Человеческий мозг похож на сложный многоярусный лабиринт, окруженный плотным куполом черепа. Научный штурм крепости разума начался в 16 веке и продолжается до сих пор — ученые строят лестницу все более изощренных технологий, позволяющих заглянуть за «крепостную стену». Однако даже самые современные подходы не дают исчерпывающего ответа, как устроен наш мозг. В первой статье спецпроекта «Медицинские нейротехнологии» мы раскроем историю изучения мозга от средних веков до наших дней: вместе пройдем путь от пыльных анатомических атласов до функциональной магнитно-резонансной томографии и фокусированного ультразвука и заглянем в недалекое будущее.
И начнем мы с патологоанатомических исследований
В 1559 году на рыцарском турнире во Франции разыгралась трагедия, давшая мощный импульс наукам о мозге. Граф Монтгомери нанес королю Генриху II удар, от которого тот скончался после зрительных галлюцинаций и паралича . Расследовать причину смерти поручили хирургу Амбруазу Паре, отвергшему прижигание ран кипящим маслом, и врачу Андреасу Везалию, создавшему достоверный атлас анатомии человеческого тела. Вместе они впервые провели вскрытие черепа с патологоанатомическим исследованием мозга, то есть сопоставляя жалобы короля с обнаруженными при вскрытии повреждениями. Врачи описали субдуральную гематому (скопление крови под твердой мозговой оболочкой) и участки «раздавленных» затылочных долей головного мозга; определили их как причину галлюцинаций короля; а их зарисовки дополнили анатомические атласы. К 1664 году, по результатам регулярных патологоанатомических исследований, английский врач Томас Уиллис создал еще более детальный атлас анатомии головного мозга, где обратил внимание на варианты нормального строения сосудистого анастомоза у основания мозга, названного в его честь виллизиевым кругом.
Этот и другие интересные факты более подробно рассказаны в книге «100 рассказов из истории медицины», рецензию на которую можно прочитать на «Биомолекуле».
Подробнее об анатомии головного мозга можно почитать в разделе статьи от «Биомолекулы» «Ликбез по ЦНС: Анатомия мозга».
Патологоанатомическое исследование (аутопсия) —
процедура посмертного анатомического исследования тела, в том числе внутренних органов, с целью установления причин заболеваний и смерти. В свою очередь, биопсия — прижизненный забор клеток или тканей с диагностической или исследовательской целью.
В 16–17 веках по всей Европе создавались анатомические музеи, такие как Кунсткамера в Санкт-Петербурге, для демонстрации просвещенной публике примеров искусной техники анатомического препарирования и консервации. Развитие практик холодной и сухой консервации мозга позволили к 19 веку создавать коллекции срезов; в России основоположником этого направления стал хирург Н.И. Пирогов. Мозговые срезы в трех перпендикулярных плоскостях уточнили представления о взаимном расположении мозговых структур и легли в основу развития топической диагностики, стереотаксической нейрохирургии и нейровизуализации, о которых мы еще расскажем.
Мозг как ценность
В 17 веке философ Рене Декарт интересовался работами анатомов (таких, как А. Везалий) и развивал античную идею энцефалоцентризма. Он определил головной мозг как центр управления телом, а также вместилищем «впечатлений, аппетитов и страстей». Его идеи о взаимоотношениях тела, разума и души способствовали развитию этических норм в области исследований головного мозга. К 18–19 веку коллекционирование образцов стало более избирательным, и сформировалась практика прижизненного «завещания» мозгов со стороны образованных и интеллигентных людей; образцы использовались не для демонстрации публике, а для поиска причин гениальности. Она продолжилась и позднее: в московском Институте мозга (теперь входит в состав РЦНН), организованном на базе Лаборатории по изучению мозга В.И. Ленина, сейчас хранится «Пантеон», состоящий из консервированных образцов мозга великих русских людей двадцатого столетия — ученых, политиков, деятелей искусства. К сожалению, «рецепт гениальности» на основе этой коллекции обнаружен так и не был.
Социально-политические потрясения ХХ века привели к формированию современных этических и правовых норм, регулирующих использование посмертных образцов мозга человека для научных целей. С тех пор в большинстве стран, в том числе в России, это возможно только при наличии прижизненного согласия донора или, в юридически разрешенных случаях, с согласия родственников. Сохранившиеся «банки мозга» стали систематизировать и накапливать материал в соответствии с международными стандартами. Образцы сопровождаются анамнестическими данными (чем болел владелец, как лечился, какой вел образ жизни), данными клинических наблюдений, генетического профилирования и нейровизуализации. Банки мозга ведут просветительскую деятельность о необходимости этически регулируемого донорства, разработки стандартов пробоподготовки и хранения образцов.
С развитием методов прижизненного изучения головного мозга актуальность изучения посмертных образцов мозговой ткани снизилась, но ненадолго — к началу XXI века стало очевидно, что многие социально-значимые заболевания нервной системы (такие как болезни Альцгеймера и Паркинсона) нуждаются в изучении мозговой ткани на молекулярно-генетическом уровне для разработки лечения. Такие исследования проводятся на материале, полученном при вскрытии или прижизненной биопсии. Доступность биопсийного материала повышается с развитием нейрохирургических методов.
В связи с ограниченным доступом к головному мозгу человека, ученые продолжают изучать нервную систему в норме и при патологии на животных моделях . На алтарь нейронаук было положено великое множество «братьев наших меньших» — улиток, кальмаров, рыб, лягушек, крыс, кошек, кроликов, собак, шимпанзе и т.д.
И изучение это довольно успешно — о современных нейротехнологиях читайте на нашем сайте!