В результате автомобильных аварий, падений и других несчастных случаев множество людей в мире ежегодно получают серьезные черепно-мозговые травмы. Такие повреждения часто являются причиной смерти, а у выживших приводят к различным когнитивным и двигательным нарушениям. В недавних исследованиях на лабораторных мышах удалось выявить закономерности восстановления мозга после травмы, что может помочь в лечении людей
Важнейшей частью головного мозга обычно считают серое вещество – скопления тел нервных клеток (нейронов). Но в последние годы много внимания, и небезосновательно, уделяется связующим путям – белому веществу, состоящему из пучков аксонов, длинных отростков нейронов. Именно связность разных отделов мозга определяет работу так называемых нейронных сетей, когда над выполнением задачи совместно работают нервные клетки, расположенные далеко друг от друга.
На основе уже имеющихся данных можно сделать вывод, что в случае повреждения мозга состояние белого вещества оказывается даже более важным, чем серого. Изучение мозга людей, получивших травму, а также исследования на животных со смоделированной черепно-мозговой травмой показывают, что при подобных повреждениях нарушаются функциональные связи между разными областями мозга, а восстановление связности приводит к улучшению когнитивных функций и памяти.
Ученые из США и Канады провели эксперименты на мышах – животной модели травмы головного мозга. Несмотря на серьезность повреждения, животные были в состоянии, к примеру, бегать в колесе. Чтобы понять, как происходит процесс восстановления, ученые наблюдали за работой мозга животных в течение 3 недель после травмы как в покое, так и при «тренировках» в колесе.
Для этого они использовали метод кальциевой визуализации, поскольку именно колебания содержания внутриклеточного кальция являются косвенным показателем нервной активности. С помощью флуоресцентных датчиков, сигнализирующих об этих изменениях, им удалось визуализировать активность сотен отдельных нейронов одновременно. Исследователи также считывали активность мозга с помощью электрокортикографии, т.е. непосредственно с коры головного мозга. Сочетание этих методов позволило получить достаточно полную картину того, как разные отделы мозга «общаются» друг с другом после травмы, и проследить историю «сетевых подключений» по всей коре.
Как и предполагалось, активность травмированного мозга во всех ситуациях заметно отличалась от активности здорового. Неожиданным стал тот факт, что «иначе» вел себя не только сам поврежденный участок, но и области, расположенные далеко от него. Нужно отметить, что обычно исследования черепно-мозговых травм сфокусированы исключительно на области повреждения. Но, судя по всему, в преодолении последствий участвует весь мозг – он активно создает новые нервные пути, пытаясь воспроизвести или скомпенсировать утерянные.
Это открытие, очевидно, имеет вполне практическое приложение. По мнению ученых, визуализация мозга пациента с черепно-мозговой травмой во время выполнения различных действий поможет лучше определить механизм травмы и уточнить характер повреждений, что сделает лечение более персонализированным.
В дальнейшем исследователи планируют изучить изменения нервной активности после черепно-мозговой травмы в течение более длительного периода, а также так «адаптировать» методы визуализации, чтобы с их помощью выявлять изменения в мозговой активности, способные вызвать конкретные нарушения в работе мозга либо имеющие прогностическую ценность.
Публикации по теме:
«Википедия мозга» против слабоумия, психических заболеваний и мозговых «катастроф»
В водовороте жизни. МРТ-визуализация мозга и жидких сред организма