📍 Мы побывали в гостях в лаборатории клеточной нейрофизиологии человека ФИЦ ХФ РАН. Ее сотрудники рассказали о направлении исследований, “подпольной” научной работе и как глубинная стимуляция мозга может пробудить ваши тайные желания.
В беседе участвовали Алексей Седов, Индико Джалагония, Вероника Филюшкина, Никита Захаров, Ксения Сайфулина и Артем Незвинский.
✔️ Сотрудники лаборатории клеточной нейрофизиологии человека работают над исследованием нейронной активности в бледном шаре и субталамическом ядре. Они анализируют данные, которые получают с микроэлектродов, погруженных в мозг во время нейрохирургической операции. Такие операции помогают облегчить моторные симптомы у людей с болезнью Паркинсона и другими двигательными нарушениями. Кроме того, во время операции можно получить множество информации об активности нейронов. Скоро в лаборатории начнут работу над исследованием влияния музыки на активность мозга: можно ли с помощью музыкотерапии снизить симптомы больных? Полный материал ниже.
👉🏻 Наша основная тема – это исследования нейронной активности в бледном шаре и субталамическом ядре у пациентов с двигательными нарушениями. В основном это люди с болезнью Паркинсона и дистонией. Мы знаем, что стимуляция глубинных структур головного мозга может значительно подавить некоторые симптомы у пациента, и тем самым повысить качество его жизни.
👉🏻 Лаборатория нейрофизиологии сотрудничает с нейрохирургами и неврологами в институте нейрохирургии им. Бурденко. Во время операции в мозг пациента вживляют макроэлектрод, помещая его в определенную структуру. Сложность в том, что глубинные структуры мозга плохо видно на МРТ, известны лишь примерные ориентиры. Попасть в нужное место помогает микроэлектрод: его постепенно погружают в мозг и постоянно регистрируют электрические сигналы. Для каждой структуры мозга сигнал уникален: например активность нейронов в бледном шаре существенно отличается от активности субталамического ядра. Для оценки эффективности стимуляции электрод помещают в середину субталамического ядра. Затем нейрохирург подает напряжение на электрод и стимулирует мозг: даже при небольшой амплитуде стимуляции может наблюдаться улучшение движений у пациента, тогда считается, что терапевтический эффект достигнут. Если амплитуда будет слишком высокой, у пациента может возникнуть побочный эффект, например, обратимое нарушение речи, при слишком низкой – терапевтического эффекта не будет. Такие операции позволяют как облегчить симптомы двигательных расстройств, например, при болезни Паркинсона, так и получить уникальные записи нейронной активности подкорковых ядер головного мозга человека.
👉🏻 Мозг и его механизмы до сих пор мало изучены и крайне непонятны. Мы не всегда можем предсказать, что именно произойдет при глубокой стимуляции. Субталамическое ядро очень маленькое (размером с фасолинку) при этом оно еще и подразделяется на несколько функциональных зон. Правильное расположение стимулирующего электрода - крайне важная задача. Если стимуляция заденет не только моторную зону, а например лимбическую (отвечающую за эмоции), результат может оказаться совершенно неожиданным. Например, пациент может захотеть осуществить давно задуманные планы или желания, которые до этого подавлял.
👉🏻 Лаборатория клеточной нейрофизиологии человека существует с 1969 года. Началось все со статьи профессора Дениз Альб-Фессард: она с помощью макроэлектрода воздействовала на мозг человека с болезнью Паркинсона. В статье говорилось, что таким образом можно идентифицировать область мозга, а затем, для клинического эффекта, ее разрушить. В СССР этой темой заинтересовалась Светлана Николаевна Раева. К сожалению, ее не поддержали: работу посчитали неоправданно опасной. Первые годы исследования велись практически подпольно. Сами изобрели канюлю, для введения микроэлектрода в мозг, сами ее изготовили. Микроэлектроды тоже изготавливали сами инженеры лаборатории. Экспериментальные инновационные операции проводили на кроликах.
👉🏻 После того как эффективность микроэлектродного метода была доказана и было получено разрешение на его клиническое применение, в 1969 году доктор Раева и нейрохирурги института нейрохирургии им. Бурденко провели первую операцию в СССР с применением микроэлектродной регистрации. Подготовка к каждой операции занимала несколько месяцев! Получалось проводить пять-десять операций в год, сейчас мы проводим около шестидесяти.
👉🏻 Сначала лаборатория базировалась при медицинском университете Сеченова, затем – в институте биофизики в Пущино, некоторое время – при институте высшей нервной деятельности. В институт химической физики лаборатория нейрофизиологии пришла благодаря поддержке академика Анатолия Леонидовича Бучаченко, который был в то время директором. Лаборатория активно сотрудничала с ведущими нейрофизиологическими центрами мира – с учеными из Японии, Франции, Канады.
👉🏻 Наша сильная сторона – уникальность получаемых данных. В результате каждой операции мы получаем записи активности одиночных нейронов и нейронных популяций мозга человека. Раньше все эти данные исследователи записывали на магнитные и фотопленки, а обрабатывали вручную с помощью линейки. Сейчас мы получаем данные в цифровом виде, но несмотря на огромное количество современных методов обработки и анализа, которые существенно облегчили жизнь исследователю, полностью автоматизировать этот этап невозможно.
👉🏻 Наряду с изучением нейронных механизмов моторного контроля мы расширили поле нашего интереса другими аспектами, влияющими на двигательное поведение. Например, моторное обучение и влияние музыки на инициацию движения. Музыкальная парадигма - это совершенно новое для нас направление. Известно, что определенная музыка является своеобразным стимулом для запуска моторной программы при болезни Паркинсона при этом совершенно непонятно как музыка влияет на активность подкорковых структур мозга. Очень интересно, что у нас в результате получится.