Из книги автора Вилейанур С. Рамачандран «Мозг рассказывает. Что делает нас людьми».
Изображение разместил во вложении к сообщению. Текст разбил на части и некоторые фрагменты выделил другим цветом. Описание первого способа, который относится к фантомным болям, не стал сюда копировать по моральным соображениям.
Мой второй эксперимент с фантомными конечностями был ещё проще. В двух словах, я сделал простое устройство с использованием обычных зеркал, чтобы заставить двигаться парализованные фантомные конечности и таким образом ослабить фантомную боль. Чтобы объяснить принцип работы, сначала я должен объяснить, почему некоторые пациенты могут «двигать» своими фантомными конечностями, а другие нет.
Многие пациенты с фантомами отчётливо ощущают, что они способны двигать отсутствующими конечностями. Они говорят слова вроде «Я машу рукой на прощание» или «Я тяну руку, чтобы ответить на телефонный звонок». Конечно, они хорошо понимают, что их рука в действительности не делает всего этого у них нет галлюцинаций, они просто безрукие, но субъективно у них есть живое ощущение, что они действительно двигают своим фантомом. Каков источник этих ощущений?
Я предположил, что они исходят из двигательных командных центров в передней части мозга. Из введения вы можете вспомнить, как мозжечок с точностью регулирует наши движения благодаря следящей системе управления. Чего я тогда не упомянул, так это того, что теменные области также принимают участие в этой системе управления, используя, в сущности, такой же механизм. Кратко напомню: исходящие двигательные сигналы к мышцам фактически передаются теменным долям, где они сравниваются с сенсорными обратными сигналами от мышц, кожи, суставов и глаз. Если теменные доли обнаруживают какое-либо несовпадение между предполагаемым движением и действительным движением руки, они дают корректирующие поправки в следующий круг двигательных сигналов. Вы используете такую следящую систему управления все время. Это то, что позволяет вам, например, во время завтрака найти на столе свободное место для тяжёлого кувшина с соком, не расплёскивая сок и не стуча кувшином по всему столу. А теперь представьте, что происходит, когда рука ампутирована. Двигательные командные центры в передней части мозга «не знают», что руки нет, они работают на автопилоте, так что они продолжают посылать двигательные сигналы отсутствующей руке. Кроме того, они продолжают отсылать копии сигналов теменным долям. Эти сигналы приходят в осиротевшую, испытывающую недостаток в сигналах область руки вашего центра создания образа тела в теменной доле. Эти копии сигналов двигательных команд ложно интерпретируются мозгом как действительные движения фантома.
Теперь вы можете задуматься, почему, если это так, вы не испытываете такого же живого ощущения фантомного движения, когда вы воображаете движение руки, умышленно оставляя её в покое. Вот объяснение, предложенное мной несколько лет назад, подтверждённое изучением снимков головного мозга. Когда ваша рука в покое, сенсорные сигналы от кожи, мышц, рецепторов суставов руки, а также и зрительные сигналы от ваших глаз единогласно свидетельствуют, что ваша рука не движется на самом деле. Хотя ваша двигательная кора и посылает «двигательные» сигналы вашей теменной коре, противодействующее свидетельство сенсорных обратных сигналов накладывает на них могущественное вето. В результате вы не испытываете воображаемое движение как реальное. Но если руки нет, ваши мышцы, кожа, суставы и глаза не могут обеспечить такой действенной проверки на действительность. Без запрета, идущего от обратных сенсорных сигналов, самый сильный сигнал, поступающий в вашу теменную долю, это двигательная команда руке. В результате вы испытываете как бы настоящие ощущения движения.
Движение фантомной конечностью само по себе странная вещь, но она может стать ещё более странной. Многие пациенты с фантомными конечностями сообщают о совершенно обратном эффекте их фантомы парализованы. «Она заморожена, доктор». «Она зацементирована». Для некоторых из таких пациентов фантом зажат в неудобном, совершенно болезненном положении. «Если бы я только мог ею пошевелить, как-то сказал мне один пациент, это помогло бы облегчить боль».
Когда я впервые с этим столкнулся, я был обескуражен. Бессмыслица какая-то! Они утратили свои конечности, но сенсомоторные связи в их мозге остались, по-видимому, такими же, как и до ампутации. Озадаченный, я стал изучать истории болезни некоторых из этих пациентов и быстро обнаружил искомый ключ. Ещё до ампутации у многих из этих пациентов наблюдался реальный паралич руки, вызванный поражением периферического нерва: нерв, иннервирующий руку, был вырван из спинного мозга, словно телефонный провод, выдернутый из гнёзда в стене, вследствие какого-либо резкого действия. Таким образом, сама рука не была затронута, но была парализована за много месяцев до ампутации. Тогда я задумался: а что, если этот период действительного паралича мог привести к состоянию усвоенного паралича, что, как я предположил, могло произойти следующим образом.
Рис. 1.4. Устройство из зеркал для «оживления» фантомной конечности. (фото разместил во вложении к посту).
Пациент «кладёт» парализованную и причиняющую боль фантомную левую руку сзади зеркала и здоровую правую руку перед зеркалом. Теперь если он смотрит на отражение правой руки в зеркале, у него возникает иллюзия, что фантомная рука восстановлена. Движения настоящей руки создают впечатление, что фантомная рука также движется, и у пациента возникает соответствующее ощущение впервые за многие годы. У многих пациентов это упражнение снимает боли в фантомной руке. Визуальная обратная связь через зеркало более эффективна, чем традиционные методы лечения для синдрома хронической местной боли и паралича вследствие инсульта
До ампутации всякий раз, когда двигательная кора посылала двигательную команду руке, чувствительная кора в теменной доле могла получать отрицательный обратный сигнал от мышц, кожи, суставов и глаз. Вся система, основанная на отслеживании обратных сигналов, больше не работала. Теперь твёрдо установлено, что опыт изменяет мозг, усиливая или ослабляя синапсы, соединяющие нейроны. Этот процесс изменения известен как обучение. Когда сложившиеся конфигурации постоянно подкрепляются, например, мозг замечает, что за событием А неизбежно следует событие В, синапсы между нейронами, представляющими А, и нейронами, представляющими В, усиливаются. С другой стороны, если А и В не имеют несомненной связи друг с другом, нейроны, представляющие А и В, отключат взаимные связи, чтобы отобразить новую реальность.
Итак, мы имеем ситуацию, где двигательная кора постоянно посылает двигательные сигналы руке, относительно которой теменная доля постоянно замечала полное отсутствие мышечного и чувствительного эффекта. Синапсы, поддерживавшие строгие соотношения между двигательными командами и обратными сенсорными сигналами, которые они должны были бы производить, оказались дающими ложную информацию. Всякий новый бесплодный двигательный сигнал лишь усиливал эту тенденцию, так что синапсы становились все слабее и слабее, пока в конечном итоге не отмерли. Другими словами, мозг был обучен параличу, и паралич был прописан в схеме, конструирующей образ тела пациента. Позднее, когда рука была ампутирована, усвоенный паралич был перенесён на фантом, так что и фантом ощущался как парализованный.
Как же можно проверить столь странную теорию? Мне пришла в голову идея соорудить ящик с зеркалами (рис. 1.4). Я поместил зеркало вертикально в центре картонной коробки, у которой были удалены верхняя и передняя части. Если бы вы стояли перед этой коробкой, держа руки по обе стороны от зеркала, и посмотрели бы на них под углом, вы бы увидели, что отражение одной руки весьма точно накладывается на ощущаемое положение другой вашей руки. Другими словами, у вас будет яркое, хотя и ложное, впечатление, что вы смотрите на обе своих руки, на деле же вы бы смотрели на одну настоящую руку и одно отражение руки.
Если у вас две нормальных здоровых руки, можно неплохо поразвлечься, играя с создавшейся иллюзией в коробке с зеркалом. Например, вы можете несколько секунд двигать руками синхронно и симметрично, притворяясь, будто вы хорошо управляете оркестром, а затем внезапно переместить их в разные стороны. Хотя вы и знаете, что это всего лишь иллюзия, ваш разум все равно немного встряхнётся от лёгкого удивления, когда вы это проделаете. Удивление рождается от неожиданного несовпадения двух потоков обратных сигналов: сигналы, приходящие от кожи и мышц руки, находящейся за зеркалом, говорят одно, но зрительный сигнал, который вы получаете от отражённой в зеркале руки а ведь вы уже убедили теменную долю, что это и есть спрятанная рука, сообщает о совершенно ином движении.
А теперь посмотрим, что устройство из картонной коробки и зеркала может сделать для человека с парализованной фантомной конечностью. У первого пациента, на котором мы его опробовали, Джимми, правая рука была здоровой, а левая фантомом. Его фантом выпирал из культи, словно пластиковое предплечье манекена. Что ещё хуже, он был подвержен весьма болезненному защемлению, с которым ничего не могли поделать лечащие врачи Джимми. Я показал ему коробку с зеркалом и объяснил, что мы собираемся сделать нечто экстраординарное, безо всякой гарантии положительного эффекта, но он с удовольствием изъявил желание все же попробовать. Он поместил свой парализованный фантом по левую сторону от зеркала, стал смотреть в правую сторону коробки и осторожно расположил правую руку так, чтобы она совпадала с ощущаемым положением фантома (или была наложена на него). Это сразу же вызвало у него поразительное зрительное впечатление, будто призрак его руки воскрес из мёртвых. Затем я попросил его произвести зеркально симметричные движения обеими руками и ладонями, продолжая смотреть в зеркало. Он вскрикнул: «Да её как будто снова воткнули на место!» Теперь у него не только было живое ощущение того, что фантом подчиняется его командам, но и, к его удивлению, это облегчило болезненные судороги в его фантоме впервые за несколько лет. Выглядело это так, словно зеркальная зрительная обратная связь (ЗЗОС) позволила его мозгу «отучиться» от усвоенного паралича.
Что ещё более примечательно, когда один из наших пациентов, Рон, забрал коробку с зеркалом домой и в течение трёх недель развлекался с ней в свободное время, его фантомная конечность бесследно исчезла, а вместе с ней и боль. Все мы были шокированы. Обычная коробка с зеркалом изгнала фантом. Каким же образом? Никому ещё не удалось обосновать действующие здесь механизмы, но вот мои соображения о том, как это работает. Столкнувшись с путаницей в противоречащих входящих сенсорных сигналах нет сигналов от суставов и мышц, нерабочие копии сигналов двигательных команд, а теперь ещё вдруг противоречащий им зрительный сигнал, посылаемый коробкой с зеркалом, мозг просто сдаётся и фактически говорит: «Да пошло оно к черту, руки нет». Мозг прибегает к отрицанию. Я часто говорю своим коллегам-медикам, что это первый случай успешной ампутации фантомной конечности в истории медицины. Когда я впервые обнаружил такое исчезновение фантома при использовании ЗЗОС, я сам в это не очень-то поверил. Мысль, будто вы можете ампутировать фантом с помощью зеркала, выглядит весьма нелепой, но этот опыт был воспроизведён другими группами исследователей, особенно Гертой Флор, нейроученым из Гейдельбергского университета. Ослабление фантомных болей было подтверждено группой Джека Цао в Военно-медицинском центре Уолтера Рида в Мэриленде. Они провели плацебо-контролируемое клиническое исследование на 24 пациентах (из них 16 входили в контрольную группу). Фантомные боли исчезли спустя всего три недели у 8 пациентов, на которых использовалось зеркало, в то время как ни один пациент из контрольной группы (где вместо зеркал использовались плексиглас и зрительные проекции) не показал никакого улучшения. Более того, когда пациенты контрольной группы были переведены на зеркала, они показали такое же существенное снижение боли, как и пациенты исходной экспериментальной группы.
Ещё более важно, ЗЗОС сейчас используется для ускорения восстановления от паралича вследствие инсульта. Мой учёный коллега Эрик Альтшулер и я впервые сообщили об этом в журнале The Lancet за 1998 год, но размер нашей выборки был невелик всего 9 пациентов. Германская группа, возглавляемая Кристианом Доле, недавно опробовала эту технику на 50 парализованных пациентах во время тройного слепого исследования и показала, что у большинства из них были восстановлены как сенсорные, так и моторные функции.
Учитывая, что из шести человек один страдает от последствий инсульта, это открытие приобретает особую значимость.
Появляется все больше клинических применений ЗЗОС. Одно из них имеет отношение к весьма странному расстройству болевой чувствительности, носящему не менее странное название комплексный регионарный болевой синдром, тип II (КРБС-II), что является просто-напросто словесной дымовой завесой для «Какое ужасное название! Понятия не имею, что это такое». Но как бы вы его ни называли, этот недуг явление вполне обычное, он проявляется примерно у 10 процентов людей, перенёсших инсульт. Гораздо более известный вариант этого расстройства появляется после незначительных повреждений, вроде, как правило, безвредной волосяной трещины в одной из пястных костей руки. Разумеется, сначала возникает боль, которая, как и следует ожидать, сопровождает перелом кисти. Обыкновенно боль постепенно спадает по мере выздоровления кости. Но у несчастливой подгруппы пациентов этого не происходит. У них все заканчивается неослабевающей хронической мучительной болью, которая сохраняется неопределённо долгое время после того, как первоначальная рана была исцелена. Лечения не существует по крайней мере, так меня учили в медицинском университете.
Мне пришло на ум, что эволюционный подход к этой проблеме может оказаться полезным. Мы обычно думаем о боли как о чем-то простом, но с функциональной точки зрения существует по крайней мере два вида боли. Есть острая боль когда вы, например, кладёте руку на раскалённую плиту, вскрикиваете и отдёргиваете руку, а кроме того, существует хроническая боль: это боль, которая не прекращается или периодически возвращается на протяжении долгого или неопределённого времени, такая может сопровождать перелом кости кисти руки. Хотя в обоих случаях ощущения одинаковы это боль, у них разные биологические функции и разное происхождение. Острая боль заставляет вас немедленно отдёрнуть руку от плиты, чтобы избежать дальнейшего поражения тканей. Хроническая боль побуждает вас держать сломанную руку в неподвижности, чтобы избежать повторного повреждения во время выздоровления.
Я начал размышлять: если усвоенный паралич мог объяснить обездвиженность фантомов, возможно, КРБС-II является формой «усвоенной боли». Представьте себе пациента с переломом кисти. Представьте себе, как во время его долгого выздоровления боль проходит по его кисти всякий раз, когда он пытается пошевелить ею. Его мозг наблюдает постоянную схему событий «если А, то В», где А движение, а В боль. Таким образом, синапсы между разными нейронами, отражающими эти два события, ежедневно укрепляются месяцами кряду. В конце концов сама попытка пошевелить кистью вызывает мучительную боль. Эта боль может даже распространиться на всю руку, сковывая её. В некоторых подобных случаях рука не только парализуется, но ещё и действительно распухает и воспаляется, а в случае атрофии Судека может начать атрофироваться и кость. Более чем наглядно: взаимосвязь между телом и разумом пошла вкривь и вкось.
Во время симпозиума «Декада мозга», организованного мной в октябре 1996 года в Калифорнийском университете, Сан-Диего, я высказал предположение, что коробка с зеркалами может помочь в облегчении усвоенной боли таким же образом, как она облегчает фантомные боли. Пациент может попытаться синхронно двигать конечностями, смотря при этом в зеркало и создавая иллюзию, что больная рука может свободно передвигаться, не вызывая при этом боли. Если регулярно смотреть в зеркало, это может привести к «отучиванию» от усвоенной боли. Несколько лет спустя две исследовательские группы провели опыты с коробкой с зеркалом и обнаружили, что она эффективна в лечении КРБС-II у большинства пациентов. Оба исследования проводились двойным слепым методом с использованием плацебо-контроля. Честно говоря, я был совершенно изумлён. С тех пор ещё два исследования двойным слепым методом со случайной выборкой подтвердили поразительную эффективность этой процедуры. (Существует особый вариант КРБС-II, наблюдаемый у 15 процентов пациентов, перенёсших инсульт, и для них зеркало оказалось столь же эффективным.)
Приведу ещё одно наблюдение относительно фантомных конечностей, даже ещё более примечательное, чем упомянутые случаи. Я использовал уже ставшую традиционной коробку с зеркалом, но добавил новый трюк. У меня был пациент, Чак, который смотрел на отражение своей целой конечности, чтобы зрительно воссоздать изображение фантома, как это было и раньше. Но на этот раз, вместо того чтобы попросить его подвигать рукой, я сказал ему держать её неподвижно, в то время как я поместил уменьшительную вогнутую линзу между линией его взгляда и отражением в зеркале. С точки зрения Чака, его фантом теперь оказался примерно вдвое или втрое меньше «действительного» размера.
Лицо Чака стало изумлённым, и он сказал: «Поразительно, доктор. Мой фантом не только выглядит маленьким, но и чувствуется маленьким. Вы не поверите боль тоже уменьшилась! Примерно на одну четвёртую от того, что было раньше».
Это поднимает захватывающий вопрос может ли реальная боль в реальной руке, вызванная уколом булавки, тоже быть уменьшена, если оптически уменьшить булавку и руку. В нескольких описанных выше экспериментах мы увидели, насколько важным фактором может быть зрение (или его отсутствие), чтобы влиять на фантомные боли и двигательный паралич. Если будет показано, что подобный род оптически опосредованной анестезии сработает и для здоровой руки, это станет ещё одним поразительным примером взаимодействия между разумом и телом.
Будет вполне справедливо сказать, что эти открытия вместе с новаторскими исследованиями Майка Мерцениха и Джона Кааса на животных, а также некоторыми оригинальными клиническими работами Леонардо Коэна и Пола Бах-и-Рита открыли настоящую новую эру в неврологии, а особенно в нейрореабилитации. Они привели к коренному сдвигу наших представлений о мозге. Старая точка зрения, господствовавшая в 1980-х, заключалась в том, что мозг состоит из многих специализированных блоков, которые с рождения имеют чётко определённые аппаратные задачи. (Диаграммы из прямоугольников и стрелок, показывающие связи в головном мозге, которые вы найдёте в учебниках анатомии, стимулировали создание подобной в высшей степени ложной картины в умах целых поколений студентов-медиков. Даже в наше время некоторые учебники продолжают отражать эту «докоперниковскую» точку зрения.)
Но начиная с 1990-х годов этот статичный взгляд на мозг начал постепенно сменяться на более динамичную картину. Так называемые блоки головного мозга не работают в строгой изоляции, существует весьма значительное и всестороннее взаимодействие между ними, намного большее, чем предполагалось вначале. Изменения процессов в одном из блоков скажем, из-за повреждения, или созревания, или обучения, или жизненного опыта могут привести к значительным переменам в функционировании многих других блоков, связанных с первым. В весьма значительной степени один блок даже может заимствовать функции другого. Не жёсткая, генетически заложенная во внутриутробном состоянии схема работы головного мозга. Нет. В высшей степени гибкая и пластичная и не только у младенцев и маленьких детей, но и на протяжении всей взрослой жизни человека. Как мы уже видели, даже основная «осязательная» карта в мозге может изменяться на довольно больших расстояниях, а фантомная конечность может быть «ампутирована» при помощи зеркала. Теперь вы с уверенностью можете говорить, что мозг чрезвычайно пластичная биологическая система, находящаяся в динамическом равновесии с внешним миром. Даже её основные связи могут постоянно обновляться в ответ на изменяющиеся сенсорные потребности. А если вы примете во внимание зеркальные нейроны, то мы можем прийти к выводу, что ваш мозг синхронизирован с другими мозгами подобно тому, как «друзья» в Facebook постоянно изменяют и обогащают друг друга.
(В последнем предложении упомянуты зеркальные нейроны, как понимаю, в связи с другим описанием в книге, где про то, что человек чувствует боль, которую испытывает другой человек).
