Что будет с человеком, если у него останется только половина мозга? Думаем, ответ очевиден. Орган, отвечающий за важнейшие жизненные процессы, сложен, и утрата значительной его части может привести к ужасным и непоправимым последствиям. Однако возможности нашего мозга до сих пор поражают даже нейробиологов. Биопсихолог Себастьян Окленбург делится результатами исследования, которые напоминают сюжет научно-фантастического фильма.
Иногда врачам приходится идти на крайние меры, чтобы спасти человеческую жизнь. Одной из наиболее радикальных процедур в нейрохирургии является гемисферэктомия — полное удаление одного из полушарий головного мозга. Эту процедуру выполняют только в очень редких случаях трудноизлечимой эпилепсии в качестве крайней меры, когда все другие варианты оказались неэффективными. При удалении пораженного полушария радикально снижается или полностью исчезает частота эпилептических припадков, каждый из которых ставит под угрозу жизнь больного. Но что происходит с пациентом?
Биопсихолог Себастьян Окленбург много знает о том, как мозг и нейротрансмиттеры влияют на поведение, мысли и чувства людей. Он рассказывает о недавнем исследовании, которое помогает понять, как может работать мозг, когда от него осталась только половина.
Ученые исследовали сети мозга у нескольких пациентов, у каждого из которых в раннем детстве было удалено одно полушарие. Результаты эксперимента иллюстрируют способность мозга к реорганизации даже после тяжелого повреждения, если это повреждение произошло в молодом возрасте.
Даже без каких-либо конкретных задач мозг очень активен: например, в этом состоянии мы мечтаем.
Авторы использовали нейробиологический метод функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) в покое. В этом исследовании мозг участников сканируется с помощью МРТ-сканера — аппарата, который сегодня имеется во многих больницах. Сканер МРТ используется для создания серии изображений частей тела на основе их магнитных свойств.
Функциональная МРТ используется для создания изображений мозга во время выполнения определенной задачи. Например, субъект говорит или шевелит пальцами. Чтобы создать серию изображений в состоянии покоя, исследователь просит пациента лежать неподвижно в сканере и ничего не делать.
Тем не менее, даже без каких-либо конкретных задач мозг проявляет большую активность: например, в этом состоянии мы мечтаем, и наш разум «блуждает». Определив, какие области мозга активны в состоянии покоя, исследователи смогли обнаружить его функциональные сети.
Ученые исследовали сети в состоянии покоя у группы пациентов, перенесших операцию по удалению половины мозга в раннем детстве, и сравнили их с контрольной группой участников, у которых работали обе половины мозга.
Наш невероятный мозг
Результаты были поистине потрясающими. Можно было бы ожидать, что удаление половины мозга серьезно нарушит его организацию. Однако сети пациентов, перенесших такую операцию, выглядели удивительно похожими на сети контрольной группы здоровых людей.
Исследователи определили семь различных функциональных сетей, связанных с вниманием, зрительными и двигательными способностями. У пациентов с удаленной половиной мозга связь между областями мозга в одной функциональной сети была удивительно схожа с таковой в контрольной группе с обоими полушариями. Это означает, что у пациентов наблюдалось нормальное развитие мозга, несмотря на отсутствие его половины.
Если операция проводится в раннем возрасте, у пациента обычно сохраняются нормальные когнитивные функции и интеллект.
Однако было одно отличие: у пациентов наблюдалось заметное увеличение связи между различными сетями. Эти усиленные связи, по-видимому, отражают процессы реорганизации коры после удаления половины мозга. Благодаря более сильным связям между остальными частями мозга эти люди, похоже, смогут справиться с потерей другого полушария. Если операция проводится в раннем возрасте, пациент обычно сохраняет нормальные когнитивные функции и интеллект и может вести нормальную жизнь.
Это еще более впечатляет, если учесть, что повреждение головного мозга в более позднем возрасте — например, в результате инсульта — может иметь серьезные последствия для когнитивных способностей, даже если повреждены лишь небольшие области мозга.
Очевидно, что такая компенсация происходит не всегда и не в любом возрасте. Однако результаты исследования вносят существенный вклад в изучение мозга. В этой области знаний еще много пробелов, а это значит, что у нейрофизиологов и биопсихологов есть широкое поле деятельности, а у писателей и сценаристов – простор для фантазии.
Об эксперте: Себастьян Окленбург — биопсихолог.