоянии какое-то время, а затем будит, регулируется сразу несколькими системами мозга. Самая актуальная на сегодняшний день модель регуляции — двухкомпонентная: в ней есть т.н. гомеостатический фактор, фактор S, и околосуточный, или циркадианный, фактор C.

—  Нарастание бодрствования — это нарастание гомеостатического фактора. Неизвестно, что за ним кроется, но его индикатор — так называемый дельта-индекс электрической активности мозга, — объясняет Владимир Ковальзон. — Он работает как своего рода песочные часы, которые два раза в сутки переворачиваются внутри нас. Этот процесс ощущается как постепенное нарастание сонливости в ходе бодрствования. Он минимален в момент пробуждения и максимален перед самым засыпанием. Циркадианный фактор — это «часы со стрелкой», которая совершает полный оборот чуть больше, чем за 24 часа.

— Взаимодействие этих факторов, их сумма определяют наше состояние в каждый момент времени. Даже если вы не спали в положенное время, но циркадианный фактор показывает, что вы бодры, вы будете бодры — вы как бы забыли, что не спали. Но в следующий период через несколько часов, когда эти факторы совпадут по фазе, у вас будет неудержимое засыпание, вы будете спать в транспорте и вообще где угодно. То есть для сна и бодрствования надо, чтобы эти два фактора — гомеостатический и циркадианный — находились в определенном соотношении. Сон начинается, когда их сумма или разность достигает некоторого порога, и прекращается, когда она уменьшается до нуля, — говорит Ковальзон.

Недавно ученые открыли и третий, ультрадианный фактор, связанный с повышением и понижением уровня определенных гормонов в крови.

Схема: Анатолий Лапушко / Chrdk.

— Этот фактор связан с полуторачасовым ритмом ночного сна, который в бодрствование часто исчезает. Его не у всех людей удается выявить. Но у некоторых он очень выражен днем и определяет периодическую полуторачасовую смену голода, жажды и других факторов, — говорит Ковальзон. — 45-минутный академический час — это полупериод этого полуторачасового ритма. Еще в давние времена установлено, что концентрация внимания обучающегося через 45 минут снижается: внимание рассеивается и человек начинает клевать носом. Поэтому нужно устраивать перерыв между лекциями, человек бодрится — и ритм перезапускается.

Координируются все эти сложные процессы в гипоталамусе. На его дорсомедиальное ядро, объясняет ученый, стекаются самые разные импульсы, проходят там обработку, и на выход подается определенный сигнал. Здесь находятся особые группы нейронов, супрахизмальные ядра, которые совместно с эпифизом, вырабатывающим «гормон тьмы» мелатонин, регулируют работу биологических часов. Эти часы, однако, работают совместно только с гомеостатическим фактором медленного сна, а быстрым сном, видимо, управляют другие механизмы.

— Понятно, что, чтобы головной мозг из бодрствования не сразу в кому провалился, а перешел в физиологически здоровый медленный сон, должны быть такие механизмы, которые плавно выключают бодрствование и так же плавно переводят нас в состояние сна, — продолжает Ковальзон. — Ведь в дикой природе внезапное включение сна было бы чревато самыми тяжелыми последствиями. Должна быть возможность у животного найти себе укрытие, а не «бежал-бежал и свалился спать».

Для этого эволюция выработала специальный центр, который находится недалеко от парабрахиального ядра мозга. Он занимается тем, что в определенное время начинает тормозить активирующие нейронные процессы и, таким образом, занимается нашим переходом от бодрствования к медленному сну.

— И таких механизмов найдено уже несколько на разных уровнях мозговой оси, и все они заняты тем, что плавно и координированно выключают центр бодрствования в мозге. Это позволяет человеку медленно войти в медленный сон и поддерживать это состояние на определенном уровне, — говорит ученый.

Зачем нужен сон

И здесь мы наконец подбираемся к главному вопросу. Зачем нам такая сложная система регуляции сна с разными факторами, со множеством нервных центров и переключателей? Зачем нужен сон медленный и сон быстрый? Почему ни мы, ни другие живые существа не могут не спать? Ответ неутешительный: ученые до сих пор точно не знают.

Казалось бы, почему бы просто не сказать, что сон нужен, чтобы тело отдохнуло? Ученые долгое время придерживались этой гипотезы, но за последнюю четверть XX века накопилось много данных, ей противоречащих: оказалось, например, что морские котики 2/3 своего пребывания на суше лежат с закрытыми глазами, но спят только половину этого времени. Дельфины во время сна не прекращают физической активности. В то же время наблюдения обездвиженных ниже шеи больных показали, что сон у них сохранялся, хотя и потребности в соматическом отдыхе, казалось бы, у них нет. Это значит, что сон не тождественен физическому покою, а отсутствие физической нагрузки не отменяет необходимости сна.

Фото: Mix and Match Studio / Фотодом / Shutterstock

Второй очевидный ответ: сон нужен самому мозгу. Существует подтвержденная несколькими экспериментами гипотеза, согласно которой сон спасает нейроны от перегрузки, ослабляя их связи между собой, и помогает полученной за день информации «разложиться по полочкам».

Совсем недавно ученые открыли в мозге так называемую глимфатическую систему, которая занимается выведением из мозга вредных метаболитов, то есть его очищением. Интенсивнее всего оно происходит именно ночью, во время временного сна, и ученые полушутя называют эту гипотезу «вантузной».

Уже накоплено много данных о том, какие процессы происходят в мозге во время сна. Остается непонятным главное — почему все эти процессы не могут происходить во время бодрствования.

Одним из первых ученых, выявивших жизненную необходимость сна для организма, была российский физиолог Мария Манасеина. Она задалась вопросом: что будет, если убрать сон из жизни животного?

Мария Манасеина

— Манасеина не давала спать щенкам, и через пять-шесть дней все они дружно умирали. А если таким же щенкам не давали есть, но давали спать, они жили по 25 дней. Стало ясно, что сон нужен для обеспечения жизнедеятельности организма, — говорит главный научный сотрудник лаборатории передачи информации в сенсорных системах Института проблем передачи информации РАН Иван Пигарев. — Но этот ясный ответ входил в противоречие со страшным предрассудком, которого тогда придерживались все исследователи сна, — априорной уверенности в том, что сон нужен прежде всего для мозга. И идея о том, что сон нужен для обеспечения жизнедеятельности организма, была очень быстро забыта.

Позже эксперименты повторяли на крысах, и результат был налицо: расстройство желудочно-кишечного тракта, язвы желудка и кишечника, выпадение шерсти, язвы на коже и наконец смерть.

— Но единственный орган, который внешне не давал никаких отклонений от нормы, был мозг, — продолжает Иван Пигарев. — Он у животных, которые погибли от депривации сна, был такой же, как у свежей здоровой крыски. В этом главный парадокс сна: наиболее яркие изменения при переходе от бодрствования ко сну наблюдаются в работе коры головного мозга. Но драматические последствия лишения сна проявляются прежде всего в висцеральной сфере (имеется в виду, относящейся к внутренним органам — прим. «Чердака»). Эксперименты XX века делались на бодрствующих животных. Когда у них исследовали топографию поверхности коры, было показано, что в бодрствовании нет «представительства» висцеральных органов, поэтому непонятно, чем занимаются нейроны коры во время сна. Ведь в это время они не отдыхают, а работают, и часто еще интенсивнее, чем днем, но поступление информации из внешнего мира перекрыто, и ничто в кору не поступает.

По мнению Пигарева, ученые до сих пор не в состоянии связать эти явления одной экспериментально проверяемой гипотезой. Он же предположил, что ночью мозг переключается с восприятия внешнего мира на анализ внутреннего состояния организма, проводит своего рода «перекличку» органов и занимается их починкой.

 — Это оказалось очень просто объяснить, когда в наш мир вошли компьютеры, — говорит Пигарев. — Компьютер построен на универсальных процессорах, которые решают информационные задачи и совершенно не знают, что они решают: в них приходит информация, они ее обрабатывают и выдают результат. Так, может быть, кора мозга это вовсе не констелляция специализированных зон для зрения, слуха, соматической чувствительности, а просто процессор, который в бодрствовании получает сигналы из внешнего мира и обрабатывает их для обеспечения поведения в окружающей среде? А во время сна отключается от внешнего мира и начинает получать информацию от всех внутренних органов, чтобы делать диагностику состояния. И если в этих органах наблюдаются отклонения от нормальной работы, мозг просто ремонтирует их. И тогда, если не давать животному спать, диагностика не будет проведена и животное неминуемо погибнет через несколько дней, потому что во всех его органах накопятся отклонения, несовместимые с жизнью.

Идею в лаборатории Пигарева проверили на кошках: у них фиксировали в зрительной коре один из нейронов, отвечающих на зрительную стимуляцию, а в желудок или кишечник вкалывали стимулирующие электроды. Если у такой кошки во время бодрствования провести рукой перед носом, зрительный нейрон ответит своей обычной активностью. Но вот кошка уснула, а электрод остался на месте. Если на него теперь подать в кишечник одиночный электрический щелчок, то зрительный нейрон, который до этого фиксировал движение перед носом кошки, снова активизируется — теперь и в ответ на стимуляцию кишечника. Такие же эффекты удалось обнаружить и на обезьянах.

Фото предоставлено Иваном Пигаревым

— Потом мы работали с перистальтической активностью желудка и увидели, что отдельные нейроны зрительной коры оказываются избирательными к определенным типам перистальтики кишечника. Во время сна одни реагируют на один тип перистальтических сокращений, другие на другой, — рассказывает Пигарев.

Вспомним, что активность мозга во время сна записывается на ЭЭГ в виде волн. Пигарев считает, что это не что иное, как интерференция периодических сигналов, идущих в мозг от внутренних органов, имеющих внутреннюю ритмичность.

— Мы этого не ощущаем и не знаем. Мы это долго игнорировали, потому что это не дано нам в ощущениях, — говорит Пигарев.

По мнению ученого, в разных частях мозга есть сложная система специальных нейронных центров, которые выполняют функцию переключателей — стоят на путях связи и в определенные моменты при переходе от сна к бодрствованию открывают и закрывают проведение сигналов по одному или другому пути. Но что это за сигналы, как они выглядят и что обозначают — этого ученый пока сказать не может.

— Представьте, что какой-то переключатель немножко приоткрылся во время сна и информация от органов, пройдя обработку в коре, через этот приоткрытый переключатель чуть-чуть войдет в блок сознания. Или, допустим, переключатель — это всего лишь порог. Если пришел огромный сигнал от висцеральной системы, он перескочит через этот порог и опять же попадет в блок сознания. Тогда мы получили сновидение, — поясняет Пигарев.

Теми же настройками «нейронных переключателей», по мнению ученого, можно объяснить сомнабулизм — хождение во сне.

Допустим, человек получает на кору мозга сигналы из внешнего мира, из коры сигналы на двигательную активность пошли, а в сознание — нет. Сознание, таким образом, оказывается отключенным, и люди начинают путешествовать, ничего не видя, не осознавая и не помня, поясняет ученый.

В рамках висцеральной теории Пигарева сон не делится на быстрый и медленный. Ученый считает, что функционально и идейно это один и тот же сон, отличия только в том, от каких внутренних органов приходит информация на анализ.

— Если эти внутренние органы имеют внутреннюю ритмичность, они интерферируют в медленные волны и анализируются в период медленного сна. А когда на анализ поступают сигналы, которые не имеют внутренней ритмичности, такие как печень, почки, репродуктивная система, мозг, эти органы обслуживаются в фазу быстрого сна, — утверждает Пигарев.

Будучи весьма оригинальной, теория «висцерального сна» разрабатывается только самим Иваном Пигаревым и его сотрудниками — больше в мире ни один научный коллектив не ведет исследований в рамках этой гипотезы и не поддерживает ее. По словам Владимира Ковальзона, эта гипотеза не учитывает множество данных других экспериментов, которые с ней не согласуются. Самый очевидный спорный момент: мозг и так контролирует работу внутренних органов, желез внутренней и внешней секреции, кровеносных и лимфатических сосудов — через вегетативную нервную систему, причем спокойно занимается этим днем. К тому же объяснить, как именно и какими сигналами мозг и органы обмениваются во время «починки», ученый тоже объяснить пока не может.

Свою попытку ответить на вопрос, что же такого особенного мозг делает во сне, чего бы он не мог делать при бодрствовании, сделал другой российский ученый — главный научный сотрудник лаборатории сравнительной термофизиологии Института эволюционной физиологии и биохимии им. Сеченова Юрий Пастухов.

Белки укладываются, но не спать

На большом экране поточной аудитории МГУ отображается слайд с текстом: «Парадоксальный сон: состояние с необычной феноменологией, неизвестными функциями и непонятным биологическим значением. Загадочными остаются эволюционное происхождение и молекулярные механизмы». Так свою лекцию анонсировал Пастухов.

Он выдвинул собственную гипотезу о функции парадоксального (так тоже называют быстрый, REM-сон) сна в организме. Она призвана объяснить то, почему некоторые гены в организме экспрессируются только в бодрствовании, а другие — только во время медленного сна.

— Например, гены, связанные с синтезом белка, и гены, связанные с обменом холестерина, очень важным для поддержания работы клеток, преимущественно экспрессируются в медленном сне, а митохондриальные гены, которые связаны с выработкой энергии, экспрессируются именно в бодрствование, — уточняет Пастухов.

В своей гипотезе он учел и такой важный признак медленного сна, как снижение интенсивности метаболизма и расхода энергии. В самой глубокой фазе — той, что связана с дельта-ритмом, наблюдается наиболее сильное снижение. По мнению Пастухова, это создает все условия для главной функции сна — повышения скорости синтеза важных для организма белков.

В пользу этой идеи говорят, например, данные о том, что повышение скорости синтеза белка положительно коррелирует с увеличением общего времени глубокого медленноволнового сна. И такие корреляции наблюдались в 35 различных структурах мозга подопытных животных.

Синтез белков — и во время медленного сна и вообще — ускоряет восстановительные процессы в организме. Мы состоим из белков, и «латаются» неполадки в нашем организме тоже белками. Но не все так просто, считает Пастухов: ускорение синтеза сопряжено с накоплением белков с неправильной укладкой.

Белки, из которых состоит наш организм, — это сложные длинные макромолекулы, свернутые в «клубки» (глобулы). Чтобы они правильно выполняли свои функции, важна не только их химическая формула, но и правильная укладка в глобулы. Неправильно свернутые белки, такие как прионы, сегодня считаются причиной тяжелейших нейродегенеративных заболеваний, ведущих к деменции. К сожалению, такие белки постоянно возникают в процессе нормального синтеза белков в организме.

По словам Пастухова, подобных белков может появляться до трети от всех, а при некоторых патологиях еще больше. Но у организма есть способ справиться с ними: для укладки обычных белков он использует особый класс белков — шапероны, и чем больше появляется белков с неправильной укладкой, тем больше вырабатывается шаперонов.

Молекулярная модель комплекса шаперонов. Изображение: P99am / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0

— Представьте, что вы сходили в баню и немножко перегрелись. К чему приводит перегрев? К сворачиванию белков, — объясняет Ирина Якимова, заведующая лабораторией сравнительной термофизиологии, в которой работает Пастухов. — Какая-то, самая неустойчивая часть свернется в неправильную конформацию. Это вызовет экспрессию генов белков теплового шока (класс белков, которые реагируют на клеточный шок; к ним относятся и уже упомянутые шапероны — прим. «Чердака»). Экспрессия — это быстрый процесс, а чтобы неправильно свернутые белки отремонтировались, эти белки должны насинтезироваться… Когда белков становится достаточное количество, через 6—10 часов у вас идет ремонт. Эти два процесса взаимосвязаны.

Таким образом, медленный сон нужен, чтобы синтезировать белки, а следующий за ним быстрый — чтобы правильно укладывать то, что было создано.

— А когда мы просыпаемся, все белки у нас уложены, все у нас в полном порядке. В бодрствовании нет такого мощного синтеза белков. Поэтому подопытные животные и погибают при лишении сна, раз много неправильных белков синтезировано, — поясняет Владимир Ковальзон.

По-видимому, дальнейшие успехи в понимании природы сна связаны с успехами всех нейронаук в целом: чем больше мы будем понимать устройство мозга в принципе, чем более ясными будут и отдельные процессы, происходящие в нем. Тем не менее эмпирических данных о работе мозга, в том числе и о механизмах сна, уже сегодня чрезвычайно много, так что, по мнению некоторых специалистов, отдельный ученый или даже исследовательский коллектив уже не в состоянии осмыслить их и увязать в одну непротиворечивую теорию. Возможно, прорыв в понимании логики происходящих в мозге процессов случится, когда когда ученые доверят их анализ искусственному интеллекту. Ему, по крайней мере, для обработки больших массивов данных на сон прерываться не нужно.

 Евгения Щербина

Диагностика – Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и неврологии им. В.М. Бехтерева

Компьютерная томография по сути является усовершенствованной разновидностью обычного рентгенологического исследования. У нее значительно больше возможностей, поэтому диагностика, проведенная с помощью такого метода, гораздо эффективнее и информативнее. Костная ткань отлично визуализируется и на обычных рентген-снимках, но для более детального изучения фрагмента кости нередко возникает необходимость задействовать и КТ. Так как КТ-сканирование способно показать любую область интереса в нужной проекции и под оптимальным углом, эта процедура бывает незаменима при диагностике сложных травм, повреждений и других нарушений, которые невозможно выявить посредством рентгена и физического осмотра.

Использование компьютерной томографии для исследования состояния костей, суставов и мягких тканей (связки, мышцы, хрящи) рационально в тех случаях, когда предполагаемое повреждение находится в затрудненном для других видов диагностики месте. К примеру, при переломах костей малого таза рентген-исследование оказывается малоэффективным и при этом становится причиной дополнительных болей. В отличие от этого метода КТ костей проводится в удобном для пациента положении, занимает немного времени и дает желаемые результаты. На основании томограммы можно судить о наличии переломов, трещин, смещений кости и других нарушений, которые детально визуализируются на четких черно-белых изображениях.

КТ КОСТЕЙ В САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ

Рентген-снимок в большинстве случаев показывает повреждения только с фронтальной и боковой стороны, скрывая тем самым важные особенности перелома, патологии развития или заболевания. Ситуация усугубляется еще и тем, что наложение других органов делает снимок размытым и затрудняет интерпретацию результатов. Чтобы получить точные данные и оперативно начать лечение, Институт имени В.М. Бехтерева рекомендует вам воспользоваться возможностями мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ). Этот передовой вид сканирования позволяет исследовать проблемную зону с любого ракурса. Рентгеновское излучение проходит сквозь ткани, делая «срезы» через каждые 0,5 мм, а компьютер на основании полученных с датчиков сигналов составляет отдельные изображения и реконструирует 2D- или 3D-изображение интересующей области.

Для компьютерной томографии нет труднодоступных мест, поэтому если вам назначили сканирование проксимальных суставных концов большеберцовых костей, КТ легко справится со своей задачей — дифференцировать поврежденные участки так, чтобы оценка состояния костных и мягких тканей была достоверной на 100%. Переломы костей таза, шейки бедра, костей ступней и кистей рук, подозрение на травматические повреждения позвоночника и черепа — все это является показанием для проведения компьютерной томографии костей.

В Институте имени В.М. Бехтерева КТ-исследования проходят на аппарате нового поколения — PHILIPS BRILLIANCE 64. Этот мультиспиральный сканер делает 64 «среза» за один оборот электронно-лучевой трубки, благодаря чему вся процедура длится лишь несколько минут. Лучевая нагрузка, которую получает организм за это время, лишь немного превышает стандартные показатели фоновой радиации, которой подвергаются жители Санкт-Петербурга. Компьютерная томография костей по праву может считаться безопасной для здоровья процедурой. В ходе сканирования пациент не испытывает боли или ощущения дискомфорта, а список противопоказаний для КТ ничтожно мал. Записываясь на КТ в Институт имени В.М. Бехтерева, вы выбираете информативную и безопасную диагностику на современном оборудовании.

ТОЧНОСТЬ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ КОСТЕЙ

Чтобы изучить особенности мелких анатомических образований, используют только компьютерную томографию. Этот чувствительный метод рентген-диагностики позволяет дифференцировать и исследовать ткани, плотность которых различается всего на 0,5-2%. В случае обычной рентгенографии данный показатель достигает целых 15-20%.

На основании результатов компьютерной томографии ваш врач сможет определить расположение костных образований и физиологических отверстий, а также установить их размер и симметричность. Эта информация необходима для выявления хронических и острых заболеваний костной системы, для диагностики системных и вторичных поражений, опухолей и травм различной степени тяжести. Так как КТ-снимки могут показать исследуемую зону в любой плоскости, признаки болезни без труда определяются на любой стадии ее развития. Кроме того, КТ костей дает возможность контролировать процесс образования костной мозоли без снятия гипсовой повязки. Благодаря этому, проведение исследования не несет в себе риска вторичного смещения отломков.

Компьютерную томографию костей и суставов проводят, как правило, без какой-либо подготовки со стороны пациента. Костная ткань, благодаря своей высокой плотности, оптимально визуализируется на «срезах». В редких случаях врач может настоять на внутривенном введении контрастного вещества, которое «подсветит» мягкие ткани, окружающие кость, и сделает явным наличие той или иной патологии. С помощью контраста можно диагностировать онкологическое заболевание или обнаружить проникновение метастазов от других органов в костную ткань. Кроме того, применение контрастного вещества показано в тех случаях, когда у пациента наблюдается воспалительный процесс или сосудистые нарушения, природу которых может определить только КТ.

КТ КОСТЕЙ ПОЗВОНОЧНИКА, ЧЕРЕПА, СУСТАВОВ

КТ-сканирование позвоночника проводится с различными целями:

  • определить взаиморасположение позвонков и межпозвонковых дисков;
  • установить размеры спинномозгового канала и обнаружить места его сужения;
  • выявить дегенеративно-дистрофические изменения в суставах, хрящевых соединениях, связочном аппарате;
  • обнаружить врожденные аномалии;
  • диагностировать последствия травм;
  • выявить наличие хрящевой или костной опухоли, а также метастазов в позвоночник.

Компьютерную томографию черепа назначают для исследования костей свода и основания черепа. По результатам этой процедуры врач сможет ознакомиться с характерными особенностями костей и оценить их симметричность, сделать выводы по поводу размеров и качества твердой мозговой оболочки, а также дать характеристику физиологическим отверстиям. Необходимость в проведении КТ суставов возникает в случае травматических повреждений, воспалительных процессов и дистрофических заболеваний суставов. Такая диагностика важна для определения не только размеров сустава и суставной щели, но и количества синовиальной жидкости, качества суставных поверхностей. При подозрении на скопление жидкости, гноя или крови в полости сустава КТ даст исчерпывающую информацию о проблеме.

Послойное сканирование исследуемой зоны позволяет восстановить трехмерную структуру кости или сустава. Если рентгенограмма или УЗИ сустава не показывают признаков поражения, но симптомы воспаления сохраняются, следует немедленно обратиться в Институт имени В.М. Бехтерева. В нашей клинике вам будет предоставлен большой объем диагностической информации, на основе которой можно построить эффективную схему лечения. На сегодняшний день мультиспиральная компьютерная томография костей и суставов — это лучшая диагностика любых повреждений соответствующих тканей.

Онлайн-запись на прием в нашу клинику ведется круглосуточно. Для дополнительной консультации позвоните нашим менеджерам!

Чтобы провести анализ костей, а также мягких тканей прилегающих к ним, в современной медицине применяют компьютерную томографию костей и суставов. Наш центр в Санкт-Петербурге предоставляет комплексное обследование и устанавливает причину беспокоящей проблемы. Мы используем компьютерный томограф PHILIPS BRILLIANCE 64.

ПОКАЗАНИЯ К КТ

  • Повреждение суставов и костей.
  • Инородное тело в суставах.
  • Патология развития.
  • Артрозы и артриты.
  • Остеомиелит.
  • Остеопороз.
  • Остеоартроз.
  • Опухоли и метастазы в хрящевой и костной ткани.
  • Подагра.
  • Миелома и множество других заболеваний костей.

Иногда томографию костей делают перед планирующимся хирургическим вмешательством или для контроля результатов ранее проведенной операции.

ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ К КТ

  • Самое строгое противопоказание к томографии костей и суставов – беременность.
  • Проводить компьютерную томографию несовершеннолетним до 14 лет не рекомендуется.
  • Сильные боли и гиперкинезы – тоже противопоказано КТ костей, так как пациенту с такими диагнозами трудно быть в неподвижном состоянии

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА

Компьютерная томография суставов не требует какой-либо предварительной подготовки. Для врача необходимо принести амбулаторную карту, а также все медицинские документы, касающиеся того заболевания, которое привело человека на компьютерную томографию.

Результаты КТ готовы через полтора часа или через сутки, это зависит от срочности самого исследования. Они представляют собой фотоснимки, их подробное описание и медицинское заключение специалиста. При желании пациента их могут выслать по адресу электронной почты. Наш центр в Санкт-Петербурге проводит диагностику на диагностической аппаратуре последнего поколения, которая гарантирует самое высокое качество полученных фотоснимков.

[ закрыть ]

Инсульт — неотложное состояние! | РОСТОВСКАЯ ОБЛАСТНАЯ КЛИНИЧЕСКАЯ БОЛЬНИЦА

Ежегодно на планете 16 миллионов людей поражается инсультом,
который может случиться в любом возрасте и в любое время.
И каждые шесть секунд в мире от инсульта кто-то умирает.

Жизнь человека, который подвергся атаке инсульта, зависит от того, насколько быстро он окажется в стационаре – порядка 80% больных становятся глубокими инвалидами только потому, что им вовремя не была оказана квалифицированная медицинская помощь! При возникновении первых симптомов инсульта или подозрении на него следует немедленно вызвать скорую помощь! У больного человека есть три, максимум шесть часов с момента проявления первых симптомов инсульта, пока в пострадавших участках головного мозга не наступили необратимые патологические изменения, поэтому так важно знать о нескольких простых признаках приступа.

Симптомы инсульта

Во-первых — попросите больного улыбнуться. В здоровом состоянии обе половины лица движутся и выглядят симметрично. При ударе с одной стороны будут заметны задержка движения, провисание щеки, угла рта, века.

Во-вторых — попросите больного поднять перед собой руки. Одна рука будет отставать от другой либо вообще не двигаться.

В-третьих — попросите больного повторить какую-нибудь фразу, например, скороговорку. Речь будет невнятной, повтор фразы неполным, в тяжелом случае больной вообще не сможет говорить.

Еще несколько симптомов:

  • изменение восприятия: человек не совсем понимает, где он, что происходит, что ему говорят;
  • нарушение зрения: двоение в глазах, снижение остроты зрения на один глаз или человек не видит части того, что попадает в поле зрения;
  • внезапная необъяснимая сильная головная боль, которая может сопровождаться тошнотой и рвотой;
  • сильнейшее головокружение, не позволяющее стоять или идти, нарушение координации;
  • нарушение сознания.

Доврачебная помощь

Это нужно сделать до приезда «Скорой»:

  • уложите больного, голова, плечи должны лежать на подушке, чтобы не было сгибания шеи и ухудшения кровотока по позвоночным артериям;
  • расстегните ворот, снимите стесняющую одежду, ремень, откройте форточку для поступления свежего воздуха;
  • удалите изо рта протезы;
  • при первых признаках рвоты необходимо повернуть больного на бок, при необходимости тщательно очистить рот от рвотных масс, чтобы они не попали в дыхательные пути;
  • если не прощупывается пульс и прекратилось дыхание, немедленно переходите к непрямому массажу сердца и искусственному дыханию «рот в рот».


Причиной ишемического инсульта
может стать закупорка сосуда тромбом
или атеросклеротической бляшкой,
поэтому крайне важно регулярно исследовать
кровь на холестирин и свертываемость.

Только в первые часы после инсульта можно частично или полностью восстановить ток крови в пораженном участке мозга и спасти клетки мозга. В связи с этим, если вы вынуждены самостоятельно доставлять больного в лечебное учреждение, важно обеспечить ему лежачее положение.

Что такое инсульт?

Ежегодно на планете 16 миллионов людей поражается инсультом, и каждые шесть секунд в мире кто-то умирает от инсульта, который может случиться в любом возрасте и в любое время.

При возникновении первых симптомов или даже просто подозрении на инсульт следует немедленно вызвать скорую помощь! Промедление с началом активного лечения значительно повышает риск потери трудоспособности и даже гибели.

Существует два типа инсульта: ишемический и геморрагический.

Ишемический инсульт возникает в результате прекращения кровоснабжения какого-либо участка головного мозга вследствие сужения или закупорки сосуда, по которому кровь поступает в мозг. Причиной закупорки может стать тромб или атеросклеротическая бляшка. Спазм мозгового сосуда, приводящий к инфаркту мозга, — явление редкое. Однако стоит серьезно опасаться так называемого небольшого инфаркта. При частых подъемах артериального давления — гипертонических кризах — могут развиваться изменения в стенках мелких сосудов, питающих глубокие структуры головного мозга, которые рано или поздно приводят к сужению, а часто и к закрытию этих сосудов.

Геморрагический инсульт встречается в четыре раза реже, чем ишемический. Он возникает в результате разрыва сосуда, и излившаяся кровь пропитывает часть мозга. Кровоизлияние в мозг чаще всего наблюдается у гипертоников на фоне повышения артериального давления — сосудистая стенка не выдерживает натиска и разрывается. Гораздо реже геморрагический инсульт развивается из-за разрыва аневризмы — как правило, врожденного мешотчатого выпячивания на стенке сосуда. Стенка такого выпячивания тоньше стенки самого сосуда и для ее разрыва часто достаточно небольшого подъема артериального давления в стрессовых ситуациях или физического напряжения.


В Региональном сосудистом центре Ростовской областной клинической больницы
разработаны несколько диагностических программ –
от базовой до развернутой.

Нужна срочная врачебная помощь!

Мозг управляет всем организмом человека. Определенные области мозга отвечают за движение рук, ног, речь и т.п. Поэтому последствия инсульта напрямую зависят от того, в какой части мозга произошла катастрофа. Размер очага или, как говорят врачи, его объем, определяет степень нарушения той или иной функции. Уменьшить влияние острого нарушения мозгового кровообращения поможет быстро и правильно начатое лечение, а также грамотная и успешная последующая реабилитация больного.

В больнице врач оценивает состояние, проводятся исследования, направленные на определение типа инсульта и объема поражения мозга. Лечение острой фазы инсульта начинается от первых минут до первых часов возникновения симптомов.

В первые 3-6 часов после возникновения первых симптомов инсульта – врачи называют их «терапевтическим окном» — медицинская помощь наиболее эффективна.

Целью лечения является восстановление мозгового кровотока и минимизация повреждения мозга.

Следующая часть лечения – это реабилитация и профилактика повторного инсульта.

Программа реабилитации играет огромную роль для восстановления здоровья и возвращения утраченных после перенесенного инсульта навыков и функций организма. 

Как защитить себя от инсульта?

Первое, что нужно сделать, — узнать о том, какие у вас есть факторы риска развития инсульта и насколько они выражены.


С помощью программы Рискометр инсульта,
ответив на 20 вопросов, вы в течение пяти минут
узнаете, насколько уязвимы для инсульта и что
надо предпринять для изменения ситуации.

В Региональном сосудистом центре Ростовской областной клинической больницы разработаны несколько диагностических программ – от базовой до развернутой. После первичной консультации специалисты Неврологического отделения для больных с острыми нарушениями мозгового кровообращения на основании осмотра предложат вам оптимальный вариант.

В зависимости от результатов обследования будет назначена либо профилактическая терапия или лечение, либо даны подробные рекомендации по коррекции образа жизни и последующему мониторингу состояния сердечно-сосудистой системы.

Интересный инструмент, для того чтобы сделать первый шаг по профилактике у себя развития инсульта, недавно появился в Рунете. В 2015 году в России стартовала программа мирового исследования инсульта с помощью специального приложения для мобильных устройств — Рискометр инсульта, одобренная специалистами ВОЗ, различными международными и национальными неврологическими организациями, в том числе Российской национальной ассоциацией по борьбе с инсультом.

С помощью этой программы, ответив на 20 вопросов, вы в течение пяти минут узнаете, насколько уязвимы для инсульта и что надо предпринять для изменения ситуации.

А если вы согласитесь принять участие в исследовании, то заинтересованные группы экспертов сосудистых центров во многих странах получат достоверную статистическую информацию по интересующим их регионам. Разработчики программы уверены, что это серьезно поможет в деле создания и продвижения грамотных социально-образовательных проектов, направленных прежде всего на профилактику, то есть недопущение развития инсульта.

Русскоязычная версия программы доступна в магазинах приложений App Store и Google Play в двух вариантах: бесплатном (Lite) и платном (Pro).

Основы работы с мозгом: Знай свой мозг

Запросить брошюру бесплатно по почте

Введение
Архитектура мозга
География мысли
Кора головного мозга
Внутренний мозг
Установление связей
Некоторые ключевые нейротрансмиттеры в действии
Неврологические расстройства
Национальный институт неврологических расстройств и инсульта


Мозг — самая сложная часть человеческого тела. Этот трехфунтовый орган является средоточием интеллекта, интерпретатором чувств, инициатором движения тела и регулятором поведения.Находящийся в своей костистой оболочке и омытый защитной жидкостью, мозг является источником всех качеств, которые определяют нашу человечность. Мозг — это жемчужина человеческого тела.

На протяжении веков ученые и философы были очарованы мозгом, но до недавнего времени они считали мозг почти непостижимым. Однако теперь мозг начинает раскрывать свои секреты. Ученые узнали о мозге больше за последние 10 лет, чем за все предыдущие столетия, благодаря ускоряющимся темпам исследований в неврологии и поведенческой науке и развитию новых исследовательских методов.В результате Конгресс назвал 90-е годы Десятилетием мозга. В авангарде исследований мозга и других элементов нервной системы находится Национальный институт неврологических расстройств и инсульта (NINDS), который проводит и поддерживает научные исследования в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Этот информационный бюллетень представляет собой базовое введение в человеческий мозг. Это может помочь вам понять, как работает здоровый мозг, как сохранить его здоровым и что происходит, когда мозг болен или дисфункционален.

Изображение 1



Мозг похож на комитет экспертов. Все части мозга работают вместе, но каждая часть имеет свои особые свойства. Мозг можно разделить на три основных блока: передний мозг, средний мозг и задний мозг.

Задний мозг включает верхнюю часть спинного мозга, ствол головного мозга и сморщенный шар ткани, называемый мозжечком (1). Задний мозг контролирует жизненно важные функции организма, такие как дыхание и частоту сердечных сокращений.Мозжечок координирует движения и участвует в заученных механических движениях. Когда вы играете на пианино или ударяете по теннисному мячу, вы активируете мозжечок. Самая верхняя часть ствола мозга — это средний мозг, который контролирует некоторые рефлекторные действия и является частью цепи, участвующей в контроле движений глаз и других произвольных движений. Передний мозг является самой большой и наиболее развитой частью человеческого мозга: он состоит в основном из головного мозга (2) и структур, скрытых под ним ( см. «Внутренний мозг» ).

Когда люди видят изображения головного мозга, они обычно замечают головной мозг. Головной мозг находится в верхней части мозга и является источником интеллектуальной деятельности. Он хранит ваши воспоминания, позволяет вам планировать, позволяет вам воображать и думать. Он позволяет узнавать друзей, читать книги и играть в игры.

Головной мозг разделен на две половины (полушария) глубокой трещиной. Несмотря на разделение, два полушария головного мозга сообщаются друг с другом через толстый тракт нервных волокон, который лежит в основании этой трещины.Хотя два полушария кажутся зеркальными отражениями друг друга, они разные. Например, способность формировать слова, по-видимому, в первую очередь принадлежит левому полушарию, в то время как правое полушарие, кажется, контролирует многие навыки абстрактного мышления.

По какой-то пока неизвестной причине почти все сигналы от мозга к телу и наоборот передаются по пути к мозгу и от него. Это означает, что правое полушарие головного мозга в первую очередь контролирует левую сторону тела, а левое полушарие в первую очередь контролирует правую сторону.Когда одна сторона мозга повреждена, поражается противоположная сторона тела. Например, инсульт в правом полушарии мозга может парализовать левую руку и ногу.

Передний мозг Средний мозг Задний мозг


Каждое полушарие головного мозга можно разделить на части или доли, каждая из которых выполняет разные функции.Чтобы понять каждую долю и ее особенности, мы совершим экскурсию по полушариям головного мозга, начиная с двух лобных долей (3), которые лежат непосредственно за лбом. Когда вы планируете расписание, представляете будущее или используете аргументированные аргументы, эти две доли выполняют большую часть работы. Один из способов, которым лобные доли, кажется, делают это, — действовать как краткосрочные хранилища, позволяя держать одну идею в памяти, пока другие идеи рассматриваются. В самой задней части каждой лобной доли находится моторная зона (4), которая помогает контролировать произвольные движения.Соседнее место на левой лобной доле, называемое зоной Брока (5), позволяет трансформировать мысли в слова.

Когда вы наслаждаетесь хорошей едой — вкусом, ароматом и консистенцией пищи — работают две части позади лобных долей, называемые теменными долями (6). Передние части этих долей, сразу за моторными областями, являются первичными сенсорными областями (7). Эти области получают информацию о температуре, вкусе, прикосновении и движении от остального тела.Чтение и арифметика также входят в репертуар каждой теменной доли.

Когда вы смотрите на слова и картинки на этой странице, две области в задней части мозга работают. Эти доли, называемые затылочными долями (8), обрабатывают изображения глаз и связывают эту информацию с изображениями, хранящимися в памяти. Повреждение затылочных долей может вызвать слепоту.

Последние доли в нашем туре по полушариям головного мозга — это височных долей (9), которые лежат перед визуальными областями и гнездятся под теменными и лобными долями.Любите ли вы симфонии или рок-музыку, ваш мозг реагирует на активность этих долей. В верхней части каждой височной доли находится зона, отвечающая за получение информации от ушей. Нижняя сторона каждой височной доли играет решающую роль в формировании и восстановлении воспоминаний, в том числе связанных с музыкой. Другие части этой доли, кажется, объединяют воспоминания и ощущения вкуса, звука, зрения и прикосновения.


Покрытие поверхности головного мозга и мозжечка представляет собой жизненно важный слой ткани толщиной со стопку двух или трех центов.Это называется кора, от латинского слова «кора». Большая часть фактической обработки информации в головном мозге происходит в коре головного мозга. Когда люди говорят о «сером веществе» в мозге, они имеют в виду эту тонкую кожуру. Кора головного мозга серая, потому что нервы в этой области не имеют изоляции, из-за которой большинство других частей мозга кажутся белыми. Складки в мозге увеличивают площадь его поверхности и, следовательно, увеличивают количество серого вещества и количество информации, которую можно обработать.


Глубоко внутри мозга, скрытые от глаз, лежат структуры, которые являются привратниками между спинным мозгом и полушариями головного мозга. Эти структуры не только определяют наше эмоциональное состояние, они также изменяют наше восприятие и реакцию в зависимости от этого состояния и позволяют нам инициировать движения, которые вы делаете, не задумываясь о них. Как и доли в полушариях головного мозга, описанные ниже структуры расположены парами: каждая дублируется в противоположной половине мозга.

Гипоталамус (10) размером с жемчужину управляет множеством важных функций. Он будит вас по утрам и дает заряд адреналина во время теста или собеседования. Гипоталамус также является важным эмоциональным центром, контролирующим молекулы, которые заставляют вас чувствовать себя возбужденным, злым или несчастным. Рядом с гипоталамусом находится таламус (11), главный центр обмена информацией, поступающей в спинной мозг и головной мозг и из него.

Арочный тракт нервных клеток ведет от гипоталамуса и таламуса к гиппокампу (12). Этот крошечный кусочек действует как индексатор памяти — отправляет воспоминания в соответствующую часть полушария головного мозга для длительного хранения и извлекает их при необходимости. Базальные ганглии (не показаны) представляют собой скопления нервных клеток, окружающих таламус. Они несут ответственность за инициирование и объединение движений. Болезнь Паркинсона, которая проявляется тремором, ригидностью и жесткой шаркающей походкой, представляет собой заболевание нервных клеток, ведущих в базальные ганглии.

Изображение 5


Мозг и остальная нервная система состоят из множества различных типов клеток, но основной функциональной единицей является клетка, называемая нейроном. Все ощущения, движения, мысли, воспоминания и чувства являются результатом сигналов, проходящих через нейроны. Нейроны состоят из трех частей. Тело клетки (13) содержит ядро, в котором производится большинство молекул, необходимых нейрону для выживания и функционирования. Дендриты (14) выходят из тела клетки, как ветви дерева, и принимают сообщения от других нервных клеток. Затем сигналы проходят от дендритов через тело клетки и могут распространяться от тела клетки вниз по аксону (15) к другому нейрону, мышечной клетке или клеткам в каком-либо другом органе. Нейрон обычно окружен множеством опорных клеток. Некоторые типы клеток обвиваются вокруг аксона, образуя изолирующую оболочку (16). Эта оболочка может включать жировую молекулу, называемую миелином, которая обеспечивает изоляцию аксона и помогает нервным сигналам проходить быстрее и дальше.Аксоны могут быть очень короткими, например, те, которые переносят сигналы от одной клетки коры к другой клетке, находящейся на расстоянии менее волоса. Или аксоны могут быть очень длинными, например, те, которые передают сообщения от головного мозга по всему спинному мозгу.

Изображение 6

Ученые многое узнали о нейронах, изучая синапс — место, где сигнал проходит от нейрона к другой клетке. Когда сигнал достигает конца аксона, он стимулирует высвобождение крошечных мешочков (17).Эти мешочки выделяют химические вещества, известные как нейротрансмиттеры (18), в синапс (19). Нейромедиаторы пересекают синапс и прикрепляются к рецепторам (20) на соседней клетке. Эти рецепторы могут изменять свойства принимающей клетки. Если принимающая клетка также является нейроном, сигнал может продолжить передачу в следующую клетку.

Изображение 7


Нейротрансмиттеры — это химические вещества, которые клетки мозга используют для общения друг с другом.Некоторые нейротрансмиттеры делают клетки более активными (называются возбуждающими ), в то время как другие блокируют или ослабляют активность клетки (называемые ингибиторами ).

Ацетилхолин является возбуждающим нейромедиатором, потому что он обычно делает клетки более возбудимыми. Он регулирует мышечные сокращения и заставляет железы вырабатывать гормоны. Болезнь Альцгеймера, которая изначально влияет на формирование памяти, связана с нехваткой ацетилхолина.

Глутамат — главный возбуждающий нейромедиатор.Слишком много глутамата может убить или повредить нейроны и было связано с расстройствами, включая болезнь Паркинсона, инсульт, судороги и повышенную чувствительность к боли.

ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) — ингибирующий нейромедиатор, который помогает контролировать мышечную активность и является важной частью зрительной системы. Лекарства, повышающие уровень ГАМК в головном мозге, используются для лечения эпилептических припадков и тремора у пациентов с болезнью Хантингтона.

Серотонин — нейромедиатор, сужающий кровеносные сосуды и вызывающий сон.Он также участвует в регулировании температуры. Низкий уровень серотонина может вызвать проблемы со сном и депрессию, а слишком высокий уровень серотонина может вызвать судороги.

Дофамин — тормозящий нейротрансмиттер, отвечающий за настроение и контроль сложных движений. Потеря активности дофамина в некоторых участках мозга приводит к ригидности мускулов при болезни Паркинсона. Многие лекарства, используемые для лечения поведенческих расстройств, работают, изменяя действие дофамина в головном мозге.


Мозг — один из самых трудолюбивых органов в организме.Когда мозг здоров, он функционирует быстро и автоматически. Но когда возникают проблемы, результаты могут быть катастрофическими. Около 100 миллионов американцев в какой-то момент своей жизни страдают от серьезных заболеваний мозга. NINDS поддерживает исследования более 600 неврологических заболеваний. Некоторые из основных типов расстройств включают: нейрогенетические заболевания (такие как болезнь Хантингтона и мышечная дистрофия), нарушения развития (например, церебральный паралич), дегенеративные заболевания взрослой жизни (такие как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера), метаболические заболевания (такие как Болезнь Гоше), цереброваскулярные заболевания (например, инсульт и сосудистая деменция), травмы (например, травмы спинного мозга и головы), судорожные расстройства (например, эпилепсия), инфекционные заболевания (например, деменция СПИДа) и опухоли головного мозга.Более подробная информация о мозге может привести к разработке новых методов лечения заболеваний и расстройств нервной системы и улучшить многие области здоровья человека.


С момента своего создания Конгрессом в 1950 году NINDS превратилась в ведущего сторонника неврологических исследований в Соединенных Штатах. Большинство исследований, финансируемых NINDS, проводится учеными в государственных и частных учреждениях, таких как университеты, медицинские школы и больницы. Государственные ученые также проводят широкий спектр неврологических исследований в более чем 20 лабораториях и отделениях самого NINDS.Это исследование варьируется от исследований структуры и функции отдельных клеток мозга до тестирования новых диагностических инструментов и методов лечения людей с неврологическими расстройствами.

Для получения информации о других неврологических расстройствах или исследовательских программах, финансируемых Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта, свяжитесь с Институтом мозговых ресурсов и информационной сети (BRAIN) по телефону:

BRAIN
P.O. Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov

Верх

Подготовлено:
Офис по связям с общественностью
Национальный институт неврологических расстройств и инсульта
Национальные институты здравоохранения
Bethesda, MD 20892

Материалы

NINDS, связанные со здоровьем, предоставляются только в информационных целях и не обязательно представляют собой одобрение или официальную позицию Национального института неврологических расстройств и инсульта или любого другого федерального агентства.Консультации по лечению или уходу за отдельным пациентом следует получать после консультации с врачом, который обследовал этого пациента или знаком с историей болезни этого пациента.

Вся информация, подготовленная NINDS, находится в открытом доступе и может свободно копироваться. Благодарность NINDS или NIH приветствуется.

МОЗГ Сверху ВНИЗ


Последние Исследования роли сна

Обнаружение активации гиппокампа во время быстрого сна дал поддержка идеи о том, что быстрый сон играет роль в обучении.Многие эксперименты показали, что мы сохраняем только что приобретенные знания или недавно приобретенные навыки более эффективно день после хорошего ночного сна. И потому что гиппокамп, как известно, активно участвует в кодировании воспоминания, быстрый сон, таким образом, может способствовать обучению и память .

Активность нижней теменной доли , часть коры головного мозга, которая передает в память переживания, уменьшается во время быстрого сна, что, вероятно, помогает объяснить почему у нас так много проблем с запоминанием наших снов.

ТО МОЗГ ВО ВРЕМЯ БЫТОВОГО СНА

Электроэнцефалография метод регистрации активности коры с помощью средства электродов, размещенных на коже головы. В 1950-х годах электроэнцефалография показали, что кора головного мозга так же активна, когда кто-то в фазе быстрого сна, как когда он или она бодрствует.Ученые начали называя быстрый сон «парадоксальным сном», привлечь внимание к этому явлению.

Но с развитием технологий визуализации мозга в середине 1990-х годов (см. ссылка на модуль инструмента слева), исследователи обнаружили другие структуры мозга, многие из них расположены глубоко под корой, активность которых сильно изменилась. во время быстрого сна. В некоторых из этих областей активность повышается во время быстрого сна, в то время как в других он уменьшился.Но что примечательно, так это то, что это увеличение или снижение активности соответствовало конкретному вид сновидений, возникающих во время быстрого сна.

Исследования изображений головного мозга показали, например, что первичный зрительная кора, вовлечена первая часть мозга в сознательном расшифровке визуальных сигналов, когда люди бодрствуют, проявляет очень мало активности, когда мечтает во время Быстрый сон.Это не удивительно — когда люди мечтают, их глаза закрыты, и визуальные сигналы не достигают их.

Но исследования с помощью визуализации мозга также показали что определенные экстрасенсы зрительные области коры, которые декодируют сложные визуальные сцены значительно более активны во время быстрого сна. Таким образом, во время быстрого сна эти области, по-видимому, задействованы. при анализе сложных визуальных сцен.Это полностью соответствует с часто очень сложными визуальными сценами сновидений, которые люди сообщают, когда исследователи пробуждают их от быстрого сна.


По материалам Neuroscience , Purves et al ., From Hobson et al ., 1998

Во время быстрого сна интенсивная активность также наблюдается в лимбической области . система, набор структур, активно участвующих в эмоции.Две из этих структур особенно активны: гиппокамп область и, в частности, миндалевидное тело . Один раз опять же интересно отметить, что эта интенсивная лимбическая активность не происходит во время фаз не-REM сон, когда сны, которые видят люди, гораздо менее эмоциональны.

Лобная кора является частью головного мозга. который поддерживает очень тесную связь с лимбической системой.Тем не менее лобная кора остается относительно спокойной во время быстрого сна. Префронтальный кора , которая является частью лобной коры, сильно вовлечены в мысли и суждения, когда мы бодрствуем. Его низкая активность во время быстрого сна, таким образом, может объяснить причудливые, нелогичные, и часто социально неприемлемое содержание снов людей.

Передняя поясная извилина , управляющая внимание и мотивация, также более активен во время быстрого сна, что может быть одной из причин того, что изображения, которые мы видим во сне такие яркие и такие изменчивые.

Наконец, pons также более активен во время быстрого сна, что вполне логично, потому что даже несмотря на то, что сложные сны, которые случаются во время быстрого сна конечно, вовлекает кору головного мозга, это не похоже участвует в запуске REM-сна: REM сон запускается определенными ядрами (группами нейронов) в понс.

Обзор анатомии мозга нейрохирурга

Мозг выполняет множество важных функций.Это придает смысл тому, что происходит в окружающем нас мире. Через пять органов чувств: зрение, обоняние, слух, осязание и вкус, мозг получает сообщения, часто многие одновременно.

Мозг контролирует мысли, память и речь, движения рук и ног, а также функции многих органов в теле. Он также определяет, как люди реагируют на стрессовые ситуации (например, написание экзамена, потеря работы, рождение ребенка, болезнь и т. Д.), Регулируя частоту сердечных сокращений и дыхания.Мозг — это организованная структура, разделенная на множество компонентов, которые выполняют определенные и важные функции.

Вес мозга меняется от рождения до взрослого возраста. При рождении средний мозг весит около одного фунта, а в детстве вырастает до двух фунтов. Средний вес мозга взрослой женщины составляет около 2,7 фунта, тогда как мозг взрослого мужчины весит около трех фунтов.

Нервная система

Нервная система обычно делится на центральную нервную систему и периферическую нервную систему.Центральная нервная система состоит из головного мозга, его черепных нервов и спинного мозга. Периферическая нервная система состоит из спинномозговых нервов, ответвляющихся от спинного мозга и автономной нервной системы (разделенной на симпатическую и парасимпатическую нервную систему).

Клеточная структура мозга

Мозг состоит из двух типов клеток: нейронов и глиальных клеток, также известных как нейроглия или глия. Нейрон отвечает за отправку и получение нервных импульсов или сигналов.Глиальные клетки — это ненейрональные клетки, которые обеспечивают поддержку и питание, поддерживают гомеостаз, образуют миелин и способствуют передаче сигналов в нервной системе. В человеческом мозге количество глиальных клеток превышает количество нейронов примерно в 50 раз. Глиальные клетки — самые распространенные клетки, обнаруживаемые в первичных опухолях головного мозга.

Когда у человека диагностирована опухоль головного мозга, может быть сделана биопсия, при которой ткань опухоли удаляется патологом для целей идентификации. Патологи определяют тип клеток, которые присутствуют в этой мозговой ткани, и на основании этой ассоциации назначают опухоли головного мозга.Тип опухоли головного мозга и вовлеченные клетки влияют на прогноз и лечение пациента.

Менинги

Мозг расположен внутри костной оболочки, называемой черепной коробкой. Череп защищает мозг от травм. Вместе череп и кости, которые защищают лицо, называются черепом. Между черепом и мозгом находятся мозговые оболочки, которые состоят из трех слоев ткани, которые покрывают и защищают головной и спинной мозг. С самого внешнего слоя внутрь они представляют собой твердую мозговую оболочку, паутинную оболочку и мягкую мозговую оболочку.

Dura Mater: В головном мозге твердая мозговая оболочка состоит из двух слоев беловатой неэластичной пленки или мембраны. Внешний слой называется надкостницей. Внутренний слой, твердая мозговая оболочка, выстилает внутреннюю часть всего черепа и создает небольшие складки или отсеки, в которых части мозга защищены и закреплены. Две особые складки твердой мозговой оболочки в мозге называются фалксом и тенторием. Соколов разделяет правую и левую половину мозга, а тенториум разделяет верхнюю и нижнюю части мозга.

Арахноидея: Второй слой мозговых оболочек — паутинная оболочка. Эта оболочка тонкая и нежная, покрывает весь мозг. Между твердой мозговой оболочкой и паутинной оболочкой есть пространство, которое называется субдуральным пространством. Паутинная оболочка состоит из нежной эластичной ткани и кровеносных сосудов разного размера.

Pia Mater: Слой мозговых оболочек, ближайший к поверхности мозга, называется мягкой мозговой оболочкой. Мягкая мозговая оболочка имеет множество кровеносных сосудов, которые проникают глубоко в поверхность мозга.Мягкая мозговая оболочка, покрывающая всю поверхность головного мозга, следует по складкам головного мозга. Основные артерии, снабжающие мозг, обеспечивают мягкую мозговую оболочку кровеносными сосудами. Пространство, разделяющее паутинную оболочку и мягкую мозговую оболочку, называется субарахноидальным пространством. Именно в этой области течет спинномозговая жидкость.

Цереброспинальная жидкость

Спинномозговая жидкость (CSF) находится в головном мозге и окружает головной и спинной мозг. Это прозрачное водянистое вещество, которое защищает головной и спинной мозг от травм.Эта жидкость циркулирует по каналам вокруг спинного и головного мозга, постоянно всасываясь и пополняясь. Жидкость вырабатывается в полых каналах головного мозга, называемых желудочками. Специализированная структура внутри каждого желудочка, называемая сосудистым сплетением, отвечает за большую часть производства спинномозговой жидкости. Мозг обычно поддерживает баланс между количеством абсорбированной спинномозговой жидкости и ее производством. Однако в этой системе могут возникнуть сбои.

Желудочковая система

Желудочковая система разделена на четыре полости, называемые желудочками, которые соединены серией отверстий, называемых отверстиями, и трубками.

Два желудочка, заключенные в полушариях головного мозга, называются боковыми желудочками (первым и вторым). Каждый из них сообщается с третьим желудочком через отдельное отверстие, называемое отверстием Манро. Третий желудочек находится в центре мозга, а его стенки состоят из таламуса и гипоталамуса.

Третий желудочек соединяется с четвертым желудочком через длинную трубку, называемую Акведуком Сильвия.

СМЖ, протекающая через четвертый желудочек, обтекает головной и спинной мозг, проходя через другую серию отверстий.

Компоненты и функции мозга

Ствол мозга

Ствол мозга — это нижняя часть мозга, расположенная перед мозжечком и соединенная со спинным мозгом. Он состоит из трех структур: среднего мозга, моста и продолговатого мозга. Он служит ретрансляционной станцией, передавая сообщения туда и обратно между различными частями тела и корой головного мозга. Здесь расположено множество простых или примитивных функций, необходимых для выживания.

Средний мозг является важным центром движения глаз, в то время как мост отвечает за координацию движений глаз и лица, восприятие лица, слух и равновесие.

Продолговатый мозг контролирует дыхание, артериальное давление, сердечный ритм и глотание. Сообщения из коры головного мозга в спинной мозг и нервы, ответвляющиеся от спинного мозга, отправляются через мосты и ствол мозга. Разрушение этих областей мозга вызовет «смерть мозга». Без этих ключевых функций люди не могут выжить.

Ретикулярная активирующая система находится в среднем мозге, мосту, мозговом веществе и части таламуса. Он контролирует уровень бодрствования, позволяет людям обращать внимание на окружающую их среду и участвует в образцах сна.

В стволе мозга берут начало 10 из 12 черепных нервов, которые контролируют слух, движение глаз, лицевые ощущения, вкус, глотание и движения мышц лица, шеи, плеч и языка. Черепные нервы обоняния и зрения берут начало в головном мозге.От моста берут начало четыре пары черепных нервов: нервы с пятого по восьмой.

Мозжечок

Мозжечок расположен в задней части мозга под затылочными долями. Он отделен от головного мозга тенторием (складкой твердой мозговой оболочки). Мозжечок точно регулирует двигательную активность или движение, например тонкие движения пальцев, когда они выполняют операцию или рисуют картину. Он помогает поддерживать осанку, чувство равновесия или равновесия, контролируя тонус мышц и положение конечностей.Мозжечок важен для способности выполнять быстрые и повторяющиеся действия, например, играть в видеоигры. В мозжечке правосторонние аномалии вызывают симптомы на одной и той же стороне тела.

Головной мозг

Головной мозг, составляющий основную часть мозга, делится на две основные части: правое и левое полушария головного мозга. Головной мозг — это термин, который часто используется для описания всего мозга. Трещина или бороздка, разделяющая два полушария, называется большой продольной трещиной.Две стороны мозга соединены внизу мозолистым телом. Мозолистое тело соединяет две половины мозга и доставляет сообщения от одной половины мозга к другой. Поверхность головного мозга содержит миллиарды нейронов и глии, которые вместе образуют кору головного мозга.

Кора головного мозга имеет серовато-коричневый цвет и называется «серым веществом». Поверхность мозга выглядит морщинистой. Кора головного мозга имеет борозды (маленькие бороздки), трещины (большие бороздки) и выпуклости между бороздками, называемые извилинами.У ученых есть особые названия для выпуклостей и бороздок на поверхности мозга. Десятилетия научных исследований выявили специфические функции различных областей мозга. Под корой головного мозга или поверхностью мозга соединительные волокна между нейронами образуют область белого цвета, называемую «белым веществом».

Полушария головного мозга имеют несколько отчетливых трещин. Расположив эти ориентиры на поверхности мозга, его можно эффективно разделить на пары «долей».»Доли — это просто широкие области мозга. Большой мозг можно разделить на пары лобных, височных, теменных и затылочных долей. Каждое полушарие имеет лобную, височную, теменную и затылочную доли. Каждую долю можно снова разделить. , в области, которые выполняют очень специфические функции. Доли мозга не функционируют в одиночку: они функционируют посредством очень сложных взаимоотношений друг с другом.

Сообщения в мозгу доставляются разными способами. Сигналы передаются по маршрутам, называемым путями.Любое разрушение ткани мозга опухолью может нарушить связь между различными частями мозга. Результатом будет потеря таких функций, как речь, способность читать или способность выполнять простые голосовые команды. Сообщения могут перемещаться от одной выпуклости в мозгу к другой (извилины к извилинам), от одной доли к другой, от одной части мозга к другой, от одной доли мозга к структурам, находящимся глубоко в мозгу, например таламус, или из глубоких структур мозга в другую область центральной нервной системы.

Исследования показали, что прикосновение к одной стороне мозга посылает электрические сигналы на другую сторону тела. Прикосновение к моторной области на правой стороне мозга заставит двигаться противоположную или левую сторону тела. Стимуляция левой первичной моторной коры заставит двигаться правую сторону тела. Сообщения о движении и ощущениях переходят к другой стороне мозга и заставляют противоположную конечность двигаться или чувствовать ощущение. Правая часть мозга контролирует левую часть тела и наоборот.Таким образом, если опухоль головного мозга возникает в правой части мозга, которая контролирует движение руки, левая рука может быть слабой или парализованной.

Черепные нервы

Есть 12 пар нервов, которые исходят из самого мозга. Эти нервы отвечают за очень специфические виды деятельности и имеют следующие названия и номера:

  1. Обоняние: Запах
  2. O ptic: Поля зрения и способность видеть
  3. Глазодвигатель: Движения глаз; открывание века
  4. Trochlear: Движение глаз
  5. Тройник: Ощущение лица
  6. Abducens: Движения глаз
  7. Лицевая сторона: Закрытие век; Выражение лица; вкусовые ощущения
  8. Слуховые / вестибулярные: Слуховые; чувство равновесия
  9. Glossopharyngeal: Ощущение вкуса; глотание
  10. Блуждающий нерв: Глотание; вкусовые ощущения
  11. Принадлежность : Контроль мышц шеи и плеч
  12. Hypoglossal: Движение языка

Гипоталамус

Гипоталамус — это небольшая структура, которая содержит нервные связи, которые отправляют сообщения в гипофиз.Гипоталамус обрабатывает информацию, поступающую от вегетативной нервной системы. Он играет роль в контроле над такими функциями, как еда, сексуальное поведение и сон; и регулирует температуру тела, эмоции, секрецию гормонов и движения. Гипофиз развивается из продолжения гипоталамуса вниз и из второго компонента, идущего вверх от неба.

Доли

Лобные доли

Лобные доли — самые большие из четырех долей, отвечающих за множество различных функций.К ним относятся двигательные навыки, такие как произвольные движения, речь, интеллектуальные и поведенческие функции. Области, которые вызывают движение в частях тела, находятся в первичной моторной коре или прецентральной извилине. Префронтальная кора играет важную роль в памяти, интеллекте, концентрации, темпераменте и личности.

Премоторная кора — это область, расположенная рядом с первичной моторной корой. Он направляет движения глаз и головы, а также чувство ориентации человека. Область Брока, важная для языковой выработки, находится в лобной доле, обычно с левой стороны.

Затылочные доли

Эти доли расположены в задней части мозга и позволяют людям получать и обрабатывать визуальную информацию. Они влияют на то, как люди обрабатывают цвета и формы. Затылочная доля справа интерпретирует зрительные сигналы из левого зрительного пространства, а левая затылочная доля выполняет ту же функцию для правого зрительного пространства.

Теменные доли

Эти доли одновременно интерпретируют сигналы, полученные от других областей мозга, таких как зрение, слух, моторные, сенсорные функции и память.Память человека и полученная новая сенсорная информация придают значение объектам.

Височные доли

Эти доли расположены на каждой стороне мозга примерно на уровне ушей и могут быть разделены на две части. Одна часть находится внизу (вентрально) каждого полушария, а другая часть — сбоку (сбоку) каждого полушария. Область справа участвует в зрительной памяти и помогает людям узнавать предметы и лица людей. Область слева задействована в вербальной памяти и помогает людям запоминать и понимать язык.Задняя часть височной доли позволяет людям интерпретировать эмоции и реакции других людей.

Лимбическая система

Эта система задействована в эмоциях. В эту систему входят гипоталамус, часть таламуса, миндалевидное тело (активная часть агрессивного поведения) и гиппокамп (играет роль в способности запоминать новую информацию).

Шишковидная железа

Эта железа является выростом задней или задней части третьего желудочка.У некоторых млекопитающих он контролирует реакцию на темноту и свет. У людей он играет определенную роль в половом созревании, хотя точная функция шишковидной железы у людей неясна.

Гипофиз

Гипофиз — это небольшая железа, прикрепленная к основанию мозга (за носом) в области, называемой гипофизарной ямкой или турецким седлом. Гипофиз часто называют «главной железой», потому что он контролирует секрецию гормонов. Гипофиз отвечает за контроль и координацию следующего:

  • Рост и развитие
  • Функции различных органов тела (т.е. почки, грудь и матка)
  • Функция других желез (т. Е. Щитовидной железы, гонад и надпочечников)

Задняя ямка

Это полость в задней части черепа, которая содержит мозжечок, ствол мозга и черепные нервы 5–12.

Таламус

Таламус служит ретрансляционной станцией для почти всей информации, которая приходит и уходит в кору. Он играет роль в болевых ощущениях, внимании и настороженности.Он состоит из четырех частей: гипоталамуса, эпиталамуса, брюшного таламуса и дорсального таламуса. Базальные ганглии — это скопления нервных клеток, окружающие таламус.

Языковые и речевые функции

Как правило, за язык и речь отвечает левое полушарие или часть мозга. Из-за этого его называют «доминирующим» полушарием. Правое полушарие играет большую роль в интерпретации визуальной информации и пространственной обработке.Примерно у одной трети левшей речевая функция может быть расположена в правом полушарии мозга. Людям-левшам может потребоваться специальное тестирование, чтобы определить, находится ли их речевой центр с левой или с правой стороны, до какой-либо операции в этой области.

Многие нейробиологи считают, что левое полушарие и, возможно, другие части мозга важны для языка. Афазия — это просто нарушение языка. Определенные части мозга отвечают за определенные функции языкового производства.Существует много типов афазий, каждый из которых зависит от пораженной области мозга и той роли, которую эта область играет в языковом производстве.

В лобной доле левого полушария есть область, называемая областью Брока. Он находится рядом с областью, контролирующей движение мимических мышц, языка, челюсти и горла. Если эта область разрушена, человеку будет трудно воспроизводить звуки речи из-за неспособности двигать языком или лицевыми мышцами для формирования слов. Человек с афазией Брока все еще может читать и понимать устную речь, но испытывает трудности с речью и письмом.

В левой височной доле есть область, называемая зоной Вернике. Повреждение этой области вызывает афазию Вернике. Человек может издавать звуки речи, но они бессмысленны (рецептивная афазия), потому что не имеют никакого смысла.

AANS не поддерживает какие-либо виды лечения, процедуры, продукты или врачей, упомянутые в этих информационных бюллетенях о пациентах. Эта информация предоставляется в качестве образовательной услуги и не предназначена для использования в качестве медицинской консультации. Любой, кому нужен конкретный нейрохирургический совет или помощь, должен проконсультироваться со своим нейрохирургом или найти его в своем районе с помощью онлайн-инструмента AANS «Найдите сертифицированного нейрохирурга».

Brain Waves — обзор

Методология ERP

Потенциалы, связанные с событиями (ERP) — это электрические мозговые волны (сигналы ЭЭГ), привязанные к определенным событиям по времени. Такие события обычно являются либо внешними стимулами, либо поведением, производимым субъектом. Таким образом, ERP могут предшествовать событию или следовать за ним. Поскольку компоненты ССП обычно имеют меньшие амплитуды, чем фоновая активность ЭЭГ, необходимо использовать методы увеличения отношения сигнал / шум. Такие методы включают усреднение, фильтрацию и сопоставление шаблонов (Coles, Gratton, & Fabiani, 1990; Ruchkin, 1988).В большинстве исследований ERP используется метод усреднения. То есть сегменты ЭЭГ, привязанные по времени к нескольким идентичным или похожим событиям, усредняются, тем самым подавляя фоновый шум. Теоретически это подавление пропорционально квадратному корню из числа усредненных сегментов. Подробное обсуждение этих методологических вопросов можно найти в Coles et al. (1990), Ручкин (1988) и Пиктон и Хиллард (1988).

Пример ERP показан на рисунке 3. Одно важное различие заключается между ERP и так называемым медленным потенциалом .ERP , в узком смысле, представляют собой последовательности относительно быстрых (т.е. выше 3 Гц) положительных и отрицательных волн. Вся последовательность может длиться примерно полсекунды после события. Медленные волны, как следует из самого слова, представляют собой длительные потенциальные сдвиги, которые обычно регистрируются либо до события, либо спустя много времени после него. Относительный характер этого различия, однако, подчеркивается тем фактом, что быстрые компоненты ERP, которые возникают в течение первых нескольких сотен миллисекунд после предъявления стимула, часто появляются на фоне перекрывающихся более медленных колебаний (например,g., Näätänen, Simpson, & Loveless, 1982).

Рис. 3. Пример слуховой ERP, записанной в вершине, как последовательность положительных и отрицательных пиков с последующим медленным отрицательным отклонением (т.е. «Медленная волна»).

Другое часто делается различие между экзогенными и эндогенными компонентами (Gaillard, 1988; Näätänen & Picton, 1986). Предполагается, что первые автоматически вызываются внешними стимулами и зависят только от их качеств, тогда как вторые больше зависят от характера задачи и от состояния испытуемого.Это различие также относительное, поскольку эндогенные влияния могут быть обнаружены почти для всех волн ERP, а такие простые характеристики стимула, как интенсивность, могут влиять на эндогенные компоненты (например, Roth, Blowers, & Doyle, 1982).

ERP используются в психологии, потому что они позволяют получить информацию о неповрежденном человеческом мозге и о том, как он обрабатывает сигналы и подготавливает действия. Обработка нерелевантной информации, не требующей явного ответа, процессов подавления и забывания, а также механизмов ошибочных ответов — это лишь некоторые примеры проблем, о которых нельзя получить прямую информацию с помощью явных поведенческих мер.Предполагается, что волны ERP «проявляют» (Donchin & Coles, 1988; Meyer, Osman, Irwin, & Yantis, 1988) отдельные компоненты этих неизменно ненаблюдаемых процессов. Конечно, то, что наблюдает психолог, всегда является результатом множества процессов, и разные процессы могут привести к схожим результатам. Таким образом, мы можем только предполагать, какой именно подпроцесс может проявиться в конкретной волне ERP. Но даже это гипотетическое знание позволяет делать выводы, которые невозможно было бы сделать, если бы у нас был доступ только к конечному результату цепочки процессов.Для аналитического обзора методологии ERP читателя отсылаем к Donchin, Miller, and Farwell (1986), Meyer et al. (1988), Пиктон и Хиллард (1988) и Риддеринкхоф и Башор (1995).

В задачах RT большинство компонентов ERP в узком смысле имеют место во время интервала между стимулом и ответом, причем последний из них иногда записывается вскоре после ответа. Поэтому возникает соблазн рассматривать эти компоненты как корреляторы или проявления цепочки обработки информации, ведущей от стимула к ответу.Можно полагать, что тонкие механизмы координации стимула-реакции становятся видимыми с помощью ERP. Таким образом, методология ERP обычно рассматривается в рамках различных моделей обработки информации. Использовались как когнитивный, так и биологический подходы, и оба сыграли свою роль в обсуждении функционального значения компонентов ERP. Рассмотрим, например, гипотезы, объясняющие амплитуду волны P3 (то есть положительной теменной волны, имеющей пиковую задержку более 300 мс).Наиболее известная теория обновления (Donchin, 1981; Donchin & Coles, 1988) постулирует, что мозг постоянно поддерживает своего рода «внутреннюю модель» окружающей среды. На основе этой модели мозг генерирует гипотезы относительно будущих событий, а амплитуда P3 является проявлением механизма, который обновляет внутреннюю модель всякий раз, когда возникает неожиданный стимул. Хотя теория перцептивного замыкания (Verleger, 1988) отличается от теории обновления тем, что она предполагает, что именно активно ожидаемые события, а не неожиданные события вызывают P3, основной механизм подтверждения гипотезы остается.

Эти идеи можно рассматривать с точки зрения как когнитивного, так и биологического подхода, и они не делают различий между ними. Однако многие другие данные ERP в основном обсуждаются в рамках когнитивно-психологических моделей. Теперь мы обратимся к этим данным, чтобы определить, можно ли считать, что они поддерживают один из подходов восприятия-действия (то есть когнитивный или биологический) больше, чем другой.

Сеть с режимом по умолчанию — обзор

Нейронные корреляты сознания у пациентов с DOC

Нарушения в нескольких сетях связи были связаны с DOC у взрослых и включают:

Сеть с режимом по умолчанию (DMN) .DMN, которая частично отвечает за внутреннюю осведомленность, включает в себя заднюю и переднюю кортикальные структуры средней линии, при этом основные центры расположены в задней части поясной извилины и предклинье, медиальной префронтальной коре и угловой извилине (Andrews-Hanna et al., 2014). DMN проявляет большую активность в состоянии покоя, когда человек сосредоточен внутри, а не на внешнем мире или на задачах, требующих внимания. Исследования показали, что возможность подключения к DMN снижена у пациентов с VS / UWS по сравнению со здоровыми людьми из контрольной группы.Было показано, что существует ограниченное количество свидетельств DMN в младенчестве, но возможность подключения DMN может быть обнаружена у детей в возрасте от 9 до 12 лет, что позволяет предположить, что DMN развивается по мере созревания.

Исполнительная сеть управления (ECN) . Считается, что ECN отвечает за внешнюю осведомленность, которая регулирует исполнительные функции, которые контролируют и опосредуют когнитивные процессы, включая рабочую память, рассуждение, гибкость, решение проблем и планирование (Qin et al., 2015). Традиционно считалось, что ECN расположены в префронтальных областях лобных долей (например,g., дорсолатеральная префронтальная кора, передняя поясная кора, орбитофронтальная кора), но более поздние исследования предполагают, что подкорковые участки и участки ствола мозга участвуют в функционировании сети. Предыдущее исследование показало изменение связи ECN у пациентов с DOC по сравнению с контрольной группой, но более поздние исследования не подтвердили такие результаты (Qin et al., 2015; Demertzi et al., 2014).

Salience Network . Сеть значимости (SN) — это крупномасштабная сеть, закрепленная в передней островке и дорсальной передней поясной коре, и включает три ключевые подкорковые структуры: миндалину, вентральное полосатое тело и черную субстанцию ​​/ вентральную покрытую область (Menon, 2015).Социальная сеть способствует общению, социальному поведению и самосознанию. Исследования связи SN на ранних этапах после травмы могут отличать пациентов с MCS от пациентов с VS / UWS.

Фронтальная мезоконтурная сеть (FMN) . Фронтальная сеть мезоцикла состоит из узлов в среднем мозге (педункулопонтинное ядро, PPN), центральном таламусе, глубоких передних лобных долях, полосатом теле, внутреннем бледном шаре и областях теменной, затылочной и височной коры с основными путями, включающими таламокортикальный, таламостриатальный и кортикостриатальный отток (Giacino et al., 2014). Мезоконтура служит основным тоническим двигателем сетей переднего мозга и необходима для поддержки сознания и управления качеством сознания.

Другие сети включают сенсомоторную, слуховую, мозжечковую и три визуальные сети у здоровых людей и у пациентов с различными уровнями сниженного сознания. Кроме того, как упоминалось ранее, в настоящее время проводятся обширные исследования, изучающие развитие многих из этих сетей в педиатрической популяции, особенно у детей с нарушениями развития нервной системы.

Не бойся, мозг здесь! Как ваш мозг реагирует на стресс · Frontiers for Young Minds

Аннотация

Если бы вы встретили медведя в лесу, что бы вы сделали? В этой статье мы поговорим о том, что такое стресс и как на него реагируют наш мозг и тело. Когда мы сталкиваемся с пугающей ситуацией, внутри человеческого тела происходит много интересных вещей. Мы сосредоточимся на областях мозга, которые отвечают за нашу реакцию на стресс.Мы узнаем, как они помогают нашему телу успокоиться, когда мы сталкиваемся с чем-то страшным. Основные части мозга, отвечающие за наши реакции на стресс, включают ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники, миндалевидное тело и префронтальную кору. В этой статье также будет рассказано, как мозг получает помощь из внешних источников и как люди адаптируются к стрессу, когда он становится нормальной частью жизни. Давайте узнаем все о супергероях, которые помогают нам преодолевать даже самые страшные ситуации!

Что такое система реагирования на стресс?

Представьте, что бы вы почувствовали, если бы встретили медведя в лесу.Ваше сердце может начать биться чаще, и вы можете начать тяжело дышать. Вы можете застыть на месте, не в силах двинуться с места из-за страха. Вы можете почувствовать желание убежать. Это все симптомы стресса . Стресс — это психическое и физическое состояние, которое испытывают люди, когда они переживают что-то трудное или угрожающее. Стресс может быть вызван множеством разных источников. Нормальные факторы стресса — это вещи, которые заставляют вас нервничать или пугаться на короткое время, например, разговор перед большой группой людей. Более сильные и продолжительные факторы стресса заставляют вас надолго грустить или бояться.Один из примеров — смерть близкого члена семьи. Хорошая новость в том, что ваш мозг — супергерой! Каждый день это защищает вас от чрезмерного стресса.

Мозгу помогают другие органы, чтобы успокоить вас, когда вы сталкиваетесь со страшными или грустными стрессовыми ситуациями. Система реакции на стресс — это название команды супергероев в вашем теле, которую мозг возглавляет для борьбы со стрессом. Система реакции на стресс ускоряет сердцебиение, чтобы увеличить кровоток, ускоряет дыхание, чтобы получить больше кислорода, и замедляет пищеварение, чтобы откладывать жир и сахар для получения энергии.В этой статье мы поговорим о том, как мозг и тело реагируют на стресс и как мозг регулирует эти реакции. Мы также поговорим о внешней помощи, которую мозг использует для регулирования стресса, потому что даже супергероям иногда нужна небольшая помощь! Наконец, мы узнаем, как люди адаптируются к стрессу, когда он длится долго.

Супергерои системы реагирования на стресс

Когда мозг обнаруживает стресс в окружающей среде, включается система реакции на стресс. Это начинается с оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники (HPA) (Рисунок 1).Это очень длинные слова, поэтому ученые просто называют это осью HPA . Когда мозг обнаруживает стресс, он сначала отправляет сообщение в часть мозга, называемую гипоталамусом. Работа гипоталамуса — разбудить гипофиз. Хотя гипофиз размером всего с горошину, он выполняет огромную работу. Гипофиз выделяет гормоны, которые являются посредниками в системе реакции на стресс. Эти гормоны перемещаются из мозга в надпочечники. Надпочечники расположены над почками.Надпочечники выделяют в организм кортизола .

  • Рисунок 1
  • Ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники (HPA) высвобождает кортизол в кровоток. Кортизол побуждает тело бороться со стрессом. Кортизол также регулирует ось HPA. Когда большое количество кортизола взаимодействует с гипоталамусом, ось HPA замедляет его активность. Миндалевидное тело определяет стресс в окружающей среде, а префронтальная кора головного мозга регулирует наши реакции на стресс.

Кортизол известен как гормон стресса. Кортизол — это посланник, который приводит в действие другие органы тела. Это как суперсила системы реакции на стресс. Кортизол помогает мозгу ясно мыслить, посылает энергию важным мышцам и увеличивает частоту сердечных сокращений и дыхание. Вы можете себе представить, что все эти функции организма были бы важны, если бы вы оказались лицом к лицу с медведем: вам нужно было бы думать о том, как убежать, использовать свои мышцы, чтобы убежать, и иметь быстрое сердцебиение, чтобы накачать много энергии. кровь к мышцам и учащенное дыхание, чтобы получить больше кислорода [1].

Другая важная структура мозга, участвующая в системе реакции на стресс, называется миндалевидным телом . Эта забавно звучащая структура мозга размером с небольшую фасоль. Он расположен в середине мозга (рис. 1). Миндалевидное тело — это структура мозга, которая фактически обнаруживает стресс и сообщает оси HPA о необходимости реагировать. Он может обнаруживать как эмоциональные, так и биологические факторы стресса. Эмоциональный стрессор — это что-то в окружающей среде, которое может заставить вас чувствовать страх, грусть или разочарование, как медведь.Биологический стрессор — это внутренний стресс, испытываемый организмом в результате травмы или болезни [1]. Эти функции миндалины чрезвычайно важны для выживания. Только подумайте — если бы вы не могли обнаружить вредные или вызывающие стресс вещи, вы бы не выжили!

Миндалевидное тело имеет особую связь с другой частью мозга, называемой префронтальной корой . Префронтальная кора — это большая область в передней части мозга (рис. 1). Его можно назвать центром управления нашим мозгом, потому что он помогает контролировать наши мысли и действия.Основная задача префронтальной коры — контролировать наши эмоциональные реакции на стресс, чтобы мы не слишком нервничали. Вот почему миндалевидное тело и префронтальная кора имеют особую связь [2]. Миндалевидное тело быстро сигнализирует об угрозе или стрессе в окружающей среде, а префронтальная кора помогает миндалине воспринимать стрессовые события как менее пугающие или разочаровывающие. Важно уметь использовать мозг, чтобы помочь замедлить выработку кортизола в оси HPA. Этот процесс помогает нам успокоиться во время обычного стрессового воздействия, воспринимая ситуацию как не опасную для жизни.В примере с медведем, который представляет реальную опасность, этот процесс поможет нам успокоиться после того, как медведь убежит.

Даже супергероям иногда нужна помощь

Несмотря на то, что в нашем организме есть суперсистема реакции на стресс, люди лучше всего справляются со стрессом, когда им немного помогают. Эта помощь называется социальной поддержкой, что означает способы, которыми другие люди могут помочь нам почувствовать себя в безопасности, любимыми и заботливыми [1]. Ваши друзья и семья могут оказать социальную поддержку, обнимая вас, когда вам грустно или напугано, тусоваться с вами, когда вы чувствуете себя одиноким, или праздновать с вами, когда вы взволнованы.Особенно нам нужна социальная поддержка, когда мы очень молоды. Помните, ранее мы упоминали, что миндалевидное тело имеет особую связь с префронтальной корой? Эта связь не созреет, пока вы не станете подростком; поэтому младенцы и дети полагаются на своих родителей, которые помогут им успокоиться.

Ученые изучили, как мозг реагирует на стресс, с помощью специальной техники, называемой функциональной магнитно-резонансной томографией, или сокращенно фМРТ. ФМРТ похожа на большую камеру, которая снимает наши внутренности с помощью магнитов.ФМРТ может помочь ученым определить, какие области мозга активны при выполнении определенных задач. Ученые провели эксперимент, чтобы выяснить, как мамы помогают своим детям справляться со стрессом. Дети (4–10 лет) и подростки (11–17 лет) просматривали эмоциональные лица на экране компьютера. Некоторые лица выражали отрицательные эмоции, такие как печаль или страх. Поскольку видеть эти негативные эмоциональные лица может быть сложно, миндалины детей и подростков активизируются при просмотре этих лиц [2]. Дети, чьи матери были рядом с ними, когда они рассматривали лица, демонстрировали более низкую активность миндалины (рис. 2).У этих детей также были более зрелые связи между миндалевидным телом и префронтальной корой, когда их матери были рядом! Это означает, что префронтальная кора головного мозга детей активировалась больше, а миндалевидное тело — меньше, что помогало детям чувствовать меньше стресса. Когда люди, как и мамы в этом эксперименте, оказывают социальную поддержку, которая помогает регулировать реакцию на стресс, это называется социальной буферизацией . Буферизация означает защиту или экранирование. В эксперименте, о котором мы только что говорили, мамы детей буферизовали или защищали миндалевидное тело от чрезмерной активности.Социальная буферизация, исходящая от матерей, называется материнской буферизацией . Исследования показали, что мамы и другие лица, осуществляющие уход (например, папы и няни), помогают снизить уровень кортизола у младенцев и детей, которые испытали стрессовую ситуацию [1].

  • Рисунок 2 — В этом исследовании [2] сравнивался мозг детей и подростков, когда они рассматривали эмоциональные лица.
  • Глядя на лица с отрицательными эмоциями (грустные, сердитые и т. Д.), Вы можете увидеть, что активность миндалины детей снижалась, когда присутствовали их матери.Это говорит нам о том, что мамы буферизовали системы реакции на стресс у детей, оказывая им социальную поддержку. Активность миндалины подростков увеличивалась, когда они смотрели на эмоциональные лица, даже если их матери присутствовали.

Результаты исследования еще более удивительны, потому что ученые не наблюдали материнской буферизации, когда подростки выполняли ту же задачу со своими матерями рядом с ними. Значит ли это, что подросткам больше не нужны мамы? Данные другого исследования показывают, что подростки по-прежнему нуждаются в мамах, но по-другому.В этом эксперименте ученые заставляли подростков играть в видеоигру о рискованном вождении в одиночку и в присутствии их мам. В игре подростки подошли к желтому свету, который вот-вот станет красным. Они должны были решить, следует ли им проехать на свету и рискнуть попасть в автомобильную аварию. Они обнаружили, что подростки делали более безопасный выбор, когда присутствовали их мамы, и, как и в исследовании выше, присутствие мамы помогло префронтальной коре головного мозга вступить в действие [3]. Это исследование показывает, что подростки также нуждаются в поддержке своих мам, чтобы сделать правильный выбор!

Что происходит, когда стресс длится долго?

Стресс бывает разных форм.Пример, который мы использовали в этой статье, — встреча с медведем. Увидеть медведя — это, как правило, кратковременный стресс, потому что вы, вероятно, быстро выберетесь из этой стрессовой ситуации. Чувство стресса — это нормально и хорошо для обнаружения опасности в окружающей среде. Но для некоторых людей стресс становится нормальной частью жизни. Представьте, если бы над вами издевались в школе. Хождение в школу каждый день может стать страшным или стрессовым. Кратковременный стресс вызывает кратковременные выбросы большого количества кортизола. Если ось HPA активирована постоянно, как при длительном стрессе, система стресс-реакция изменится, чтобы попытаться справиться с длительным стрессом [1].Система реагирования на стресс изменяется, вырабатывая меньше кортизола, поскольку его очень много в организме. Это вызывает дисбаланс кортизола и плохое функционирование системы реакции на стресс.

Одной из ситуаций, которая может вызвать длительный стресс, является очень плохой уход в раннем возрасте, например, проживание в приюте без родителей. В исследовании (см. Рис. 3) сравнивали детей, живущих в детских домах, с детьми, выросшими с их родителями. Как и в предыдущем исследовании, о котором мы говорили, ученые смотрели на мозг детей, когда они рассматривали эмоциональные лица [4].Они также сравнили мозг детей с мозгом подростков, когда они смотрели на эти лица. Ученые также сосредоточились на связи между префронтальной корой и миндалевидным телом, чтобы изучить, как эти дети регулируют эмоциональный стресс. Они обнаружили, что мозг детей-сирот больше походил на мозг подростков, чем детей-сирот. Так что мозг детей-сирот был на самом деле более зрелым! Это означает, что их мозг был в состоянии регулировать эмоциональный стресс даже без родителя.

  • Рисунок 3 — Мозг A. показывает связь между миндалевидным телом и префронтальной корой.
  • На графике показано, как миндалевидное тело и префронтальная кора связаны между собой, когда дети и подростки рассматривают эмоциональные лица. Полосы в отрицательном направлении B. указывают на то, что миндалевидное тело становится менее активным, потому что префронтальная кора головного мозга становится более активной. Вот что происходит при регуляции эмоционального напряжения. Полосы в положительном направлении С. указывают на то, что и миндалевидное тело, и префронтальная кора становятся более активными. Вот что происходит, когда мозг не может регулировать стресс. Вы можете видеть, что полосы для детей-сирот и подростков идут в одном направлении (отрицательное). Решетки для детей-сирот и подростков идут в противоположных направлениях [4]. Это говорит нам о том, что при отсутствии надлежащего раннего ухода эти области мозга созревают быстрее.

Может показаться, что иметь зрелый мозг — это хорошо.Но это не всегда верно для людей. Людям нужно много времени, чтобы созреть. Нормальный образец человеческого развития позволяет людям многое узнать о том, как стать взрослым, прежде чем стать им. Дети в этом исследовании жили в очень переполненных приютах без особой любви и привязанности со стороны взрослых. Без тесных отношений со взрослым в раннем детстве мозг осиротевших детей должен был стать зрелым гораздо раньше. Слишком раннее созревание связано с большим беспокойством, психическим состоянием беспокойства и страха [4].Хорошая новость заключается в том, что усыновленные дети в конечном итоге испытывают социальную буферизацию от стресса, когда чувствуют, что их приемная семья любит и поддерживает их [1].

Заключение

Мозг ежедневно борется со стрессом. Преследует ли вас огромный медведь или вы видите маленького паука в своей комнате, мозг и тело готовы и готовы справиться со стрессом. Наш мозг подобен супергероям — готов спасти положение! С помощью оси HPA, миндалины и префронтальной коры мы можем успокоиться во время стрессовых ситуаций.Никто не может пройти через все в одиночку, даже супергерои. Наш мозг иногда полагается на помощь друзей и членов семьи, чтобы смягчить реакцию на стресс. Родители нам очень помогают, особенно когда мы молоды. При отсутствии опекуна в молодом возрасте мозг ребенка может слишком быстро созреть, что может вызвать у ребенка беспокойство. Тревога заставляет вещи казаться более пугающими, чем они есть на самом деле, что заставляет ребенка чувствовать себя еще более напряженным! Есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы справиться с краткосрочным и долгосрочным стрессом в своей собственной жизни.Любая деятельность, которая вам нравится, высвобождает в вашем мозгу химические вещества, которые делают вас счастливыми. Физические упражнения и движения — отличные способы уменьшить стресс. Еще один способ справиться со стрессом — проводить время с друзьями и семьей. Помните, что наличие в вашей жизни людей, оказывающих социальную поддержку, может вызвать у вас чувство заботы, что замедлит выработку кортизола. Лучше всего сказать взрослому, которому вы доверяете, если вы чувствуете стресс в течение длительного периода времени!

Глоссарий

Стресс : Психическое и физическое состояние, которое испытывают люди, когда они переживают что-то трудное или угрожающее.

Система реагирования на стресс : Название частей мозга, органов и гормонов, которые работают вместе для борьбы со стрессом.

Ось гипоталамус – гипофиз – надпочечники (HPA) : Система обмена сообщениями, которая начинается в головном мозге. Он сигнализирует органам, что нужно реагировать на стресс, переходя в режим выживания. Он включает гипоталамус, гипофиз и надпочечник.

Кортизол : Гормон стресса или мессенджер, который высвобождается осью HPA, чтобы сообщить другим органам тела, что им нужно бороться со стрессором.

Миндалевидное тело : Структура мозга, которая фактически обнаруживает стресс и сообщает оси HPA о необходимости реагировать.

Префронтальная кора : Управляющий центр мозга, который контролирует мысли и действия. Его основная задача — контролировать эмоциональные реакции на стресс, регулируя работу миндалевидного тела.

Социальная буферизация : Процесс, который происходит, когда социальная поддержка помогает мозгу регулировать реакцию на стресс. Материнская буферизация — это социальная буферизация, которая исходит именно от наших матерей или других лиц, осуществляющих близкий уход.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.


Список литературы

[1] Hostinar, C. E., Sullivan, R. M., and Gunnar, M. R. 2014. Психобиологические механизмы, лежащие в основе социальной буферизации гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси: обзор моделей на животных и исследований на людях в процессе развития.Psychol. Бык. 140 (1): 256–82. DOI: 10.1037 / a0032671

[2] Джи, Д. Г., Габард-Дурнам, Л., Телцер, Э. Х., Хамфрис, К. Л., Гофф, Б., Шапиро, М. и др. 2014. Материнская буферизация миндалевидного тела человека в префронтальной цепи в детстве, но не в подростковом возрасте. Psychol. Sci. 25: 2067–78. DOI: 10.1177 / 0956797614550878

[3] Гуасси Морейра, Дж. Ф., и Телцер, Э. Х. 2016. Мать все еще знает лучше: материнское влияние однозначно модулирует чувствительность подростков к вознаграждению во время принятия риска.Dev. Sci. 1–11. DOI: 10.1111 / desc.12484

[4] Джи, Д. Г., Габард-Дурнам, Л. Дж., Фланнери, Дж., Гофф, Б., Хамфрис, К. Л., Телцер, Э. Х. и др. 2013. Раннее развитие связи миндалевидного тела человека с префронтальной частью после материнской депривации. Proc. Natl. Акад. Sci. США 110 (39): 15638–43. DOI: 10.1073 / pnas.1307893110

5 Разум и мозг | Как люди учатся: мозг, разум, опыт и школа: расширенное издание

имеет уникальную организацию, на которую влияет то, что она воспринимается визуально.Восприятие языка жестов зависит от параллельного визуального восприятия формы, относительного пространственного положения и движения рук — это совершенно другой тип восприятия, чем слуховое восприятие разговорной речи (Bellugi, 1980).

В нервной системе слушающего человека проводящие пути слуховой системы, по-видимому, тесно связаны с областями мозга, которые обрабатывают особенности разговорной речи, в то время как визуальные пути, по-видимому, проходят несколько этапов обработки, прежде чем будут извлечены черты письменной речи (Блейкмор , 1977; Фридман, Кокинг, 1986).Когда глухой человек учится общаться с помощью жестов, различные процессы нервной системы заменяют те, которые обычно используются для речи, — значительное достижение.

Нейробиологи исследовали, как визуально-пространственные области и области обработки речи объединяются в разных полушариях мозга, развивая при этом определенные новые функции в результате визуального языкового опыта. В мозгу всех глухих некоторые области коры, которые обычно обрабатывают слуховую информацию, организуются для обработки визуальной информации.Однако есть также очевидные различия между мозгом глухих людей, которые используют язык жестов, и глухих людей, которые не используют язык жестов, предположительно потому, что у них разный языковой опыт (Neville, 1984, 1995). Среди прочего, существенные различия существуют в электрической активности мозга глухих людей, которые используют язык жестов, и тех, кто не знает язык жестов (Friedman and Cocking, 1986; Neville, 1984). Кроме того, есть сходство между пользователями языка жестов с нормальным слухом и пользователями языка жестов, которые являются глухими, что является результатом их общего опыта участия в языковой деятельности.Другими словами, определенные типы инструкций могут изменять мозг, позволяя ему использовать альтернативный сенсорный ввод для выполнения адаптивных функций, в данном случае общения.

Еще одна демонстрация того, что человеческий мозг можно функционально реорганизовать с помощью инструкций, получена в исследованиях на людях, перенесших инсульт или у которых были удалены части мозга (Bach-y-Rita, 1980, 1981; Crill and Raichle, 1982). Поскольку самопроизвольное выздоровление, как правило, маловероятно, лучший способ помочь этим людям восстановить утраченные функции — это дать им инструкции и длительные периоды практики.Хотя такое обучение обычно занимает много времени, оно может привести к частичному или полному восстановлению функций, если оно основано на разумных принципах обучения. Исследования животных с подобными нарушениями ясно показали формирование новых мозговых связей и других приспособлений, мало чем отличающихся от тех, которые происходят, когда взрослые учатся (например, Jones and Schallert, 1994; Kolb, 1995). Таким образом, управляемое обучение и обучение на основе индивидуального опыта играют важную роль в функциональной реорганизации мозга.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.