5 фактов об операциях на мозге

Человеческий мозг — это не закрытая система, неподвластная изменениям извне. От хирургического рассечения полушарий до микростимуляции коры, от защитных барьеров до искусственных ощущений и «умных таблеток» — научные вмешательства в работу мозга открывают новые возможности для его лечения и ставят сложные этические вопросы о том, насколько гуманно физически менять орган, о котором мы так мало знаем. Мы собрали пять материалов, которые показывают, как далеко зашла нейронаука в попытках понять и модифицировать человеческий опыт, и добавили в них данные актуальных исследований. 1. Живая броня между кровью и нейронами Мозг — единственный орган, который отгораживается от собственного тела специальным барьером. Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) контролирует, какие вещества из крови могут попасть к нейронам, а какие — нет. Это вмешательство природы в работу мозга защищает его от токсинов и инфекций, но одновременно создает проблему для медицины: многие лекарства просто не могут преодолеть этот барьер. Концепцию ГЭБ разработала выдающаяся физиолог Лина Штерн в 1920-х годах. Она изучала, как различные вещества ведут себя при введении в кровь и непосредственно в полости мозга, и обнаружила некое фундаментальное различие. В отличие от капилляров других органов, где между клетками эндотелияэндотелия есть щели и поры, капилляры мозга герметичны: их края сшиты специальными белковыми молекулами. Свободно через них проходят только кислород, углекислый газ, вода и мочевина — всё остальное транспортируется с затратой энергии. «Любая клетка является открытой системой, она обменивается веществами с окружающей средой. Клетка должна получать из окружающей среды воду, кислород, питательные вещества и в то же время выделять конечные продукты обмена веществ, например углекислый газ. Большинство нужных ей веществ клетка получает из крови». Читайте полный лонгрид по ссылке «Защитная система мозга» Эта защита имеет и обратную сторону: фармакологи вынуждены разрабатывать специальные молекулы, способные преодолеть ГЭБ, или вводить препараты прямо в спинномозговую жидкость. Нарушения барьера — например, при повышении температуры — повышают риск проникновения инфекций в мозг. Штерн расширила свою концепцию до более общей идеи гистогематического барьера между кровью и всеми тканями организма, заложив основы современного понимания того, как организм защищает свои самые уязвимые структуры. 2. Когда два полушария перестают общаться Что произойдет, если буквально разделить мозг пополам? В 1960-х годах нейрохирурги начали рассекать мозолистое тело — главный «кабель», соединяющий полушария, — чтобы остановить распространение эпилептических припадков. Пациенты после операции чувствовали себя нормально и не замечали изменений, но последующее тщательное исследование показало: в одной голове у них стали жить два независимых сознания. Майкл Газзанига, молодой аспирант из лаборатории Роджера Сперри, разработал методику, которая учитывала устройство зрительной системы: информация из правого поля зрения идет в левое полушарие, из левого — в правое. Когда первому пациенту WJ показали изображение ложки в правом поле зрения, он легко назвал предмет. Но когда картинку предъявили левому полушарию (правому мозгу), произошло неожиданное: пациент сказал, что ничего не увидел. «Адреналин перекачивался по моему телу, сердце скакало, как футбольный мяч в Дартмуте, когда тренером был Боб Блэкмен. Хотя сейчас этими открытиями уже никого не удивишь (они стали просто поводом для беседы за коктейлем), невозможно описать мое изумление, когда WJ сказал: "Нет, я ничего не видел". Мало того что он не мог больше словесно описать, используя свое левое полушарие, предмет, представленный только что отделенному правому полушарию, он не знал, что изображение вообще показывали». Читайте полный отрывок из книги Майкла Газзаниги по ссылке «Расщепление мозга» Дальнейшие эксперименты показали: правое полушарие видело изображение и могло выбрать нужный предмет левой рукой, но не могло об этом рассказать — речевой центр находится слева. Оказалось, что полушария специализируются на разных задачах: правое лучше справляется с пространственными и визуальными задачами, левое — с языком и логикой. Расщепленный мозг открыл окно в понимание того, как работает сознание и насколько хрупким может быть наше ощущение единого «я». 3. Туннель эго и субъетивный опыт Может ли машина обладать сознанием? И нужно ли нам создавать искусственный сознательный опыт? Философ Томас Метцингер предупреждает: прежде чем отвечать на эти вопросы, необходимо понять ограничения нашего собственного сознания. Человеческое восприятие — это не объективная картина мира, а упрощенная модель реальности, созданная мозгом для выживания. Метцингер разработал концепцию «туннеля эго» — идею о том, что сознательный опыт радикально фильтрует реальность. Мозг конструирует модель мира с цветами, звуками и ощущениями, которых «снаружи» не существует: во Вселенной нет красного или зеленого цвета, есть только электромагнитные волны определенной длины. Всё, что мы переживаем как реальность, определяется внутри нашей головы. Этот туннель — результат миллионов лет эволюции, и его цель не показать мир таким, какой он есть, а помочь выжить. «Объективная реальность намного более сложна, чем мы ее видим и воспринимаем. Реальность не только намного богаче, чем мы осознанно испытываем, но она еще и совсем другая. Человеческая нервная система — продукт миллиона лет эволюции. Ее цель была не показать реальность такой, какая она есть, но помочь нам выжить, скопировать наши гены наиболее эффективным способом». Читайте полное интервью с Томасом Метцингером по ссылке «Сознание человека и машин» С этой точки зрения создание искусственного сознания у машин выглядит этически сомнительным. Метцингер убежден: сознательный опыт несет с собой больше страданий, чем счастья, и искусственный интеллект — это одно, а искусственное сознание — совсем другое. Мы не должны приумножать страдания в мире машин. Вопрос не в том, можем ли мы это сделать, а в том, зачем нам это нужно и какие последствия это повлечет для самих машин и для нас. 4. Как научить мозг чувствовать то, чего нет Можно ли заставить мозг почувствовать прикосновение, которого не было? Или услышать звук, которого нет в реальности? Нейроинженер Михаил Лебедев доказал: можно, если стимулировать правильные области коры электрическими импульсами. Сенсорные нейроинтерфейсы направляют информацию прямо в мозг, минуя органы чувств, и создают искусственные ощущения — от звука до осязания. ​Самый успешный пример — кохлеарный имплантат, который вернул слух сотням тысяч людей по всему миру. Электроды, имплантированные во внутреннее ухо, посылают импульсы в слуховой нерв, и человек, который раньше не слышал, обретает способность воспринимать звуки. Похожие технологии разрабатываются для зрения, но прогресс в этой области заметно медленнее. Лебедев и его команда работали над восстановлением тактильных ощущений: если человек управляет протезом руки с помощью сигналов мозга, ему нужна обратная связь — чувствовать, что рука трогает предмет. «Чем больше обезьяна упражнялась в использовании этих стимулов, тем лучше у нее получалось распознавать искусственные ощущения, которые мы направляли в мозг. Было видно, что мозг действительно пластически настраивается на информацию, которую мы в него посылаем, и обучается ее распознавать. Это послужит нам в будущем, если пациенты будут пользоваться такими протезами долгое время: чем больше они пользуются, тем практичнее и удобнее становятся протезы, а искусственно вызываемые ощущения становятся более натуральными». Смотрите полную лекцию с Михаилом Лебедевым по ссылке «Создание искусственных ощущений» Мозг обладает удивительной пластичностью и может научиться интерпретировать искусственные сигналы как настоящие ощущения. В будущем это открывает возможность не только восстанавливать утраченные чувства, но и создавать принципиально новые — например, «протезы памяти» через стимуляцию гиппокампа. Однако пока пациенты описывают искусственные ощущения как «мурашки по коже», далекие от натуральных. Исследователи надеются, что длительное использование нейропротезов сделает эти ощущения неотличимыми от реальных. 5. Умные таблетки между лечением и когнитивным допингом Что, если можно было бы улучшить память, внимание и мотивацию с помощью таблетки? Ноотропы — препараты, повышающие когнитивные способности, — уже используются для лечения пациентов с болезнью Альцгеймера, шизофренией и депрессией. Но всё чаще их принимают здоровые люди: студенты перед экзаменами, работники умственного труда в дедлайны, путешественники, борющиеся с джетлагом. Нейропсихолог Барбара Сахакян предупреждает об опасностях, которые несут ноотропы, и этических проблемах, связанных с их доступностью. Модафинил и метилфенидат (риталин) — два наиболее изученных ноотропа. Они влияют на нейромедиаторы: дофамин, норадреналин и глутамат, важные для обучения, внимания и мотивации. Исследования показывают, что модафинил действительно улучшает рабочую память и помогает выполнять скучные задачи. Но долгосрочные эффекты для здоровых людей не изучены, а покупка препаратов через интернет без рецепта крайне опасна — неизвестно, что именно покупает человек и как препарат взаимодействует с другими лекарствами. «Часть моего беспокойства по поводу того, что здоровые люди используют ноотропные препараты, в первую очередь связана с вопросами безопасности. У нас нет долгосрочных исследований, показывающих, что эти препараты безопасны для здоровых людей. Так что нам действительно нужно провести исследования, прежде чем здоровые люди смогут принимать ноотропы. Второй вопрос, который меня тревожит, состоит в том, что эти препараты сложно достать и из-за этого люди покупают их через интернет, а это крайне опасный способ достать препараты, отпускаемые только по рецепту». Читайте полное интервью по ссылке «Ноотропы: препараты, применение и эффективность» Главная этическая проблема — социальное неравенство и фактическое склонение к употреблению ноотропов. Если только богатые смогут позволить себе препараты, разрыв между классами увеличится. Студенты говорят, что чувствуют давление со стороны сверстников: другие принимают «умные лекарства», и не принимать их означает проиграть в конкуренции. Сахакян поднимает важный вопрос: будем ли мы использовать ноотропы, чтобы работать меньше и больше времени проводить с семьей, или превратимся в общество, работающее 24/7, просто потому что так нам говорят сетевые инфлюенсеры? Для здоровых людей нейропсихолог рекомендует физические упражнения — они улучшают работу мозга, настроение и при этом безопасны.