Памяти Натальи Петровны БЕХТЕРЕВОЙ
Наталья Петровна Бехтерева (07.07.1924 – 23.06.2008) – научный руководитель Института мозга человека РАН, руководитель группы нейрофизиологии мышления и сознания, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН и РАМН, лауреат Государственной премии СССР, иностранный член Австрийской и Финской академий наук, Американской академии медицины и психиатрии.
Живой Мозг Человека,и как его исследуют (лекция)
Вступительное слово
Лекцию в нашем цикле "Прощание с XX веком" прочтёт выдающийся учёный нашей страны, замечательный исследователь мозга человека, замечательный человек, и я горжусь что это мой товарищ и друг на протяжении многих лет, человек с очень непростой биографией. Её дед Владимир Михайлович Бехтерев, одно из светил и классиков отечественной науки, её отец - инженер, Пётр Владимирович Бехтерев, у которого была очень непростая судьба, он был репрессирован и Наталье Петровне досталась очень тяжёлая судьбина.
Наталья Петровна - выдающийся учёный и организатор науки, и создатель школы исследователей мозга, не только в нашей стране, но и как говорят, в мировом масштабе.
Я с удовольствием предоставляю слово Наталье Петровне Бехтеревой для лекции "Живой Мозг Человека, и как его исследуют".
Жорес Иванович Алфёров
Введение
Когда я думала о сегодняшней лекции, мне захотелось привести слова, сказанные по поводу мозга, около двухсот лет назад, для того, чтобы мы могли сравнить, что было двести лет назад, что было сто лет назад и что сейчас.
Двести лет назад о мозге, о том, что располагается внутри черепной коробки нашей головы, говорили: "Строение его темно, а функции ещё темнее." Но надо сказать, в утешение, что двести лет назад и с печенью была примерно такая же ситуация, ещё много чего не знали о человеке, а о печени даже ходил анекдот:
Один студент на экзамене сказал: "Знал функции печени, но забыл," - и профессор ему ответил: "Ну, это трагедия, вы же единственный человек, кто это знал!"
Примерно такая же ситуация и с мозгом, только студента не нашлось. Интересно, что 2000 лет назад о мозге знали больше, чем двести лет назад, правда, это было скорее натур-философское знание. И, как ни странно, кое-что было правильно.
Представления тогда были таковы, что распределяли функции мозга по его тогда ещё не долям, а отделам (передним, средним, задним), и считалось что передние отделы - самые важные, самые умные, решают самые важные вопросы. И это было довольно-таки близко к истине. Считалось, что мыслительную функцию выполняет не вещество мозга, а воздух в желудочках, вот он решал всё за нас.
История науки о человеческом мозге
У науки о человеческом мозге, как и у всякой науки есть периоды застоя и есть прорывы.
Крупным прорывом может считаться то, что сделано Сеченовым в XIX веке, Павловым и Бехтеревым в начале XX века. Это базисные представления о функциях мозга. Когда читаешь Сеченова, действительно поражаешься тому, как он хорошо представлял себе свойства человеческого мозга. Павлов распространял свою теорию условных рефлексов на человеческий мозг, и надо сказать, в конце жизни у него это очень неплохо получалось даже в отношении болезней. А Бехтерев, который больше всего занимался строением мозга, связывал с ним функции мозга, в том числе условно-рефлекторную (как говорил Павлов - ассоциативную).
Заглянули ли ои в мозг? И да и нет. Они дали базисные представления о мозге, это конечно и есть заглядывание в мозг, но очень общее и поверхностное.
В 20-х годах начинается история, которая развивается и сейчас, которую можно назвать эпохой, - история открытия электроэнцефалограммы. Это работы Бергера - учёного, который на протяжении нескольких лет подряд записывал электрическую активность мозга. Ему никто не верил, что то, что он записывал - действительно электрическая активность мозга. Тогда он вскрыл череп своему сыну и записал мозговую активность непосредственно с твёрдой мозговой оболочки. Надо сказать, ничего страшного обычно в таких случаях не происходит, хотя звучит это страшновато. Мне было всегда непонятно, как мать разрешила такую вещь. Но это было, иногда история старается об этом умалчивать.
Беркер увидел колебание электрической активности мозга. Они были похожи на частокол волн. В 29 году была записана электрическая активность с очень большой частотой, так называемая альфа-активность. Пять лет спустя, английский учёный Грей Уолтер увидел более медленную активность.
Электроэнцефалограмма становится на многие годы великолепным диагностическим приёмом диагностики очаговых поражений мозга. В 50-х годах в этом буме условно-рефлекторных представлений снова весь мир начинает заниматься условными рефлексами. И французский учёный Гастор организует международную группу для того, чтобы исследовать, что же в можно увидеть при условных рефлексах в электрической активности мозга. Фактически он ничего интересного не увидел. Хотя одновременно работали по одной и той же программе учёные ряда стран, они показали, что при положительных условных рефлексах активность типа альфа (частая) подавляется, при тормозных условных рефлексах она может усилиться.
Нельзя сказать, что здесь удалось обнаружить области мозга, заинтересованные в обеспечении условно-рефлекторной деятельности, нельзя сказать, что здесь были вскрыты какие-то закономерности, которые не были бы обнаружены при простых условных рефлексах. Но всё-таки это тоже был какой-то этап, и надо сказать, что с этого времени, электроэнцефалограмма остаётся одним из лучших методов диагностики ряда заболеваний, особенно эпилепсии. Она до сиз пор продолжает широко использоваться, в том числе в научно-исследовательских работах, но приходит к жизни снова она только сейчас, в компьютерный век, когда научились из полученной при измерениях активности извлекать дополнительную информацию. Электроэнцифаллограмма - очень важный, очень серьёзный, очень красивый этап в истории изучения мозга.
Настоящий прорыв, в изучении мозга происходит тогда, когда удаётся войти в прямой контакт с мозгом. Его осушествляют почти так же, как это сделал Беркер, то есть из твёрдой мозговой оболочки. В этой области работают канадцы, больше всего Джаспер.
Метод представляет из себя непосредственное вживление в мозг электродов в диагностических и лечебных целях. Электроды вживляются в различные отделы мозга. Толщина такого электрода в диаметре - 100 мкм, он соприкасается с очень небольшой открытой поверхностью. Площадь открытой поверхности мозга разная в зависимости от задач, но обычно она делается под поперечный срез электрода.
Множество электродов вводится в мозг для того, чтобы при заболеваниях, когда приблизительно ясно, где находится очаг поражения, патологической (не достаточной) активности. Электроды позволяют немножко поднять активность, и вот тогда заодно удаётся действительно посмотреть, что же в делается мозгу, и где это что делается, при различных видах деятельности.
КАК ИЗУЧАЮТ МОЗГ
Исследование мозга с помощью электродов
Для изучения мозга в него в разных местах вживляют электроды и снимают показания при предъявлении различных заданий. Например, если предъявлен простой арифметический тест, в момент первого предъявления цифры, в момент задачи задания, и в момент выдачи испытуемым ответа в разных зонах мозга реагируют разные нервные клетки. В момент предъявления цифры в соответствующей точке мозга реакция следует очень быстро, реакция эта как бы не очень умная. В другой точке мозга происходит реакция на предъявление задания (например сложить или вычесть), не очень быстрая. О том, как узнали, в каких местах и на что будет реакция, я скажу потом. Потом в третий точке, через достаточно большой промежуток времени появляется активность, свидетельствующая о том, что есть результат.
Кроме исследования работы мозга с помощью арифметических тестов, проводятся исследования реакции мозга на фразы.
Если предъявляется хорошая правильная фраза, где правильны и грамматика и семантика, мозг реагирует на неё быстро. Если предъявляется фраза где страдает или грамматика, ответ на неё будет позже. Если страдает семантика, ответ будет ещё чуть позже. Если - и то, и другое, мозг среагирует ещё медленнее. А если предъявить не фразу, а квазифразу (нечто похожее на фразу, но бессмысленное), то ждать реакции придётся ещё дольше. И уже за всем за этим следует очень слабенькая активность, соответствующая двигательному ответу - человек либо нажимает на кнопку, либо говорит "да" или "нет". Что интересно, так это когда предъявляются грамматически повреждённая фраза и семантически повреждённая фраза по отдельности, на их гистограммах прослеживаются как бы части гистограммы, полученной когда страдает и то, и другое.
Если при изучении реакции на фразу брать показания из других участков мозга, то можно найти точки, где на правильную фразу получается точно такая же гистограмма, а на неправильную - другие. В некоторых точках на семантически неверную фразу вообще не будет реакции нейронов, а так же найдутся точки, в которых не будет реакции на фразу со страдающей грамматикой.
В результате таких экспериментов было показано, что в передних отделах лобных долей находятся структуры, имеющие отношение к обеспечению смысла речи.
Эти факты были получены в последнем десятилетии (1990-2000 года). С помощью этого метода удалось узнать много интересных вещей.