Топическая диагностика: поиск функций на карте мозга

В 17–18 веке в западной медицине сформировался патологоанатомический подход к изучению заболеваний. Врачи наблюдали за состоянием своих пациентов, ассоциируя прижизненные проявления болезни с изменениями органов, обнаруженными посмертно. Оказалось, что характер нарушений мышления, движения и восприятия сильно зависит от «топики» (от греч. τόπος — «место»), т.е. локализации патологических изменений в различных участках головного и спинного мозга.

Накапливались случаи пациентов, благодаря которым анатомические атласы головного мозга дополнялись функциональными зонами. В 1848 г. американский рабочий Финеас Гейдж попал в аварию на железной дороге — металлический лом пронзил его лобные доли; характер строителя из ответственного и добропорядочного превратился в импульсивный и неуправляемый. Так врачи пришли к важному выводу, что лобные доли головного мозга отвечают за проявление воли, формирование нашего «Я», моральных качеств, принципов и убеждений. В 1861 году французский врач Поль Брока, исследуя мозг пациента по прозвищу «Тан-Тан» (способного произносить лишь этот слог), обнаружил повреждения в левой лобной доле, которую обозначил моторным центром речи. А спустя 10 лет немецкий психиатр Карл Вернике описал обратный случай: пациент говорил бегло, но речь превращалась в бессмысленный поток слов — все дело было в повреждении сенсорного центра речи в левой височной доле. Ученые осознали: язык — это не единая «способность души», а система взаимосвязанных корковых зон и проводящих путей головного мозга.

Увлекательные истории о пациентах с необычными симптомами при поражении различных отделов головного мозга можно найти в книге индийского невролога В. Рамачандрана «Мозг рассказывает». Ну а классика подобного чтения — «Человек, который принял жену за шляпу» Оливера Сакса.

В 19 веке определение зоны повреждения нервной системы по совокупности внешних проявлений болезни, названное топической диагностикой, способствовало обособлению неврологии как отдельной врачебной дисциплины, нацеленной на лечении заболеваний нервной системы. Большую роль в этом сыграл французский врач Жан Мартен Шарко, которого называют «отцом неврологии». С 1862 г. под его руководством в клинике Сальпетриер детально сопоставлялись клинические проявления рассеянного склероза, болезни Паркинсона, хореи с посмертными находками в головном мозге.

Функциональные зоны коры больших полушарий мозга. После создания подробных анатомических атласов врачи стали ассоциировать повреждения нервной системы различной локализации со специфическим нарушением функций у своих пациентов. Благодаря накопленному опыту «причудливых» изменений в восприятии, движении и поведении неврологических пациентов, изображения головного и спинного мозга стали дополняться схемами локализации и размеров функциональных зон. Впоследствии эти карты уточнялись и дополнялись благодаря методам электрофизиологии и нейровизуализации. Далее в крутилке — знаменитые пациенты, благодаря которым были картированы первые такие зоны.

Финеас Гейдж (слева) — американский рабочий, переживший металлический лом, прошедший через его лобные доли (КТ-реконструкция справа). После физического восстановления у Гейджа изменились характер и поведение, что стало одним из первых доказательств роли лобных долей в становлении характера и личности. Случай был описан врачом Джоном Мартином Харлоу в 1848 году: врач знал пациента до травмы и наблюдал за ним в течение десятилетий после.

Зона Брокá — моторный центр речи. В 1861 году французский врач Поль Брокá (слева) провел патологоанатомическое исследование головного мозга Луи Виктора Леборна (справа), который более двадцати лет провел в больницах под прозвищем «Месье Тан». Мужчина понимал речь, но почти не мог говорить и годами произносил лишь слог «Тан». Брока выявил очаг в левой лобной доле и связал эту область с продукцией речи. В том же году Брока подкрепил вывод описанием похожего случая (пациент Лелон).

Когда ученые нанесли на «карту мозга» различные функциональные зоны, созрел вопрос: насколько распределение этих зон отличается между людьми и могут ли нервные контуры с разными функциями «поменять квалификацию» и заменить друг друга (например, в случае обширного повреждения мозга)? В августе 1881 г. на VII Международном медицинском конгрессе в Лондоне состоялись нешуточные дебаты между двумя физиологами: немцем Фридрихом Гольцем и англичанином Дэвидом Ферье. Гольц демонстрировал собак с обширными удалениями коры головного мозга: животные, несмотря на массивные повреждения, сохраняли нормальные движения и поведение. В ответ Ферье показывал макак с небольшими очагами поражения, у которых возникали одинаковые отклонения (функциональные дефициты).

К концу XIX века оказалось, что истина находится посередине: некоторые функциональные зоны мозга действительно имеют строгую и ограниченную в размерах локализацию, в то время как другие нервные контуры распределены по нескольким участкам мозга и связаны друг с другом, что создает условия для нейропластичности. Это подтверждается в некоторых случаях хорошего восстановления пациентов после инсультов, операций и травм. Залогом «успеха» в таких случаях является более молодой возраст, отсутствие обширных повреждений, хронического стресса и вредных привычек, а также активные и грамотные восстановительные мероприятия, чтобы мозг «заново научился» нарушенным функциям. Самый яркий пример нейропластичности — это люди с утратой одного из полушарий головного мозга в детском возрасте, которые ведут нормальную жизнь, учатся, работают и создают семьи.

Нейропластичность —

адаптивная способность нервных контуров к изменению структуры и выполняемых функций в условиях меняющейся окружающей среды (новый опыт, обучение, повреждение и т.п.).

Головной мозг 7-летней девочки Кристины Сэнтхаус, которой удалили правое большое полушарие головного мозга из-за энцефалита Расмуссена — прогрессирующей воспалительной дегенерации головного мозга, сопровождающейся эпилептическими приступами (у Кристины было до 150 эпиприступов в день). После операции девочка могла говорить на двух языках и нормально передвигалась, в последствии получила высшее образование, создала семью и купила дом.

Несмотря на многообразие появившихся современных медицинских нейротехнологий, о которых мы расскажем в следующих разделах, клинический метод и топическая диагностика остаются незаменимыми инструментами неврологов. Они являются основой грамотной маршрутизации неврологического больного. Невролог может подойти к постели больного, оценить движения, чувствительность и координацию — это позволяет быстро и точно ограничить «зону поиска» патологических изменений и ускоряет последующую диагностику с использованием более специфичных и высокотехнологичных методов, таких как МРТ или ЭЭГ. Также топическая диагностика заложила основы для других методов, таких как стереотаксическая нейрохирургия, нейронавигация и нейромодуляция.

Все многообразие современных медицинских нейротехнологий можно разделить на диагностические и терапевтические. Традиционные подходы в неврологии и нейрохирургии не теряют актуальности — они не только заложили основы для развития других методов, но и стали основой грамотной маршрутизации пациента. Инструментальные методы повысили скорость и качество диагностики и лечения неврологических больных, сделали их более комфортными и персонализированными, т.е. учитывающими индивидуальные особенности строения нервной системы. Открылся доступ к наблюдению за живым мозгом в режиме реального времени — это стимулировало научное сообщество к разработке методов управляемого «вмешательства» в действующие нервные контуры. Так появились разнообразные методы нейромодуляцяции, нейропротезирования и нейрореабилитации. Потенциал многих из современных нейротехнологий еще только предстоит раскрыть в полной мере.

Собственно о современных медицинских нейротехнологиях — читайте в полной версии статьи на нашем сайте!