История неврологии как науки началась в 1924 году, когда была сделана первая электроэнцефалограмма мозга: неинвазивная технология позволила понять, что происходит в живом мозге. С помощью электродов, установленных на голове, были открыты нейронные осцилляции, получившие название церебральных волн [см. стр. 26]. Почти век спустя эта технология продолжает использоваться в неврологических исследованиях и медицине, хотя, конечно, в усовершенствованном виде.
Недавнее прошлое. Настоящий качественный скачок произошел в 70-х годах, когда были совершены многочисленные изобретения и нейротехнологические открытия. В качестве примера можно привести компьютерную осевую томографию (КТ), использующую рентгеновские лучи для послойного фотографирования мозга и создания его трехмерной модели. В самом начале этот процесс занимал три часа, теперь он длится несколько минут. С этим методом соперничает магнитно-резонансная томография (МРТ), которая регистрирует собственные электромагнитные поля и волны мозга и создает картину его анатомических особенностей. Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ), придуманная два десятка лет назад, наконец стала реальностью: с помощью контрастного состава можно наблюдать различные физиологические функции тела, не только мозга, в реальном времени. А с помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ) можно нарисовать карту мозга – она использует столь чувствительные магниты, что они регистрируют малейшие колебания поля, вызванные церебральной активностью. Таким образом, еще недавно примитивный, сегодня арсенал неврологов позволяет заглянуть в тайны мозга даже без электродов, не говоря уж о ножовке и сверле.
Настоящее. Развитие компьютерной техники, подготовленное еще в конце ХХ века и реализованное в последние десятилетия, привело к революции в области неврологии, совершившей массу открытий всего за несколько лет. Новые технологии непрерывно совершенствуются благодаря все увеличивающимся возможностям микропроцессорных устройств. КТ перестала быть осевой, ПЭТ превратилась в ОЭКТ (однофотонная эмиссионная компьютерная томография), МЭГ стала намного более чувствительной и детальной.
Настоящей звездой на небе нейронных исследований стало магнитно-резонансное сканирование, когда к нему добавилось словечко «функциональное» (фМРТ) – оно способно в реальном времени построить трехмерную модель самых активных отделов мозга, то есть тех, которые в данный момент наиболее насыщены кислородом. Метод показывает, куда движется кровь, несущая жизненно важное вещество. Большинство открытий, перечисленных выше, были сделаны благодаря этой технологии в сочетании с другими методами.
Каждая из технологий нейровизуализации имеет свои достоинства и недостатки, но ученые стараются опираться в своих выводах на комплексные исследования. Например, МЭГ дает разрешение с точностью до десяти миллисекунд, а фМРТ позволяет регистрировать картину мозга каждые несколько сотен миллисекунд: используя их вместе или последовательно, специалисты видят более точную картину изменений в мозге. Возможно, в будущем эти технологии покажутся примитивными, но сегодня они производят впечатление фантастики, творящейся у нас на глазах. Например, фМРТ уже начали использовать в некоторых следственных мероприятиях, чтобы определить степень осознанности действий (а значит, и виновности) опасных преступников.
Будущее. Нейротехнологии появились в зачаточном состоянии менее века назад и сделали гигантский шаг вперед. В будущем может появиться то, что расширит возможности нашего мозга.
Воображение подсказывает футуристические картины с микрочипами, внедренными под кожу для управления мозгами, или с внутричерепной стимуляцией способностей – пусть не в таком виде, как в кино, но на самом деле все это существует. Нейронные имплантаты, соединяющие мозг с компьютером, уже вживляют пациентам с тяжелыми формами эпилепсии, чтобы тормозить активность в определенных участках мозга, или инвалидам, которые управляют таким образом искусственной частью тела. Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) способна регулировать возбудимость нейронов без хирургического вмешательства и используется в лечении тяжелых депрессий или нейродегенеративных синдромов
[16].
Сегодня, для того чтобы установить человеку неврологический имплантат, нужно физически проделать отверстие в голове. К такой процедуре вряд ли прибегнет человек, не страдающий тяжелой формой эпилепсии, амнезии или паралича. Однако быстрое развитие технологий позволяет предположить, что в течение ближайших трех десятков лет мы сможем увидеть нечто совершенно невероятное. Технологии не стоят на месте и бурно эволюционируют.
Вначале экспериментальная пара компьютер-мозг с общим интерфейсом может быть весьма примитивной, ей придется преодолеть ряд проблем и противоречий. Однако постепенно система начнет совершенствоваться, пока не достигнет уровня коммерческого внедрения. И с этого момента, по мере смены версий, биоэлектроника станет надежным способом лечения патологий, улучшения памяти и даже настроения.
Ученым предстоит длительная и трудная работа по созданию этих новых технологий. И хотя в течение последних ста лет человечеству удалось создать невиданные доселе инструменты и методы, оно еще весьма далеко от глубинного познания структуры, связей и функций мозга. Достаточно вспомнить человеческий геном, который был расшифрован пятнадцать лет назад: значительная часть генов уже исследована, и их задача стала понятна, но до сих пор еще полно тех, чья функция непонятна и загадочна. При этом не следует забывать, что геном содержит генетическую информацию одного-единственного человека и различия между геномами играют собственную, весьма важную, но тоже пока таинственную роль.
Сегодня перед учеными стоит задача дешифровки коннектома, то есть структуры всех связей в нервной системе организма. Этот вопрос настолько важен для науки, что в США была запущена программа Brain Initiative, а в Европейском союзе – Human Brain Project. Сроки обеих программ рассчитаны на десять лет, к ним привлечены специалисты самых разных областей знаний, финансирование идет сразу из многих источников. В результате предполагается создать нечто вроде атласа мозга. Однако специалисты уверены, в большей или меньшей степени, что даже после завершения амбициозных программ мозг по-прежнему останется загадкой.
В этой книге мы не будем рассматривать далекое будущее, в котором наши праправнуки будут записывать содержание своего мозга в совершенно невообразимый компьютер и, как в уже появившихся фантастических романах и сериалах, смогут в нем жить (если никто не выдернет вилку из розетки, конечно). К этому моменту можно будет разморозить мозги тех экс-миллиардеров и экс-оптимистов, которые еще с 90-х годов прошлого века лежат в морозильных камерах в надежде, что в один прекрасный день технология достигнет таких высот, что сможет вернуть их к жизни, поумневшими и посвежевшими. Все может быть, но это все слишком отдаленное будущее, чтобы можно было достоверно о нем рассуждать.
