+7 (495) 226-95-57
E-mail: limbt@list.ru
Лаборатория инновационных биомедицинских технологий 
  English О нас | Онкология | Перспективные исследования | Патенты | Контакты  
Рак лёгких | Меланома | Стволовые клетки и рак | Офтальмология | Инсульт  

Главная
Лечение рака
Биология опухолей
Альтернативное лечение рака
Ишемия нижних конечностей
Крионика
Лечение инсульта
Лечение облысения
Стволовые клетки
Технологии
Исследования
Лечение детских травм
Контакты
*** Cancer treatment

 Руководитель Лаборатории Ковалёв А.В.

 Наши комментарии

 

 Университет МакГилла (Канада)
Альберт  Агуайо (Albert Juan Aguayo)
Альберт  Агуайо (Albert Juan Aguayo), выдающийся канадский невролог, пионер и лидер исследований  регенерации центральной нервной системы, профессор физиологии и директор  Центра неврологических исследований Университета МакГилла (Канада)

В 1985 году канадский ученый Альберт Дж. Агуайо опубликовал научную статью, в которой привел доказательства регенерации поврежденных нервных волокон в центральной нервной системе (головном и спинном мозге) млекопитающих. До этой публикации регенерация проводящих путей мозга считалась невозможной. Свое открытие Агуайо сделал, применив, придуманный им же метод трансплантации «мостов». В качестве «моста» использовался отрезок периферического нерва, взятого у этого же животного и пересаженный в место рассечения проводящих путей в мозге. Рассеченные нервные волокна ЦНС врастали в трансплантаты и продолжали регенерацию в мозге.

Вырастили лабораторных мышей с человеческими клетками мозга


Стивен Голдман (Steven Goldman) профессор неврологии
Стивен А. Гольдман (Steven Goldman) заслуженный профессор нейробиологии и неврологии. Начальник отдела Департамента клеточной и генной терапии, и содиректор Центра трансляционной нейромедицины университета Рочестера


Проект по созданию «Франкенмыши»
(Frankenmouse) — это создание животных с «модернизированным» мозгом, которые должны стать более умными, более способными к быстрому обучению, более надежно запоминать информацию и активно приобретать жизненный опыт. Астроциты человека в 10–20 раз крупнее мышиных, и обладают в сто раз большим количеством отростков, напрямую участвуют в процессе передачи и обработке информации в нервной ткани. После трансплантации 300 тысяч человеческих стволовых клеток в мозг мышей, примерно за год они размножились до 12 миллионов, вытеснив мышиные астроциты на периферию мозга. После операции, активность мозга мышей значительно усилилась. Они лучше воспринимают звуковые сигналы и электроимпульсы.Считается, что уровень развития и концентрация глиальных клеток, определяют насколько умным будет тот или иной человек. Усиление «вычислительных мощностей» за счет человеческих клеток мозга не замедлило сказаться на умственных способностях грызунов: например, они в четыре раза дольше помнили о связи определенного звука со слабым электрическим ударом.

Он начал свои исследования стволовых клеток мозга более чем 25 лет назад, и в 1983 году защитил докторскую диссертацию поисследованиям нейрогенеза в головном мозге. В настоящее время работа группы профессора Гольдмана поддерживается более чем двумя десятками агентств и фондов во всем мире.

Ученым нейробиологам из группы Голдманаудалось внедрить в мозг животных стволовые глиальные клетки мозга человека. Эти клетки, попав в мозг грызуна, оказались способны встроиться в клеточную архитектонику центральной нерной системы и превратиться в зрелые и функционирующие клетки, более того, человеческие клетки мозга улучшили способности головного мозга грызунов, увеличив качество восприятия и познавательные функции мозга грызуна. «Мы только надеялись, что грызуны с "модернизированным" мозгом, должны стать более умными» — рассказывает профессор Стивен Гольдман, — «Они должны быть способны учиться быстрее, более надежно запоминать информацию и приобретать жизненный опыт. И результаты наших исследований превзошли наши ожидания».

Ученые, проведя ряд экспериментов, определили, что имплантация клеток человеческого мозга определенного типа в мозг новорожденных грызунов сделала их более умными и обучаемыми, сдвинув уровень их развития к уровню развития взрослых особей. Но выведение "умных" грызунов вовсе не являлось конечной целью данных экспериментов, эти исследования направлены на изучение и поиск новых методов борьбы с определенными видами заболеваний человеческого мозга.

В настоящее время исследователи продолжают эксперименты с грызунами. Только на этот раз в мозг животных имплантируются зародыши глиальных клеток, взятых у людей, больных различными заболеваниями нервной системы, такими как болезнь Хантингтона и шизофрения. Это позволит ученым более подробно изучить природу нарушений, возникающих в мозге при нервных болезнях, а такжевыработать инновационные стратегии и проверить новые методы лечения.


Пауль Занберг (Paul Sanberg)
Пауль Занберг (Paul Sanberg), профессор-нейробиолог, Директор центра старения и регенерации мозга и Дуглас Шитл (R. Douglas Shytle), доцент-нейрохирург

«Все это весьма походит на научную фантастику, ведь до этого многие группы исследователей безуспешно пытались осуществить внедрение клеток головного мозга человека в мозг животных, как простейших грызунов, так и приматов" —рассказывает Пауль Занберг (PaulSanberg), профессор нейробиологии из университета Южной Флориды (UniversityofSouthFlorida) в Тампе. "Это достижение является захватывающим" — рассказывает Занберг, — "Клетки в мозгу грызуна действовали как клетки мозга человека, увеличивая возможности достаточно примитивного мозга».

Результаты исследований, которые проводились в последнее время, указывает на важную функцию глиальных клеток в работе мозга" — рассказывает Пауль Занберг, — "Именно с этими клетками связаны такие дегенеративные заболевания, как рассеянный склероз, и они играют не последнюю роль в возникновении других видов расстройств и заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера".

БОРЬБА СО СТАРЕНИЕМ МОЗГА

Йельская Медицинская Школа (США)
Юджин Редмонд (Eugene Redmond)
Юджин Редмонд (EugeneRedmond) профессор психиатрии и нейрохирургии Йельской Медицинской Школы (США)

Известно, что при дефиците или отсутствии женского полового гормона эстрогена происходит смерть нейронов головного мозга, вырабатывающих дофамин. Американскиенейробиологи Йельскогоуниверситетапод руководством Ю. Редмонавпервые обнаружили, что гибель таких нейроновможет произойти чрезвычайно быстро.В эксперименте провели удаление яичников у самок обезьян, после таких операцийу животных произошло резкое снижение уровня эстрогена и других гормонов половых желез в крови. В течение первых 10 дней после операции погибло до 30% нейронов мозга, продуцирующих дофамин. А к концу первого месяца дофамин-синтезирующих нейронов в головном мозге практически не осталось. Важнейшим открытием стал факт, что если уровень эстрогена восстановить, то в течении 10 дней мозг регенерирует — нейроны, продуцирующие дофамин восстанавливаются.Как считает профессор Юджин Редмонд, полученные результаты могут объяснить, почему мужчины, имеющие гораздо меньше эстрогена, чем женщины, гораздо чаще страдают болезнью Паркинсона по сравнению с женщинами до климакса и, почему женщины после менопаузы "догоняют" мужчин по заболеваемости болезнью Паркинсона.Разрушение дофамин-продуцирующих нейронов происходит не только при болезни Паркинсона, но и при разных видах приобретенного с возрастом слабоумия.

Университет Сан-Диего (США)
Марк Тушинский (Mark H. Tuszynski)
Марк Тушинский (Mark H. Tuszynski) профессор неврологии, руководитель Исследовательского нейробиологического центра в Калифорнийском Университете Сан-Диего (США)

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего под руководством М. Тушинского обнаружили, что при старении у обезьян на 28 процентов сокращается плотность нервных сетей мозга и, соответственно, заметно уменьшается количество связей между нейронами.С возрастом ухудшаются познавательные способности, память и т.д.При введении в мозг специального белка — "фактора роста нервов" (ФРН) связи восстанавливаются.  Ввести этот фактор в мозг трудно потому, что это крупная молекула, и она не проходит через гематоэнцефалический барьер из крови, а лекарства непосредственно в нервную ткань не вводят. Для достижения заметного эффекта ФРН должен доставляться не только непосредственно в мозг, но еще и в течение длительного времени.
Поэтому Тушинский и его коллеги решили использовать собственные клетки кожи обезьян — фибробласты, которые предварительно были генетически модифицированы. При помощи вируса, в эти фибробласты был перенесен ген ФРН. Затем эти клетки при нейрохирургической операции трансплантировали в базальные ядра мозга.Генетически модифицированные клетки постоянно выделяли в мозг обезьян в больших количествах ФРН.После начала такого лечения мозг старых обезьян стал регенерировать и постепенно по своей структуре и возможностям приблизился к мозгу молодых обезьян, а у некоторых подопытных животных плотность нейронных сетей стала даже выше.

Медицинскbq колледж им. Альберта Эйнштейна
Донгшенг Кай (Dongsheng Cai),  профессор Департамента молекулярной фармакологии, Медицинского колледжа им. Альберта Эйнштейна
Донгшенг Кай (Dongsheng Cai), профессор Департамента молекулярной фармакологии Медицинского колледжа им. Альберта Эйнштейна

Одним из теоретических подходов к старению является предположение, что старение — это запрограммированный процесс. Где записана эта программа и каким образом она запускается и выполняется — сложнейшие вопросы фундаментальной науки. Согласно новейшим исследованиям, за развитие системного старения и контроль продолжительности жизни отвечает гипоталамус головного мозга.

Гипоталамус непосредственно вовлечён в контроль скорости старения
Ученые из Медицинского колледжа им. Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке под руководством профессора Донгшенг Кая обнаружили, что гипоталамус непосредственно вовлечен в контроль скорости старения и продолжительности жизни у лабораторных мышей. Ранее была обнаружена роль воспалительных изменений неинфекционной природы во внутренней части гипоталамуса, ответственных за увеличение массы внутреннего (висцерального) жира, снижение чувствительности периферических тканей к инсулину и увеличение инсулина и глюкозы в крови, это нарушает углеводный, липидный, пуриновый обмен, а также приводит к артериальной гипертензии, такое патологическое состояние называют метаболическим синдромом. Итак, гипоталамус — крайне важная структура нервной системы: он играет роль системного интегратора в организме и регулирует не только обмен веществ, но и морфогенез — рост, развитие и репродукцию. В эксперименте на мышах обнаружено, что посредством активации или репрессии провоспалительных транскрипционных факторов IKK β и NF kB в гипоталамусе мыши возможно ускорять или замедлять процесс старения всего организма. Подавление воспалительных процессов в гипоталамусе, а также стимуляция нейрогенеза путем терапии гонадолиберином дает два возможных пути увеличения продолжительности жизни и лечения заболеваний, ассоциированных со старением.

Донгшенг Кай показал, что в гипоталамусе мышей с возрастом происходят структурные изменения и нарушения в соотношении разных клеточных популяций. Существенно увеличивается количество микроглии. У мышей возможно фармакологическим воздействием искусственно подавить экспрессии IKK-β в клетках микроглии. Это внешнее и управляемое воздействие может воспрепятствовать увеличению с возрастом количества микроглии, что ведет к системному замедлению развития важнейших признаков старения, таких как снижение познавательных способностей, мышечная слабость, возникновение возрастных изменений коллагена и основного вещества соединительной ткани.

Клетки микроглии
Клетки микроглии

Справка. Микроглия — уникальные мелкие и отростчатые клетки в центральной нервной системе. Их относят к специализированному классу глиальных клеток центральной нервной системы, так как они иного — мезенхимного происхождения (сама нервная система образуется из эктодермы). Микроглия происходит из моноцитов крови — это потомки стволовой клетки крови. По функции они являются фагоцитами, считалось, что их задача — уничтожать инфекционные агенты и разрушать гибнущие от разных причин нервные клетки. Более того, для микроглии свойственна цитотоксичность, благодаря которой клетки микроглии могут разрушать и нормальные нейроны.

Таким образом, вероятно, микроглия гипоталамуса и ее состояние является существенным управляющим центром естественного процесса старения. Внешнее управление этим центром позволит управлять старением либо, как минимум, регулировать его скорость.

Ян Гржебски (Jan Grzebski) очнулся после 19 лет комы
Польский железнодорожник Ян Гржебски (Jan Grzebski) очнулся после 19 лет комы. В 1988 году Ян получил тяжелую черепно-мозговую травму, и все последующие годы находился в неустойчивом и опасном для жизни состоянии, включающим постоянное отсутствие сознания, обездвиживание, у него резко ослабли реакции на внешние воздействия, и т.д.  Более того, в головном мозге у Яна при проведение магнитно-резонансной томографии головы после травмы помимо механических разрушений было выявлено новообразование, которое невропатологи приняли за рак мозга.  Врачи признали Гржебски безнадежным больным и предположили, что 2-3 года постепенного угасания в коме — это тот максимум, на который могут рассчитывать его родственники.  Но его жена, Гертруда, с таким приговором не согласилась и поддерживала жизнь мужа все эти годы. Возможно, что при хорошем уходе все долгие 19 лет шли компенсаторно-приспособительные реакции в травмированной центральной нервной системе, которые позволили восстановить элементы новой архитектуры мозга, большинство его функций и вернуться сознанию.

Михаэль Бранд (Michael Brand)  профессор-нейробиолог
Михаэль Бранд (Michael Brand)  профессор-нейробиолог, директор института стволовых клетокв Дрездене (Германия)

Исследователи под руководством профессора Бранда установили важный факт, что для регенерации головного мозга и появления новых нервных клеток после сильных повреждений и его частичного разрушения, необходима реакция воспаления.Возможность полноценного восстановления не присуща мозгу млекопитающих, поскольку в результате повреждения и развития воспалительной реакции в ответ на травму в ткани центральной нервной системы образуются рубцы. Однако в сравнительном ряду позвоночных некоторые виды рыб способны к полноценному восстановлению мозга, и воспалительная реакция инициирует у них реституцию (полноценное восстановление анатомических структур) в центральной нервной системе без рубцевания.

Давид Моисеевич ГОЛУБ (1901-2001)
Давид Моисеевич ГОЛУБ (1901-2001), заслуженный деятель науки БССР, доктор медицинских наук, профессор. Профессор Д.М.

Голуб обнаружил способность метасимпатической и периферической части вегетативной нервной системы у млекопитающих к регенерации. Он показал теоретическую и практическую возможность реиннервации внутренних органовпосле частичной или полной утраты нервных связей. В течение многих лет он с коллегами исследовал развитие периферической нервной системы, что позволило ему сформулировать положение об основных и дополнительных (окольных) путях иннервации внутренних органов. Было обнаружено, что вегетативные нервные сплетения экстраинтраорганной локализации закладываются на ранних этапах эмбриогенеза на основе нервных волокон спинального происхождения, по ходу которых скапливаются нейробласты, возникают закладки будущих вегетативных ганглиев. В результате каждый вегетативный ганглий, формирующийся на афферентном каркасе, оказывается связанным со многими сегментами центральной нервной системы. В процессе эмбриогенеза вокруг крупных вегетативных ганглиев возникают узлы-спутники, формирующие морфологическую основу способностей к компенсаторным реакциям вегетативной нервной системы. Голубом и его учениками были разработаны экспериментальные модели, позволяющие восстановить новые нервные пути для мочевого пузыря, предстательной железы, матки, яичника, прямой кишки, сердца, желудка. В этих экспериментах было использованоподшивание тонкой кишки или сальника в к органам, утратившим связи с нервной системой. При этом из тонкой кишки или сальника прорастали новые нервные волокна и начиналась регенерация структур нервной ткани во внутренних органах. Была разработана и апробирована в клинике операция восстановления функции мочевого пузыря при его нейрогенных расстройствах. За цикл работ по развитию нервной системы, образованию новых нервных путей и центров иннервации внутренних органов, Д.М. Голубу 1973 г. была присуждена Государст-венная премия СССР.

Ахад Исрафил
В 1987 году 14 летний американский мальчик по имени Ахад Исрафил (Ahad Israfil) в результате несчастного случая получил огнестрельное ранениеиз дробовика в правую часть головы со значительным разрушением черепа. Правое полушарие его мозга настолько сильно пострадало, что врачами пришлось его практически полностью удалить.Но подросток выжил, несмотря на то, что стал инвалидом и передвигается на кресле-коляске, жив по сей день. Его психика пострадала не критически, он способен разумно разговаривать, окончил школу, и в настоящее время периодически выступает в телевизионных шоу, рассказывая свою историю.

Роджер Левин (Roger David Lewin), британский антрополог, ученый и писатель
Роджер Левин (Roger David Lewin), британский антрополог, ученый и писатель, автор 20 научно-популярных книг и обладатель ряда писательских наград и премий, входит в список величайших популяризаторов науки. В 1980 году Роджер Левин опубликовал известную статью «Действительно ли вам нужен мозг?», в которой он описал многолетние наблюдения и исследования гидроцефалов профессора педиатрии Шеффилдского университета Джона Лорбера. Например, Лобер описал одно из своих наблюдений — случай студента, который в середине 1960-х обратился к нему с жалобой на незначительное недомогание. Врач отметил, что размер головы молодого человека немного превосходил норму и, заподозрив гидроцефалию (водянку голов-ного мозга — заболевание, характеризующееся избыточным скоплением цереброспинальной жидкости в желудочковой системе головного мозга), назначил сканирование мозга.

Сканирование головы показало, что всё пространство черепной коробки студента, занимали желудочки, заполненные ликвором
Сканирование головы показало, что всё пространство черепной коробки студента, занимали желудочки, заполненные ликвором. Нервная ткань его мозга представляла лишь тонкий слой в несколько миллиметров вокруг них. Тем не менее, этот студент не страдал какими-либо отклонениями в психике (его IQ был даже несколько выше нормы и составлял 126). Он успешно учился (особенно преуспевал в математике) и даже смог с отличием окончить университет.


Джон Лорбер (John Lorber)(1915–1996) профессор педиатрии в Университете Шеффилда
Джон Лорбер (John Lorber)(1915–1996) профессор педиатрии в Университете Шеффилда, Великобритания.

 

РЕГЕНЕРАЦИЯ МОЗГА

До 90-х годов ХХ века у неврологов существовало стойкое убеждение, что регенерация мозга невозможна. В научном сообществе было сформулировано ложное представление о «стационарных» тканях, к которым в первую очередь отнесли ткань центральной нервной системы, где якобы отсутствуют стволовые клетки. Считали, что делящиеся нервные клетки можно наблюдать лишь в некоторых мозговых структурах плода, а у детей лишь в первые два года жизни. Затем предполагали, что рост клеток прекращается и начинается этап формирования межклеточных контактов в нейронных сетях. В этот период каждый нейрон формирует сотни и, может быть, тысячи синапсов с соседними клетками. В среднем считают, что в нейронных сетях головного мозга взрослого человека функционирует порядка 100 млрд нейронов. Утверждение о том, что взрослый мозг не регенерирует, стало мифом-аксиомой. Ученые, высказывающие иное мнение, обвинялись в некомпетентности, а в нашей стране, бывало, и лишались работы. Природа закладывает в развивающийся мозг очень высокий запас надежности: при эмбриогенезе образуется большой избыток нейронов. Почти 70% из них гибнут путем апоптоза еще до рождения ребенка. Человеческий мозг продолжает терять нейроны и после рождения, на протяжении всей жизни. Но более интенсивная потеря нейронов начинается с 30-ого года жизни, когда у человека ежедневно гибнет, не восполняясь, по 30–50 тысяч нервных клеток. Такая утрата структурных элементов мозга генетически запрограммирована. Как следствие, с возрастом уменьшаются основные размеры мозга. Очевидных признаков старения центральной нервной системы мы долго не замечаем за счет пластичности мозга. Биологический смысл пластичности заключается в том, что функции исчезающих нервных клеток берут на себя оставшиеся в живых соседние нейроны, которые могут увеличиваться в размерах и формировать новые синаптические связи. Высокую, но не беспредельную эффективность подобной компенсации можно проиллюстрировать на примере болезни Паркинсона, при которой происходит постепенное отмирание нейронов преимущественно черной субстанции среднего мозга. Оказывается, пока в головном мозге не погибнет около 90% нейронов этой части центра управления движениями, клинические симптомы заболевания (дрожание конечностей, ограничение подвижности, неустойчивая походка и другие) не проявляются, то есть человек может выглядеть почти здоровым. Вероятно, одна живая нервная клетка может заменить девять погибших. На основании этих данных возник миф о том, что человек использует всего 10% от заложенных в мозге ресурсов. Уникальность центральной нервной системы состоит в его энергопотреблении, до 20% энергии человека расходует мозг.

Профессор Джозеф Альтман (Joseph Altman)
Профессор Джозеф Альтман (Joseph Altman), американский нейробиолог, лауреат Международной премии по биологии в области «Нейробиология» (2012 г.)

Во всем мире считают, что первое сообщение о возникновении новых нейронов появилось в 1962 году в статье «Формируются ли новые нейроны в мозге взрослых млекопитающих?», которая была опубликована в престижном научном журнале Science. Ее автор профессор Джозеф Альтман из Университета Пердью (США) с помощью электрического тока разрушил часть мозга крысы (латеральное коленчатое тело) и ввел туда меченный тритием тимидин — вещество, проникающее во вновь возникающие клетки и являющееся частью их ДНК и РНК. Через несколько месяцев ученый обнаружил новые радиоактивные нейроны в таламусе (участок переднего мозга) и коре головного мозга. В течение последующих семи лет Альтман опубликовал еще несколько работ, доказывающих реальность деления нейронов в мозге взрослых млекопитающих. Однако тогда, в 1960-е годы, его работы вызывали у нейробиологов недоверие и скепсис. Что не помешало впоследствии научному сообществу признать ценность этих исследований, и через много лет Альтман стал лауреатом ряда престижных международных премий.

Michael S. Kaplan Professor of Anatomy and Neu-robiology University of Maryland School of Medicine, USA
Майкл С. Каплан (Michael S. Kaplan), профессор анатомии и нейробиологии Медицинской школы Университета Мэриленда

В 1974 году Майкл С. Каплан, еще будучи студентом в Университете Тулейна, начал поиск доказательств нейрогенеза в мозге взрослых млекопитающих. Ему удалось обнаружить присутствие молодых нейронов в зрительной коре, обонятельной луковице, а также факт увеличения числа нейронов в гиппокампе крыс. Для исследования Каплан применил сочетание электронной микроскопии с целью визуализации с высоким разрешением клеток нервной системы и внутрисосудистого введения меченного тритием тимидина, который был использован как маркер ДНК-синтезирующих клеток. Так, радиоактивная метка показала накапливающие ее клетки в зубчатой извилине крысы, а электронная микроскопия позволила распознать ультраструктурные признаки нейронов в этих клетках, например, дендритов и синапсы. Ему удалось обнаружить доказательства нейрогенеза в субэпендимальном слое желудочков мозга взрослых приматов. Каплан отстаивал результаты своих опубликованных работ, которые подвергались жесткой критике в течение десяти лет. Ведущие университеты отказались поддержать и финансировать исследования Каплана в области нейрогенеза у людей. Каплан прекратил научную работу и продолжил свою карьеру в медицине. Он поступил в медицинскую школу в 1984 году, и ответ на вопрос о реальности нейрогенеза у взрослых животных был отложен на 15 лет.

Поленов Андрей Львович
Андрей Львович 
Поленов (1925–1996), физиолог, нейроэндокринолог, член-корреспондент АН СССР, основатель отечественной школы нейроэндокринологии

С 1954 года в СССР профессор А. Л. Поленов выдвигает и обосновывает революционную для своего времени гипотезу о физиологической регенерации нейросекреторных центров мозга у взрослых особей низших позвоночных — рыб и амфибий. Поленов с сотрудниками обнаружил, что в нейросекреторных формациях мозга постоянно протекают процессы деления, роста, дифференцировки нервных клеток, преимущественно за счет малодифференцированных «камбиальных» клеток эпендимы преоптической бухты (Поленов, 1954, 1956, 1968). На основе обобщения собственных исследований в 1974 году им был описан секреторный цикл, путь дифференцировки и физиологической дегенерации нейросекреторных клеток в головном мозге взрослых позвоночных. Но, как это обычно бывает с отечественными исследованиями, они малоизвестны — как за рубежом, так и нашим молодым ученым сегодня.

Рокфеллеровский университет, США
 
В 1976 году Ф. Ноттебум и А. Арнольд (Рокфеллеровский университет, США) обнаружили, что у взрослых самцов канареек, способных исполнять сложные песни, ядра вокальных центров (HVC и RA) в специальном отделе головного мозга в 3–4 раза крупнее, чем у взрослых самок, которые либо вовсе не поют, либо поют очень мало. В данном случае у ученых сложилось впечатление, что структуры мозга, отвечающие за определенный навык, значительно крупнее у представителей того пола, для которого данный навык характерен. Ноттебуму в дальнейшем удалось показать, что у взрослых самцов канареек в вокальном центре постоянно происходит процесс нейрогенеза, но количество образующихся новых нейронов подвержено сезонным колебаниям. В конце брачного сезона (у канареек он приходится на август и январь) значительная часть нейронов вокального центра погибает. Предположили, что это связано с избыточной функциональной нагрузкой. А пик нейрогенеза — образования новых нейронов — у канареек приходится на октябрь и март, то есть через два месяца после брачных сезонов. Канарейка может отличать последовательности звуков, хранить их в памяти и воспроизводить. Она может научиться присущему виду пению и изменять его, подражая звукам и последовательностям звуков других птиц, а также включать чужие шумы в свое пение.

Профессор Ф. Ноттебум (Fernando Nottebohm)
Профессор Ф. Ноттебум (Fernando Nottebohm), руководитель Лаборатории поведения животных (США)

Эти анатомические изменения свидетельствуют о том, что повышение содержания гормонов в крови или становление нового поведенческого навыка (типа пения) либо и то и другое вместе может приводить у взрослых особей канареек к перестройке связей между нейронами, отвечающими за поведение. Такой реорганизацией уже существующих нервных цепей вполне можно объяснить и значительные изменения размеров вокального центра, и способность взрослых самцов канарейки обучаться новым песням. У других певчих птиц, например белоголовой воробьиной овсянки и зебровой амадины, сформированная до наступления половой зрелости мелодия пения не изменяется в дальнейшем, при этом у них во взрослом состоянии не происходит существенного изменения размеров ядер вокального центра. Исследования Ноттебума убедительно показали, что у птиц даже во взрослом мозге может происходить замена нервных клеток. При этом зарождаются новые нейроны, которые мигрируют и занимают надлежащее место в нервных цепях, отвечающих за обучение. Исследование процесса нейрогенеза очень важно для медицины. Инициирование подобного процесса в мозге человека позволило бы восстанавливать структуру и функцию нервных цепей, пострадавших в результате повреждения или болезни.

Полежаев Лев Владимирович
Полежаев Лев Владимирович (1910–2000), д. б. н., профессор, главный научный сотрудник-консультант Института общей генетики РАН, член редколлегии Journal of Neural Transplantation & Plasticity

В 1962–1963 годах профессор Л. В. Полежаев и его сотрудница Э. Н. Карнаухова осуществили пересадку кусочка мозга от одной крысы к другой, используя для трансплантации растертую, бесклеточную нервную ткань. Опыт оказался удачным — ткань мозга у животных на месте дефекта восстановилась. В продолжение исследований была обнаружена в эксперименте и продемонстрирована способность центральной нервной системы холоднокровных позвоночных — рыб, амфибий, рептилий к репаративной и физиологической регенерации нервной ткани (Полежаев, 1968, 1982; Полежаев, Резников, 1973). Эксперименты Полежаева по репаративному нейрогенезу в головном мозге у взрослых животных опередили время, подвергались жесткой критике и до настоящего времени не получили заслуженного признания.

В 1998 году Фред Гейдж и Петер Эрикссон вновь обнаружили и объявили, что вопреки существующих догм, человеческий мозг производит новые нервные клетки во взрослом возрасте. Эта публикация явилась решающей для переосмысления процесса нейрогенеза в головном мозге. В одной из американских онкологических клиник группа больных, имеющих неизлечимые злокачественные новообразования, принимала химиотерапевтический препарат — цитостатик бромдезоксиуридин (англ. BrdU) — синтетический нуклеозид, антагонист пиримидина, используемый также для выявления пролиферирующих клеток в живых тканях. У этого вещества есть важное свойство — способность накапливаться в делящихся клетках различных органов и тканей. Бромдезоксиуридин включается в ДНК материнской клетки и сохраняется в дочерних клетках после деления материнской. Патологоанатомическое исследование показало, что нейроны, содержащие бромдезоксиуридин, обнаруживаются практически во всех отделах мозга, включая кору больших полушарий. Значит, эти нейроны были новыми клетками, возникшими при делении стволовых клеток. Находка безоговорочно подтвердила, что процесс нейрогенеза происходит и у взрослых людей. Но если у грызунов нейрогенез идет преимущественно в гиппокампе, то у человека, возможно, он может захватывать более обширные зоны головного мозга, включая кору больших полушарий.
 
Peter Eriksson, Professor of Neurology
Петер Эрикссон (Peter Eriksson; 1959–2007), профессор нейробиологии Гётеборгского университета, Швеция

В более поздних исследованиях Эрикссон также представил доказательства в пользу существования миграционного пути (RMS) для нейробластов (нейронные стволовые клетки) от субвентрикулярной зоны (места их происхождения) в обонятельной луковице. С этим свидетельством и в дальнейшем поддерживать возникновение нейрогенеза во взрослом мозге, это уже вопрос использования данной информации для изучения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона. Например, Эрикссон считает, что количество новых нейронов, которые формируются в обонятельной луковице, может быть связано с возникновением болезни Паркинсона. А неспособность обнаружить определенные запахи является предвестником этого заболевания. В соавторстве с Гейджем Эрикссон использовал изотоп углерода (14С), присутствующий в окружающей среде от ядерных испытаний оружия массового поражения времен холодной войны, для того чтобы определить возраст нейронов в коре головного мозга, а также наличие нейрогенеза в этой новой области.

Fred Gage, Head of the Laboratory of Genetics Salk Institute
Фред Гейдж (Fred Gage), руководитель Лаборатории генетики Института Салка

В дальнейшем Гейдж с сотрудниками показали, что небольшие популяции незрелых нервных клеток находятся во взрослом мозге млекопитающих, и Гейдж работает, чтобы понять, цикл и источники развития этих клеток, как управлять их дифференцировкой. Исследуются возможности, как такие клетки могут быть пересажены обратно в головной и спинной мозг для восстановления поврежденных структур центральной нервной системы. Исследования показали, что физические упражнения могут усилить рост новых клеток мозга в гиппокампе, структуре мозга, ответственной за формирование новых воспоминаний. Для того чтобы понять, какие условия влияют на нейрогенез в гиппокампе и обонятельной луковице, профессор Гейдж построил миниатюрный город. Мыши там играли, занимались физкультурой, отыскивали выходы из лабиринтов. Оказалось, что у «городских» мышей новые нейроны возникали в гораздо большем количестве, чем у их пассивных сородичей, живущих в виварии. Кроме того, команда Гейджа исследует основные молекулярные механизмы, которые имеют решающее значение для рождения новых клеток мозга, что может привести к созданию новой стратегии терапии нейродегенеративных заболеваний.

Итак, развитие нейробиологии в начале 1990-х годов привело к неоспоримому доказательству зарождения «новых» нейронов в головном мозге взрослых крыс и мышей. Нейрогенез более характерен для эволюционно более древних отделов головного мозга, а именно обонятельных луковиц и коры гиппокампа, которые отвечают главным образом за эмоциональное поведение, реакцию на стресс и регуляцию половых функций млекопитающих. Так же, как у птиц и низших позвоночных, у млекопитающих нейрональные стволовые клетки располагаются поблизости от боковых желудочков мозга. Их перерождение в нейроны идет очень интенсивно. У взрослых крыс за месяц из стволовых клеток образуется около 250 000 нейронов, замещая 3% всех нейронов гиппокампа. Продолжительность жизни таких нейронов может достигать 112 дней. Стволовые нейрональные клетки мигрируют, преодолевая длинный путь (около 2 см). Они также способны мигрировать в обонятельную луковицу, превращаясь там в нейроны. Обонятельные луковицы головного мозга млекопитающих отвечают за восприятие и первичную обработку различных запахов, включая и распознавание феромонов — веществ, которые по своему химическому составу близки к половым гормонам. Сексуальное поведение у грызунов регулируется в первую очередь выработкой феромонов. Гиппокамп же расположен под полушариями мозга. Функции этой сложноорганизованной структуры связаны с формированием краткосрочной памяти, реализацией некоторых эмоций и участием в формировании полового поведения. Наличие у крыс постоянного нейрогенеза в обонятельной луковице и гиппокампе объясняется тем, что у грызунов эти структуры несут основную функциональную нагрузку. Поэтому нервные клетки в них часто гибнут, а значит, их необходимо обновлять. 
 
CHARLES GROSS, ELIZABETH GOULD
Чарлз Гросс (Charles Gross), профессор психологии, Ph.D., Принстонский университет, США
Элизабет Гоулд (Elizabeth Gould), 
профессор психологии, Ph.D., Принстонский университет, США

15 октября 1999 года в журнале Science было опубликовано исследование сотрудников факультета психологии Принстонского университета Элизабет Гоулд и Чарлза Гросса, где было окончательно доказано, что мозг высших приматов продуцирует новые нейроны по нескольку тысяч в день на протяжении всей жизни. Ученые экспериментировали с мозгом взрослых обезьян, потом результаты исследований подтвердились и на человеческом мозге. Новые нейроны возникают благодаря делению стволовых клеток головного мозга. Это открытие уже применяется для лечения нейродегенеративных заболеваний (т. е. сопровождающихся гибелью нейронов головного мозга), например рассеянного склероза, болезни Паркинсона и т. д.

Macaca mulatta
Макака резус (Macaca mulatta). Мозг приматов производит новые нейроны на протяжении всей жизни

Гоулд и Гросс также обнаружили, что стрессовые ситуации тормозят производство новых нейронов в гиппокампе взрослых грызунов и приматов. Кроме того, развитие стресса (в период внутриутробного или раннего послеродового развития) ведет к снижению количества новых нейронов даже в зрелом возрасте.


18 августа 2015 года произошло важнейшее для мировой нейробиологии событие. На американском Симпозиуме исследований в области военной системы здравоохранения, проходящем в Лодердейле (штат Флорида) было сообщено о создании первого органоида головного мозга человека («brain changer»).

Рене Ананд (Rene Anand) нейробиолог, исследователь аутизма, профессор биологической химии и фармакологии и Сьюзен Маккей (Susan McKay) научный сотрудник Ананда (справа)
Рене Ананд (Rene Anand) нейробиолог, исследователь аутизма, профессор биологической химии и фармакологии и Сьюзен Маккей (Susan McKay) научный сотрудник Ананда (справа)

Исходным материалом для создания биоискусственного мозга послужили индуцированные плюрипотентные клетки (iPS), в которые были превращены клетки кожи взрослого человека. То есть впервые в лабораторных условиях вне организма и внутри биореактора вырастили некое подобие человеческого мозга, напоминающего мозг пятинедельного человеческого зародыша, по сути получен второй мозг для донора клеток. В составе сформированного органоида присутствует закладки спинного мозга, всех основных анатомических областей головного мозга, сетчаток глаз, а также присутствуют основные типы клеток центральной нервной системы с отростками — аксонами и дендритами, образующими биологическую нейронную сеть. Однако в этой модели мозга есть существенный недостаток — отсутствует сосудистая система, что ограничивает потенциальные возможности использования этой живой структуры.

Внешний вид органоида мозга (увеличение)
Внешний вид органоида мозга (увеличение) — продукт тканевой инженерии, построенный из индуцированных плюрипотентных клеток, — наиболее полная модель человеческого мозга сегодня

В этой структуре диаметром около 6 мм в нервных клетках активировано около 99 процентов генов, присутствующих в головном мозге плода человека. Процесс выращивания такого органоида мозга занимает около 12 недель.

Такая система позволит более безупречно этически и более быстро и точно провести тестирование экспериментальных препаратов до стадии клинических испытаний, а также исследовать роль генетических нарушений в патологии центральной нервной системы человека. Ананд и Маккей являются соучредителями новой биотехнологической компании «NeurXstem», предназначенной для коммерциализации органоидной платформы человеческого мозга.

Нейрогенез в центральной нервной системе зависит от многих факторов.

Американским ученым во главе с профессором Теодором Гарландом из Университета Калифорнии удалось обнаружить удивительную связь между поведением и изменениями, происходящими в головном мозге. Оказывается, мыши, которым приходится бегать на протяжении многих поколений, имеют не только иное строение скелета и иной обмен веществ, но и отличный от более ленивых представителей вида головной мозг.

Theodore Garland Jr.,  Professor of Biology,  University of California
Теодор Гарланд (Theodore Garland Jr.), профессор биологии, Университет Калифорнии

Последний, говорится в статье, обладает большей массой благодаря тому, что за 20 лет, что проводится эксперимент, средний мозг подопытных животных «подрос» примерно на 13%. А отвечает он за двигательные процессы и так называемый центр удовольствия. Изменения в структуре головного мозга у мышей из разных подопытных групп были обнаружены уже в 39-м поколении. Всего групп было две — в первой мыши размножались бесконтрольно, во второй же ученые целенаправленно скрещивали грызунов, пробегающих в колесе большее расстояние. Кстати, полученные за 60 поколений «беговые мыши» пробегают за неделю в три раза больше обычных мышей.

физическая нагрузка у обезьян может вызывать благоприятные структурные изменения в их мозге

Профессор фармакологии и физиологии Джуди Камерон (Judy Cameron)
Профессор фармакологии и физиологии Джуди Камерон (Judy Cameron) из Национального исследовательского приматологического центра Орегоны, США, обнаружила, что физическая нагрузка у обезьян может вызывать благоприятные структурные изменения в их мозге.

Saul A. Villeda, PhD
Сол Вилледа (Saul A. Villeda), Ph.D.

Группа ученых под руководством Сола Вилледы (Saul Villeda) из Стэнфордского университета обнаружила влияние переливания крови молодых животных старым на состояние центральной нервной системы. В сентябре 2011 года в журнале Nature была опубликована их статья «Старение системной среды негативно регулирует нейрогенез и когнитивные функции». Годом ранее исследователи выяснили, что такая процедура стимулирует рост новых нейронов в мозге лабораторных мышей. В ходе нового исследования ученые соединяли системы кровообращения животных разных возрастов, после чего дожидались полного смешения крови двух особей. Затем с помощью биопсии специалисты брали на анализ кусочек ткани гиппокампа мышей.

Переливание крови молодых мышей старым особям избавляло последних от снижения познавательных способностей с возрастом
Исследователи обнаружили, что в нервной ткани меняется экспрессия нескольких сотен генов, в том числе регулирующих синаптическую пластичность, лежащую в основе механизмов обучения и памяти. Они также зафиксировали изменение концентрации белков, вовлеченных в процессы роста нервных клеток. Кроме того, в тех участках, где новые нейроны не образуются, было выявлено увеличение числа межнейронных связей.
Переливание крови молодых мышей старым особям избавляло последних от снижения познавательных способностей с возрастом.

Следует отметить, что способность мозга человека к посттравматической регенерации превысила все самые смелые ожидания.

Случай, произошедший в провинциальном американском городке Маунти-Вью (штат Арканзас), попал в сводки новостей всего мира — ведь подобного еще никогда не бывало. 12 июня 1984 года шофер-автомеханик Терри Уоллис разбился на машине и из-за многочисленных травм головного мозга впал в кому. Больше года врачи надеялись, что пациент придет в себя, но потом объявили родственникам, что шансов на благополучный исход нет. Шел год за годом. Терри находился в коме, но отключать его от системы жизнеобеспечения родственники Терри категорически отказались. Хотя «выключают» таких пациентов обычно меньше чем через год, реже — через три: не всем по карману оплачивать огромные счета за жизнь (если это можно назвать жизнью) близкого человека. Однако случилось чудо. В 2003 году парень очнулся. Спустя 19 лет! С точки зрения медицины это было невероятно. Ученые принялись изучать феномен «воскрешения» Терри Уоллиса. И сейчас стали известны сенсационные результаты медицинских исследований.

Терри Уоллис (Terry Wallis)
Терри Уоллис (Terry Wallis) после выхода из комы. С дочерью (слева); проведение лечебной гимнастики для борьбы с атрофией мышц (справа)

 

По мнению авторов исследования, случай Уоллиса является несомненным свидетельством наличия у нервных клеток головного мозга способности восстанавливать нервные волокна, поврежденные в результате тяжелых черепно-мозговых травм. Ученым известно, что поврежденные нервы рук и ног могут восстанавливаться со скоростью, достигающей 2,5 см в месяц, однако до последнего времени им не удавалось отследить аналогичные процессы в головном мозге человека.
Как полагают специалисты, медленное и незаметное для врачей и родственников выздоровление Терри Уоллиса началось вскоре после травмы и стало очевидным только в апреле 2004 года, когда больной впервые начал произносить осмысленные слова. Сейчас Уоллис способен следить глазами за собеседником, отвечать на обращенные к нему вопросы и даже шутить. В результате травмы он был практически полностью парализован, а после того как пробудился, мог только поворачивать голову в одну сторону. Однако в последнее время врачи обнаружили у него постепенное восстановление подвижности нижних конечностей. За 20 лет лежания без движения у него атрофировались все мышцы, ему нужно учиться управлять телом заново, оживлять каждый его сантиметр, а это очень трудно. Сейчас он уже может шевелить руками и ногами, приподниматься. В то же время больной практически ничего не помнит о произошедшей с ним аварии, а также о годах, проведенных на больничной койке. По словам родителей Уоллиса, их сын до последнего времени был уверен, что ему 20 лет и что он живет во времена президента США Рональда Рейгана.

Nicholas Schiff, Weill Medical College of Cornell University
Николас Шифф, Медицинский колледж Вейла Корнельского университета

Известно, что головной мозг способен к регенерации, но в каких пределах и как именно — это еще далеко не ясно. Николас Шифф и его коллеги из Медицинского колледжа Вейла Университета Корнелла выполнили исследование, приоткрывшее завесу над тайной случая с Терри Уоллисом, Который после почти 20-летнего пребывания в коме неожиданно вернулся к осмысленной жизни, при этом восстановились и его умственные способности.

Для изучения мозга Терри ученые применили комбинирование ряда методов сканирования мозга, включая новый — «отображение тензора диффузии» (diffusion tensor imaging — DTI), который отслеживает положение молекул воды. Все вместе эти методы позволили, во-первых, увидеть в мозге новые нейронные сети, выращенные взамен пострадавших при аварии, а во-вторых, определить активные и навечно пропавшие участки мозга.

Оказалось, что Уоллис постепенно вырастил новые структуры в своём мозге, причём их форма и расположение не соответствовали обычной анатомии. Фактически, мозг создал альтернативные схемы для самых разных своих функциональных участков, не копируя те сети, что погибли при аварии, а строя новые там, где получилось.

Также анализ разницы между снимками, выполненными через два месяца после возвращения Терри к сознанию и через 18 месяцев, показал, что некоторые из вновь выращенных нервных сетей оказались неудачными и потом вновь «выключились». А другие, напротив, сильнее активизировались и еще более укрепились по мере того, как Уоллис демонстрировал все лучшие и лучшие результаты.

Этот случай, полагает Шифф, во-первых, значительно отодвигает прежде известные ученым границы возможностей мозга к регенерации, а во-вторых, вновь поднимает проблему людей, которым поставлен диагноз «вегетативное состояние», но которые, быть может, еще имеют шанс на возвращение к нормальной жизни. Надежное определение разницы между действительно вегетативным состоянием и минимальным сознанием все еще является проблемой.

Люди, в результате травмы получившие серьезные повреждения головного мозга, впадают в кому и потом выбираются из нее с разным успехом. Часть пострадавших надолго или навсегда остается в вегетативном состоянии (ВС). Такие пациенты не откликаются на обращенные к ним слова, звуки, прикосновения, не фокусируют взгляд на движущихся предметах и ничем не обнаруживают сколько-нибудь осмысленного восприятия действительности. Казалось бы, в попытках установить с ними контакт нет никакого смысла — по медицинским критериям у таких людей отсутствует сознание. Диагностирование вегетативного состояния требует особой тщательности и остается одной из труднейших проблем в медицине. Во время тестирования больного требуется отличать рефлекторные реакции тела от произвольных движений, порою еле заметных. Если последнее удается обнаружить, то пациент переводится в статус «минимального сознания» (minimally conscious state). Когда человек никак не отвечает на внешние стимулы, не может даже моргнуть по просьбе врача, ему ставят диагноз «Вегетативное состояние», что предполагает, что сознание у такого человека отключено.

Похоже, в ближайшее время эти представления ждет пересмотр. Ученые впервые показали, что контакт по крайней мере с некоторыми вегетативными больными возможен. В первых числах февраля 2010 года неврологи из университетов Кембриджа и Льежа опубликовали отчет об эксперименте, который войдет в историю как первый успешный опыт общения с пациентом в вегетативном состоянии.

Duke University
На конференции в Университете Дюка исследователи обсуждали новые технологии, которые могут помочь врачам определить состояние мозга. В последние годы неврологи разработали МРТ-сканирование мозга и другие методы оценки сознание. В некоторых случаях эта технология позволила проводить ограниченное общение с пациентами, сознание которых находится в ловушке потерявшего возможность управлять всеми мышцами тела. В будущем, по мнению некоторых ученых, это может быть основой для декодировки мысли этих пациентов.

Адриан Оуэн, нейробиолог из Университета Западного Онтарио
Адриан Оуэн, нейробиолог из Университета Западного Онтарио

Итак, у пострадавшего мозга могут быть нарушены связи с моторными нейронами, тогда его команды мышцами выполняться не будут. Больной может находиться в частичном сознании, но не в силах целенаправленно пошевелить какой-либо частью тела. Невролог Адриан Оуэн из университета Кембриджа (Adrian Owen University of Western Ontario) долго изучал различные нарушения сознания вследствие травм и убедился в сложности интерпретации поведенческих тестов. Он задался целью разработать канал связи, которым смогли бы воспользоваться вегетативные пациенты, чтобы сообщить о своем действительном состоянии. Оставалось придумать сигнал, который может подать больной, не имеющий внешнего поведения.

Оуэн исходил из посылки, что человек, потерявший связь с телом, по-прежнему способен управлять собственными мыслями. Определенная мыслительная деятельность, даже не проявляемая в моторной активности, должна сопровождаться специфичной активностью нейронов. И эту активность можно зарегистрировать. Было известно, что у здоровых людей выполнение различных задач на воображение вовлекает в работу разные участки мозга. Например, представляя интенсивные движения конечностями, человек возбуждает так называемую дополнительную моторную область, а при мысленном ориентировании в пространстве у него активизируется гиппокамп. Оуэн взялся предложить подобную задачу пациенту, находящемуся в вегетативном состоянии.

В 2006 году в журнале Science появился короткий отчет об эксперименте Оуэна с коллегами, в котором женщину с диагнозом ВС попросили мысленно представить две различные ситуации. В одном случае ей надлежало воображать себя играющей в теннис (моторная активность), в другом — обходить все комнаты своего дома, начиная с входной двери (ориентация в пространстве). Задания ей следовало выполнять в течение определенных промежутков времени, обозначаемых командами экспериментатора. Одновременно ученые сканировали ее голову методом функциональной магнитно-резонансной томографии. Последующий анализ данных показал, что характер возбуждения участков мозга пациентки не отличался от результатов здоровых людей, выполнявших те же задания на воображение. Наиболее вероятным объяснением обнаруженной активности мозга должно быть предположение, что женщина действительно слышала и понимала обращенные к ней просьбы и на самом деле воображала предложенные ситуации, как это делали добровольцы контрольной группы. Однако такой опыт требует крайней осторожности в интерпретации. Эксперимент поставил под вопрос выводы клинических тестов. Предположение, что вегетативный больной способен понимать обращенную к нему речь и точно выполнять инструкции, было достаточно сильным. Скептики подчеркивали, что нельзя исключать автоматическую, минуя сознание, реакцию на слова. Контраргумент Оуэна: как правило, такая реакция длится считаные секунды. В проведенном им исследовании активизация наблюдаемых зон мозга длилась полминуты, совпадая с промежутком времени между командами врача. Так или иначе, неврологи получили первое свидетельство возможного присутствия сознания у вегетативного пациента. Тогда же стало ясно, что данная методика может лечь в основу попытки наладить с такими людьми настоящую коммуникацию.

Журнал The New England Journal of Medicine опубликовал статью с описанием такого эксперимента. В исследование были вовлечены 54 пациента с диагнозом «вегетативное состояние» либо «состояние минимального сознания». Каждого из них просили выполнить два задания на мысленную визуализацию. В одном случае им полагалось представлять себя стоящими на одном месте и двигать рукой, отбивая летящий мяч. В другом — мысленно передвигаться по знакомому городу или дому, восстанавливая по памяти окружающую обстановку. Началом упражнения служила команда «теннис» либо «навигация». Спустя 30 секунд следовала команда «отдых», после которой визуализация должна прекращаться. Обе мысленные задачи состояли из пяти пар упражнение-отдых для каждого испытуемого. В ходе эксперимента ученые сканировали мозг пациентов методом функциональной магнитно-резонансной томографии. У пяти человек была обнаружена активность зон, связанных с моторной и навигационной деятельностью. Таким образом, эти люди продемонстрировали потенциальную готовность к коммуникации. Четверо из них, как ни странно, имели диагноз ВС.

Для опыта непосредственного общения был выбран один вегетативный больной — мужчина 29 лет, получивший серьезные повреждения головного мозга в результате автомобильной аварии. Вместе с 16 здоровыми добровольцами он должен был отвечать на простые закрытые вопросы путем модулирования активности своего мозга. Если он хотел ответить «да», его просили мысленно представлять игру в теннис, если «нет» — пространственную навигацию. В отличие от предыдущего опыта визуализация начиналась после нейтральной команды «ответ», через 30 секунд следовала команда «отдых». В общей сложности было задано шесть вопросов, среди них такие: «Вашего отца зовут Александр?», «Вашего отца зовут Томас?», «Есть ли у вас брат?» Их предоставили родственники больного, причем исследователи заранее не знали правильные ответы. Все 16 добровольцев контрольной группы прошли аналогичное испытание, и в 100% случаев путем фМРТ-сканирования ученые получили от них верные ответы на заданные вопросы. Это позволило убедиться, что такой метод коммуникации работает и позволяет эффективно различать «да» и «нет». Вегетативный пациент ответил подряд на пять вопросов. Анализ активности его мозга показал, что во всех случаях он ответил правильно. Шестой вопрос остался без ответа: соответствующей активности в нужных участках обнаружить не удалось. На этот счет можно предположить ряд причин: мужчина мог заснуть, не расслышать вопроса, утратить сознание либо решить не отвечать.

Итак, на этот раз Оуэн с коллегами не только подтвердили предыдущий результат, обнаружив уже пятерых человек, демонстрирующих мысленную активность в ответ на обращение к ним, но и впервые установили осмысленный контакт с человеком, находящимся в вегетативном состоянии. Новые данные слишком трудно будет объяснить случайным совпадением данных либо бессознательными автоматическими реакциями. Чтобы ответить на пять вопросов, больной должен был понимать обращенную к нему речь, улавливать смысл инструкций, помнить, что такое теннис и как выполнять движение. Ему надлежало не только извлечь из памяти автобиографические факты, но и правильно сопоставлять свой ответ с подходящей мысленной визуализацией. «Я думаю, мы можем быть вполне уверенными, что он находился в сознании, — говорит Оуэн. — Ему надо было задействовать слишком много когнитивных способностей». Это тем более примечательно, если учесть, насколько поврежден был мозг, отвечавший на вопросы. На сканах хорошо виден размер дефектов и гидроцефалии.

Нет сомнений, со временем специалисты больше узнают о когнитивных и эмоциональных возможностях вегетативных больных и людей, находящихся в состоянии минимального сознания. Теперь у медиков появился инструмент, с помощью которого станет доступен субъективный мир пациентов. Тщательно подобранные вопросы и более совершенные методы сканирования предоставят информацию, которую невозможно получить традиционными способами. Для самих пострадавших это означает повышение качества жизни и, в конечном итоге, эффективности лечения. Вероятно, в не столь отдаленном будущем ограничения закрытых вопросов будут преодолены, когда с помощью специальных интерфейсов больные смогут самостоятельно составлять фразы. В этом смысле сейчас неврология находится в самом начале пути. И пока нет никакой возможности узнать, почему не последовало ответа на шестой вопрос.

В заключение приведем примеры уникальной способности головного мозга адаптироваться к последствиям тяжелейших травм, разрушающих значительную часть нервной ткани мозга.

Карлос Родригес
Карлос Родригес

Карлосу было всего 14 лет, когда в состоянии алкогольного и наркотического опьянения он попал в аварию на угнанном автомобиле. Автомобиль на большой скорости врезался в столб, Родригес вылетел через лобовое стекло и приземлился прямо на голову. Врачам удалось спасти подростка. Карлос Родригес вовсе не единственный человек, которому удалось выжить с половиной головы, нескольким британцам по разными причинам также пришлось пройти через подобный ужас, получив сильнейшую травму головы, и выжить.

Стив Гатор
Стив Гатор

Стив Гатор, 26-летний водитель погрузчика из Ромфорда, графство Эссекс, в результате драки получил сильнейшие разрушения костей черепа с повреждением и утратой значительной части головного мозга. Он был доставлен в больницу Королевы в Ромфорде и провел две недели в коме. Парень остался жив, но страдает от судорог и потери памяти и поэтому не в состоянии работать.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СПИННОГО МОЗГА ПОСЛЕ ТРАВМЫ

В современной неврологии сложилось два направления по восстановлению спинальных больных и функций поврежденного спинного мозга.

Первое включает создание локальных искусственных условий вокруг разрушенного спинного мозга, благодаря которым может произойти регенерация – анатомическое восстановление целостности нервной системы с прорастанием аксонов через дефект. А второе новое направление связано с нейропластичностью спинного мозга - это способность структур мозга изменяться под действием опыта. С помощью специального робота можно заставить травмированных животныхактивно двигаться. В отсутствии связи с головным мозгом спинной мозг начинает самостоятельно обучаться давать сигналы к движению и помогать роботу обеспечивать активные перемещения животных. На основе этого направления возможно создать достаточно совершенные нейропротезы (neuroprosthesis) - устройства, которые могут восстанавливать двигательные, сенсорные и когнитивные функции, которые были утрачены в результате травмы или болезни спинного мозга.

Марк Тушинский (Mark H. Tuszynski)
Центр нейронной регенерации
Марк Тушинский (Mark H. Tuszynski) профессор неврологии, директор Центра нейронной регенерации

Профессор Тушинский разрабатывает программу управления репаративной регенерацией в области повреждения спинного мозга. Для этого необходимо в определенной последовательности, с учетом периода раневого процесса, создавать местные благоприятные условия для восстановления, а именно: увеличить концентрации биологически активных веществ, оказывающих благоприятное влияние на регенерацию аксонов, и уменьшить присутствие тормозящих факторов. А так же изменить структуру зоны травмы, чтобы прорастание нервных волокон состоялось. Для доставки полезных нейтрофинов (BDNF и NT-3) - белков, которые влияют на рост, выживание и дифференциацию нервных клеток применен метод генной инженерии. Создан специальный вирусный вектор (аденоассоциированный вирус, лентивирус), который вводится в место повреждения спинного мозга и трансфецирует клетки в области регенерации, заставляяих производить большие количества нужных нейтрофинов в течение длительного времени. Для уменьшения количеств мешающих нервной регенерации веществ используются ферменты, которые расщепляют,например, протеогликаны, углеводная часть, которых представлена хондроитин сульфатом. Изменяют уровни циклических нуклеотидов. Чтобы направить регенерирующие аксоны в правильном направлении используется структурированные волокна агарозы, которые имплантируются в область дефекта.

Грегуар Куртине (Gregoire Courtine)
Грегуар Куртине (Gregoire Courtine), нейрофизиолог, профессор Цюрихского университета

Известно, что головной и спинной мозг обладают способностью адаптироваться к небольшим повреждениям за счет нейропластичности, поэтому часто небольшие структурные нарушения мозга не приводят к заметным изменениям функций. Исследования Куртине показали, что высокотехнологичная нейрореабилитация может восстановить функции ЦНС после сильных повреждений, например, вернуть возможность двигаться парализованным крысам. Благодаря специальной электрической стимуляции и приему медикаментов крысы стали ходить на задних лапах по беговой дорожке с помощью робота спустя всего неделю после начала лечения. А через несколько недель физической терапии грызуны смогли ходить и бегать по специальной дорожке, не спотыкаясь, в течение получаса. Важным было открытие, что животные могли скорректировать свои движения в ответ на раздражители, несмотря на отсутствие обмена сигналами с головным мозгом.

Крыса с травмой спинного мозга подвешена к манипулятору робота
Крыса с травмой спинного мозга подвешена к манипулятору робота
Крыса с травмой спинного мозга подвешена к манипулятору робота


Главная | Биоискусственные органы | Регенеративная медицина | Меланома | Рак молочной железы | Рак легких | Контакты  

© 2008–2016, Лаборатория инновационных биомедицинских технологий
Приём пациентов проходит по адресу: Москва, Каширское шоссе, дом 12
Тел.: +7 (495) 226–95–57
© 2008–2016, Laboratory of Innovative Biomedical Technologies
Phone: +7 (495) 226-95-57
Электронная почта: limbt@list.ru
Яндекс.Метрика Индекс цитирования