Академик РАН и РАМН Александр КОНОВАЛОВ, директор Научно-исследовательского института нейрохирургии им. Н. Н. Бурденко РАМН

Настоящая сессия РАН посвящена одной из самых главных и интригующих проблем современной науки - раскрытию тайн мозга. Свою задачу я вижу в том, чтобы показать, как нейрохирургия с ее методами помогает решать эту проблему. Считаю также необходимым определить некоторые задачи, решение которых возможно только совместными усилиями ученых разных специальностей. Нацеленные на раскрытие сокровенных механизмов мозга, такие усилия представляются мне важными еще и потому, что способствуют достижению успеха в стратегически важном направлении деятельности РАН - "фундаментальные науки - медицине".

Первое, о чем пойдет речь, - современные методы диагностики, или, как принято сейчас говорить, нейровизуализации. Развитие нейрохирургии как специальности началось с того времени, когда появилась возможность распознавать локализацию и структуру поражения мозга. Ряд ценных диагностических методов был предложен нейрохирургами. К сожалению, в основном они были инвазивными и нередко травматичными.

Революцию в медицине вообще и в первую очередь в неврологии и нейрохирургии произвело применение в клинической практике двух новых методов, дающих исчерпывающую информацию об ана-

Магнитно-резонансная трактография больного с опухолью зрительного бугра.

томии исследуемого органа, причем по точности превосходящую изображение в анатомическом атласе. Речь идет о компьютерной томографии, открытой американским физиком Алланом Кормаком и его британским коллегой Годфри Хаунсфилдом (нобелевские лауреаты 1979 г.), а также магнитно-резонансной томографии, разработанной американским химиком Полом Лотербуром и британским физиком Питером Мэнсфилдом (нобелевские лауреаты 2003 г.).

В последние годы был сделан следующий шаг: стало реальным визуализировать внутреннюю структуру мозга, его проводящие пути. На основе диффузионной тензорной магнитно-резонансной томографии теперь удается регистрировать движение протонов по нервным волокнам и посредством сложной математической обработки получать их изображение. Данный метод - трактография - важен для уточнения поражения мозга при опухолях, располагающихся в его глубинных структурах, где сосредоточены проводящие пути, травме мозга, особенно тяжелой, при которой прежде всего страдают именно эти пути, и при многих других заболеваниях.

Магнитно-резонансная томография в режиме спектрографии помогает нам изучать биохимические процессы в мозге. Это важно при нарушении кровообращения, воспалительных процессах, опухолях, при которых магнитно-резонансная спектроскопия дает возможность дифференцировать злокачественные и доброкачественные новообразования. В этой области наметился быстрый прогресс. И если до недавнего времени спектроскопия производилась только на основании определения протонов водорода, то теперь мы можем в клинических условиях осуществлять ее по фосфору, а в ближайшее время и по углероду с помощью гиперполяризованного изотопа С-13, что позволит нам заглянуть в глубь клетки.

Функциональная магнитно-резонансная томография. Активация двигательного центра руки при движении пальцев кисти.

Следующим исключительно важным достижением в диагностике следует считать функциональную магнитно-резонансную томографию - она выявляет наиболее значимые области мозга. Благодаря столетиями накопленному опыту мы знаем, в каких его отделах локализуются центры речи, слуха, зрительного восприятия, двигательные центры. Но одно дело видеть все это на анатомических препаратах, в атласах, и совсем другое - знать, где такие центры располагаются у конкретного больного. Эта проблема решается с помощью функциональной МРТ. Последняя основана на том, что при выполнении тех или иных тестов усиливается кровоснабжение в зонах мозга, обеспечивающих реализацию поставленных задач. Например, при определении локализации двигательных центров и, в частности, одного из них, ведающего движением руки, испытуемый многократно сгибает и разгибает пальцы, в результате чего в двигательном центре руки усиливается кровоток, возникает разница в содержании окси- и дезоксигемоглобина (парамагнетика) по сравнению с другими отделами мозга. Изменения сигнала улавливаются, подвергаются сложной математической обработке, и на томограммах мы видим как корковую двигательную зону, так и другие структуры (мозжечок), принимающие участие в реализации движений кистью руки. Тот же метод выявляет центры мозга, где воспринимаются речевые и зрительные сигналы, центры понимания речи и др.

Функциональную магнитно-резонансную томографию широко используют сейчас в диагностике психических заболеваний, в изучении влияния на функции мозга фармакологических препаратов. В последнее десятилетие с ее помощью получены ценные данные о разной роли полушарий мозга - доминантного и недоминантного - в познавательной деятельности. И, в частности, о возрастании значения левого полушария в поддержании "интеллектуального благополучия" при старении.

Метод развивается очень быстро, совершенствуются математические программы. В клинике начинают использоваться мощные магниты - 3 и 7-тесловые. Я убежден, и это не фантазия, что в ближайшие годы мы сможем увидеть, как протекают в мозге те или иные мыслительные процессы, как решаются интеллектуальные задачи.

Следует упомянуть и о других важных для исследований методах, в частности, таких, как позитронно-эмиссионная томография, магнитоэнцефалография. Одна из первых попыток использовать последнюю для изучения функций мозга была предпринята около 30 лет назад в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова (ныне РНЦ "Курчатовский институт"). Жаль, что позднее поиск приостановили, не успев воплотить его в реальные приборы. В этой связи мы рассчитываем на совместную работу с академиком Юрием Гуляевым и его группой (Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН) - ими предложены устройства, регистрирующие изменение магнитных полей сердца, и в настоящее время разрабатывается оригинальный вариант магнитоэнцефалографа.

Подчеркну: эти методы исключительно важны для развития нейропсихологии - науки, одним из основоположников которой был ярчайший отечественный психолог, действительный член Академии педагогических наук СССР Александр Лурия (1902 - 1977). К сожалению, передовые позиции, занимаемые ранее этой областью знания, теперь в определенной степени утрачены. И перед нейропсихологами стоит задача, используя современные возможности, добиться восстановления в России ее престижа.

Следующая проблема, на которой я хочу остановиться, - это методы исследования кровоснабжения мозга. Они имеют очень важное прикладное, клиническое применение. Не вдаваясь в подробности, хочу лишь подчеркнуть, что сосудистые поражения мозга - одна из основных причин смертности и инвалидности населения. Ежегодно в России около 400 тыс. человек становятся жертвами инсульта, наиболее частая причина которого - нарушение притока крови к тем или иным областям мозга.

"Слепок" сосудистой системы мозга (a); трехмерная компьютерная ангиография мозга (b).

В связи с этим я должен упомянуть об общеизвестных истинах: мозг, в отличие от других органов, не имеет энергетических запасов. Все, что нужно для его работы, в первую очередь кислород и глюкоза, доставляется током крови. Если ее приток прекращается всего на 5 - 7 мин, клетки мозга гибнут. Этими особенностями объясняется тот парадокс, что орган, составляющий приблизительно 1,5 % массы тела, потребляет 20% кислорода, по его сосудам протекает 20% крови.

Очень важно, что сейчас клиницисты способны с высокой точностью улавливать изменения мозгового кровообращения. К таким методам относится исследование перфузии мозговой ткани, с помощью которого непосредственно после развития катастрофы определяется область мозга, где нарушен приток крови. Особо значимая информация может быть получена и с помощью магнитно-резонансной спектроскопии. В зоне ишемии выявляются характерные метаболические сдвиги, которые могут быть прослежены в динамике.

Для нейрохирургов крайне важно объединить полученную информацию в одном объемном изображении если не всего мозга, то хотя бы зоны, представляющей для них особый интерес. Соответствующие изыскания мы проводим совместно с конструкторским бюро информационно-измерительных систем (город Дубна Московской области).

Следующая волнующая нас проблема - как во время операции использовать полученную информацию, чтобы хирургическое вмешательство стало одновременно эффективным и безопасным. Один из таких подходов - интраоперационная навигация. Суть ее в том, что в ходе операции хирург сопоставляет положение своих инструментов, лоцируемое инфракрасными датчиками, с уже имеющимися в его распоряжении результатами компьютерной и магнитно-резонансной томографии, ангиографии, других исследований. Такая навигационная система уже заложена в конструкцию современных хирургических микроскопов.

Ориентироваться в структурах мозга помогают и регистрация биоэлектрической активности в определенных его областях, а также стимуляция тех или иных зон. Последний подход особенно важен при операциях на стволе головного мозга, где сосредоточены самые значимые, жизненно важные функции. При вмешательствах вблизи речевых зон используется метод пробуждения. Его суть: в наиболее ответственный момент, когда нейрохирург манипулирует вблизи речевых центров, например, около так называемого центра Брока, больного пробуждают и с ним возможен речевой контакт.

Благодаря совершенствованию техники операций они стали реальностью в зонах, еще недавно считавшихся запретными, - на стволе мозга, в гипоталамической области, некоторых других, а это заставляет исследовать роль данных структур. Ограничусь примером удаления опухоли гипоталамуса и третьего желудочка. Подобные вмешательства могут приводить как к разительному улучшению эндокринных обменных функций, так и к серьезным их нарушениям, а последние часто неизбежны, ибо в гипоталамической области сосредоточены центры регуляции обменных и эндокринных процессов. Определение допустимости подобной хирургической агрессии, предупреждение и лечение ее неблагоприятных последствий - проблема, решаемая лишь комплексно, с участием эндокринологов, патофизиологов, биохимиков.

К одному из наиболее интересных и важных в познавательном смысле разделов поиска, безусловно, следует отнести так называемую "функциональную нейрохирургию". Смысл таких операций - нормализовать или изменить в лучшую сторону функцию мозга при эпилепсии, упорных болевых синдромах, нарушении движений.

Удаление большой опухоли, расположенной в области гипоталамуса и третьего желудочка (a - до, b - после удаления опухоли).

Первоначально применяли в основном деструктивные вмешательства - пересечение проводящих путей, разрушение отдельных ядерных структур мозга. Для точности введения соответствующего инструмента в глубину мозга используют стереотаксический метод. С помощью стереотаксического аппарата, фиксируемого на черепе больного, и расчетов на основании компьютерной или магнитно-резонансной томографии достигают очень высокой точности (до 1 - 2 мм) попадания в те или иные отделы мозга. В последнем десятилетии вместо разрушения структур мозга применяют метод электростимуляции, позволяющий модулировать нарушенную функцию. Особенно эффективны подобные операции при паркинсонизме - заболевании, к сожалению, распространенном.

В одну из глубинных подкорковых структур (например, заднее латеральное ядро зрительного бугра*, бледный шар**) вводится электрод, соединенный с расположенным под кожей приемным устройством. Подбирается программа электрической стимуляции, эффективная для пациента. При строгом определении показаний такая операция может привести к устранению тремора (дрожание) конечностей, снижению мышечного тонуса, расширению функциональных возможностей больного. Не менее яркий эффект достижим и при других заболеваниях, приводящих к нарушению движений, насильственному спазму мышц, так называемой торсионной дистонии***. В этой связи хочу отметить: многое в понимании механизмов упорных болей, насильственных (возникающих непроизвольно) движений и других видов нарушения нервной деятельности сделали в 1970 - 1990-е годы отечественные ученые, в их числе академик Наталья Бехтерева и академик РАМН Георгий Крыжановский.

Механизмы регуляции движений, восприятия боли, возникновения эпилепсии чрезвычайно сложны, часто в их основе лежит нарушение медиаторного обмена, например, при паркинсонизме. Их раскрытие требует совместных усилий нейрофизиологов, фармацевтов и ряда других специалистов.

Среди проблем, к которым я хотел бы привлечь внимание, упомяну и регенерацию мозга. До недавнего времени как аксиома принималось положение, что нервные клетки не регенерируют. И лишь в последние годы были проведены исследования, показавшие, что в области гиппокампа и в паравентрикулярной зоне мозга постоянно рождаются новые стволовые клетки, замещающие часть погибших.

Проблема стволовых клеток, их возможной роли в восстановлении поврежденных структур мозга - одна из самых интригующих и, возможно, самых перспективных. Вместе с тем она еще не вышла из рамок экспериментов, и пока нет реальных оснований для использования стволовых клеток в нейрохирургической практике.

В заключение я хотел бы коротко остановиться на проблеме протезирования утраченных функций. Это одно из перспективных направлений, и уже сейчас достигнуты определенные успехи, например,

* Зрительный бугор (таламус) - область головного мозга, отвечающая за перераспределение информации от органов чувств, за исключением обоняния, к коре головного мозга (прим. ред.).

** Бледный шар - часть чечевицеобразного ядра головного мозга, входит в состав экстрапирамидной системы, участвующей в управлении движениями, поддержании мышечного тонуса и позы (прим. ред.).

*** Торсионная дистония - хроническое прогрессирующее заболевание, которое характеризуется своеобразным изменением мышечного тонуса, что приводит к появлению патологических поз (прим. ред.).

в протезировании потерянного слуха вследствие поражения звуковоспринимающих клеток, расположенных в улитке. Прибор, позволяющий вернуть слух в подобных случаях, состоит из внешнего устройства, преобразующего звуки различной частоты в электрические сигналы. Последние подаются на электрод специальной конструкции: он вводится в улитку и стимулирует непосредственно нервные окончания. Этот метод эффективен и широко применяется в разных странах, в том числе и в России.

Для нейрохирургов большой интерес представляет возможность хотя бы частичного восстановления восприятия звуков, когда по тем или иным причинам повреждены слуховые нервы. В подобных случаях в мире применяют метод непосредственного стимулирования слуховых ядер, расположенных в стволе мозга, и в отдельных случаях получены обнадеживающие результаты.

Аналогичные исследования осуществляются и при утрате зрения. В ходе их стимулируют сетчатку, зрительные нервы, кору затылочных долей.

Предпринимаются попытки преобразования электрических потенциалов двигательной зоны коры в электрические импульсы - они могут приводить в действие внешние устройства, способные в какой-то мере воспроизводить функцию руки.

В своем сообщении я хотел показать, что последние десятилетия ознаменовались немалыми достижениями, позволяющими нам понять, как работает мозг, и на основе этих знаний реально помогать больным. Учитывая возрастающий интерес к познанию механизмов его функционирования, можно надеяться, что многие тайны будут раскрыты. Но опасаюсь, что нам никогда не удастся познать самое сокровенное: понять, как материальные процессы становятся идеальными, как работа мозга превращается в сознание.

Благодарю за помощь в подготовке доклада сотрудников Института: академика РАМН Валерия Корниенко, докторов медицинских наук Давида Пицхелаури, Игоря Пронина, Владимира Шабалова, художника-дизайнера Дмитрия Самборского.

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: