Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе

скачать книгу бесплатно


Парадоксальным образом, единственной настоящей подробностью были фантомные боли в призрачных конечностях.

Спустя сорок лет доктор Сайлас Вейр Митчелл (Silas Weir Mitchell, 1829—1914) признался в авторстве.

Фантомные боли

Впервые фантомные боли в ампутированных о?рганах были описаны в 1552 году Амбруазом Паре. А первое клиническое описание фантомных конечностей принадлежит доктору Сайласу Вейру Митчеллу, участнику Гражданской войны в Северной Америке, который и придумал этот термин. Тому самому, который инкогнито написал историю Джорджа Дедлоу (1866). А уже в 1872 году опубликовал свой главный труд – о фантомных конечностях.

Началось всё с того, что после нескольких месяцев работы в разных военных госпиталях. Митчелла особенно заинтересовали пациенты с неврологическими травмами, которыми большинство врачей занимались неохотно. Однако таких пациентов было так много, что в 1863 году он основал неврологический исследовательский центр при госпитале «Тернерс-Лейн» в окрестностях Филадельфии.

Большинство больных с тяжёлыми неврологическими травмами оказывались именно здесь, «лёгких» пациентов Митчелл предпочитал отдавать в другие госпитали. И хотя многие из них так и не выздоровели, Митчелл был доволен результатами своей работы. Он стал экспертом по неврологическим травмам, и особенно по фантомным болям.

Сначала он просто составлял медицинские отчёты и обобщал их. Но вскоре обнаружил, что не может отразить реальное положение вещей только с помощью цифр и графиков. Лишь описательные отчёты могли передать настоящие чувства раненых солдат. Через много лет, когда его научная работа почти прекратилась, он стал полноценным писателем, опубликовавшим более двух десятков романов. Митчелл часто наделял героев своих книг припадками, истерией, расщеплением личности и другими нервными расстройствами.

Самые лучшие и оригинальные исследования Митчелла были посвящены фантомным конечностям. Раньше люди из страха, что их объявят сумасшедшими скрывали существование фантомных ощущений. Митчелл обнаружил, что 95% его пациентов с ампутациями их испытывали.

Дискомфорт часто усиливался от стресса, во время выполнения обычных телесных функций: зевания, кашля, мочеиспускания. Возможно, наиболее важным было открытие Митчелла, что, если пациент испытывал специфическую боль перед ампутацией – например, впивался ногтями в ладонь, – эта боль запечатлевалась в его нервах и годами сохранялась в виде фантомного ощущения. В современной практике, вероятность возникновения фантомной боли слегка уменьшается, когда, помимо общего наркоза, используются местные анестетики, вызывающие онемение ампутируемой области перед операцией и во время неё.

Для объяснения природы фантомов Митчелл предложил несколько гипотез, взаимосвязанных друг с другом. В местах ампутации в процессе заживления часто формировалось утолщение центральной зоны повреждённого нерва – невро?мы (лат. neuroma). Иногда они достигают нескольких сантиметров и могут быть источником болей. Митчелл пришёл к выводу, что повреждённые, но живые нервы могут сохранять активность и посылать сигналы в мозг.

Митчелл описал случай, когда ему удалось восстановить фантомное ощущение. Пациент уже несколько лет назад перестал чувствовать свою фантомную руку (такое иногда случается), но, когда Митчелл приложил электроды к культе, тот почувствовал, как кисть и пальцы как бы материализовались, подобно тому, как это случилось с Джорджем Дедлоу на спиритическом сеансе.

Кроме того, Митчелл обнаружил, что некоторые пациенты, потерявшие руку или ногу в младенчестве, а, следовательно, не имевшие воспоминаний о ней, тем не менее тоже испытывали фантомные ощущения. На основании таких наблюдений Митчелл делал вывод, что мозг хранит неизменную психическую картину целостного тела.

Позже врачи составили каталог фантомов в совершенно разных местах. Удаление зубов может приводить к появлению фантомных зубов. Существуют даже фантомные пенисы с фантомными эрекциями. Большинство фантомных пенисов появляется после рака полового члена или ранений на противопехотных минах, о которых большинство из нас предпочитает не думать. Но в отличие от фантомных конечностей, которые часто кажутся парализованными и болезненными, многие мужчины испытывают приятные ощущения от фантомного пениса. Более того, у некоторых людей фантомные пенисы приводят к реальному оргазму [6].

Хотя Митчелл и сделал фантомные конечности предметом серьёзного научного исследования, полученные им знания не нашли никакого практического применения. Бо?льшую часть XX века, врачи просто обеспечивали пациентов с ампутированными конечностями разными протезами, а при обострении фантомных болей прописывали им опиаты.

И вот в 1990-е годы исследование фантомов пережило новый расцвет, так как неврологи осознали, что это уникальная возможность исследования мозга, в частности его нейропластичности.

Главным центром движения в мозге является моторная кора, полоска серого вещества, которая начинается возле ушей и доходит до макушки. Здесь формируются управляющие сигналы, которые через спинной мозг и периферическую нервную систему передаются в мышцы. Но для выполнения сложных движений моторные зоны нуждаются в механизме обратной связи с мышцами, гарантирующем, что их команды выполняются должным образом. Эта задача решается отчасти соматосенсо?рной корой, тактильным центром мозга. И в моторной, и в соматосенсо?рной коре содержится «карта тела», где каждая его часть имеет свою территорию (вспомним гомункулусов Пенфилда).

Что же происходит с территориями на этой карте после ампутации, например, руки. Благодаря пластичности мозга соседние области могут начать использовать освободившуюся территорию для своих целей. Замечено, что после ампутации руки? обычно происходит расширение территории лица.

Такое переключение происходит быстро, иногда за несколько дней, и охватывает большие по нейронным меркам площади – до пары сантиметров. Поэтому возникло предположение, что такая «колонизация» не предполагает развитие новых нейронных отростков, которые вытягиваются и «захватывают» свободную территорию. Вместо этого, по всей вероятности, активируются уже существующие цепи, которые находились в латентном состоянии.

Но нейронных связей руки слишком много для их полного перепрограммирования, и бывшая территория руки, например, сохраняет остатки своей идентичности. В результате новые контуры для лица пересекаются со старыми контурами для руки. Они смешиваются и поэтому иногда могут срабатывать одновременно.

В результате прикосновение к лицу или движение лицевых мышц может спровоцировать ощущения в отсутствующей руке. В результате лицевые ощущения постоянно обращаются к ментальному образу руки и пробуждают фантомную конечность.

Сходным образом, поскольку область ступни и область гениталий в соматосенсорной коре граничат друг с другом, когда исчезает нижняя часть ноги, её место на внутренней анатомической карте могут занять гениталии. Действительно, некоторые инвалиды с ампутированными ступнями наиболее явственно ощущают свою фантомную конечность во время секса. Некоторые даже сообщают, что ощущение оргазма доходит до несуществующих пальцев ног. Это расширение территории оргазма доставляет им пропорционально большее удовольствие [6].

До сих пор не существует единой точки зрения на механизмы зарождения и развития фантомно-болевого синдрома, есть несколько теорий возникновения фантомной боли, вплоть до метафизических.

Адмирал Нельсон, национальный герой Британии, в одном из сражений тоже лишился руки. Все последующие годы он чувствовал, как фантомные ногти впиваются в его фантомную ладонь, причиняя боль. Но он нашёл утешение, назвав это прямым доказательством существования души. «Если дух руки может пережить её уничтожение, то почему человек в целом не может этого сделать?»

Современные концепции более материалистичны, но несмотря на существование более 40 методов терапии фантомного болевого синдрома (Sherman et al., 1980), только 15% больных полностью избавляются от этого страдания, что, возможно, является следствием неполного понимания механизмов, обуславливающих возникновение фантомных болей.

Большинство современных обезболивающих средств действуют через снижение болевого импульса путём отключения синаптической передачи между рецептором и нейроном. Но если нет нервного окончания, как в случае ампутации о?ргана, нет ни синапса, ни рецептора, а, значит, невозможно и обезболивание. Как следствие, для облегчения страданий таким пациентам врачи прописывают наркотические препараты, которые глушат боль непосредственно в мозге.

Главный же вопрос – как возникают нервные импульсы в остатках нервных волокон, пока неясен. Кто-то вспоминает пейсмекерные нейроны способные к самовозбуждению. Другие версии связаны с образованием на конце среза нервного волокна опухолей – неврином.

Невромы состоят из дезорганизованных аксонов, окружённых рубцом, и образуются на конце разорванного или повреждённого нерва. Невромы возникают в результате нескоординированных попыток нервных волокон регенерироваться.

Их удаление помогает больным, но тоже не всегда. В литературе описано более 150 хирургических методов лечения конечных неврином; однако это множество методов лечения лишь подчёркивает тот факт, что ни один метод не доказал своей эффективности. В некоторых случаях после ампутации части культи боль лишь усиливалась, и у пациентов появлялся ещё один фантом – фантом ампутированной культи.

Целенаправленная сенсорная реиннервация

Однажды пациенту с ампутированной рукой, которому во время операции был удалён подкожный жир, кожа груди была денервирована, назначили спиртосодержащий массаж груди. Во время одной из таких процедур он описал ощущение прикосновения к мизинцу. Объяснили феномен так – сенсорные нервные волокна регенерировали через ткани тела и повторно иннервировали кожу.

Дальше больше – другие участки кожи были сопоставлены с частями фантомной руки в соответствии с описанием ощущений, которые пациент испытывал.

Так, случайно была открыта целенаправленная сенсорная реиннервация.

Окрылённая этим открытием команда начала эксперименты по целенаправленному переносу нервов на предварительно денервированный участок груди, где афферентным нервным волокнам предстояло реиннервировать кожу. Результат впечатлял.

Казалось, что регенерирующие аксоны обладают способностью избирательно прорастать не только туда, где они находились до повреждения.

Этот метод был разработан и описан американскими учёными Тоддом Куикеном и Грегори Думаняном в 2005 году.

Пока операции по целенаправленной сенсорной реиннервации не очень популярны, польза для пациента сомнительна, а результативность не гарантирована.

Но идея иннервировать кожу не сенсорными, а эфферентными нейронами заставила задуматься о перспективах применения метода для нейропротезирования.

XX век

Вероятно, объективную оценку событиям двадцатого века смогут дать историки лет эдак через сто. В этом веке смешалось всё, и обобщение исследований прошедших веков, и новые величайшие открытия, и наивность, и дремучая дикость, и шарлатанство, и вера в то, что мы жили в лучшем из всех времён.

Прошла эпоха гениальных одиночек, теперь прорывов в науке добиваются команды. Скорость коммуникации и распространения знаний достигла таких масштабов, что кажется будто всё научное сообщество работает в едином ключе. Учёные стали больше цитировать друг друга, стали осторожнее мечтать и выдвигать новые идеи. А количество знаковых открытий, несмотря на развитие технологий в течение столетия постепенно, на мой субъективный взгляд, снижалось.

Описать открытия ХХ века я решил историями, которые начались задолго до нынешних времён, тем более что, как и всё прочее они родом из прошлого.

История методов лечения душевных расстройств

Трепанация

Трепанация черепа (лат. trepanatio) – хирургическая операция образования отверстия в костной ткани черепа с целью доступа к подлежащей полости.

Эта операция была известна ещё в глубокой древности и подробно описана у Гиппократа. Существуют несомненные доказательства того, что в самые отдалённые времена начиная с неолита, человек уже был знаком с хирургическими приёмами вскрытия черепной коробки. Свидетельством тому служат многочисленные черепа, собранные в самых различных местах и носящие следы искусственного прободения.

Доктора? эпохи Гиппократа считали, что застоявшаяся кровь (как застоявшаяся вода) – это плохо. «Она может распадаться и превращаться в гной». Таким образом, причина трепанации или, по крайней мере, одна из причин заключалась в том, чтобы позволить крови вытечь до того, как она испортится.

Даже при незначительных признаках синяков рекомендовалось просверлить отверстие в голове. Инструмент для трепанации был очень похож на современный трепан, за исключением того, что его вращали между ладонями или с помощью лука и тетивы.

Ко временам Галена (129—199) трепанация была стандартной практикой при лечении переломов черепа, для снятия давления, получения доступа и удаления фрагментов черепа, угрожающих твёрдой мозговой оболочке, и, как в медицине Гиппократа, для дренажа.

Первый трепанированный череп ископаемого человека на нашей планете был найден в Латинской Америке – в районе города Куско в 1865 году. Анализ многочисленных трепанированных черепов человека, найденных на территории Перу показал, что в большинстве случаев (около 70%) трепанации заканчивались успешно, о чём свидетельствует образование костной мозоли по краям отверстий. (Отсутствие костной мозоли говорит о том, что человек умер во время или вскоре после операции).

Рисунок 16 Трепанированный череп инков

Причина трепанации – вопрос до сих пор дискуссионный. Большинство учёных полагает, что чаще она производилась в ритуальных целях: отверстие, как правило, делалось в типичных зонах черепа. Возможно, древний целитель полагал, что через такое отверстие дух болезни легко сможет покинуть голову больного.

В то же время существует другое мнение, которое допускает, что трепанации проводились после травматического повреждения черепа и связаны с удалением костных осколков. Обе точки зрения имеют право на существование. Однако для истории медицины принципиально важен сам факт успешной (пережитой) трепанации, что свидетельствует о реальности удачных оперативных вмешательств, которые имели место уже в периоды поздней родовой общины и разложения первобытного общества. [19]

Отголоски ритуальной трепанации были описаны в Тибете, где сохранилось предание, что после мозговой травмы люди иногда обретали дар ясновидения. И монахи задались целью открывать «третий глаз» искусственно. Отобранному по особым признакам монаху делали операцию, нередко сопряжённую со смертельным исходом. В середине лба высверливали отверстие, на несколько дней закрывали его деревянным клином с целебными мазями и давали зарасти.

Рисунок 17 Ксилография XVI века, изображающая трепанацию дома. Обратите внимание на мужчину, согревающего тканевую повязку, на женщину, молящуюся, и на кота, ловящего крысу.

Рисунок 18 Фрагмент набора для трепанации морского хирурга XVII века. Трепаны очень похожи как на древнеримские, так и на современные.

В Европе до начала XIX века трепанация проводилась в домашних условиях. Однако, когда операции перенесли в больницы, смертность стала настолько высокой, что количество случаев трепанации по любой причине, включая лечение переломов и других травм головы, резко снизилось. Практика была настолько опасной, что первым требованием к операции было, «чтобы хирург сам упал на голову». Или, как выразился сэр Астли Купер в 1839 году: «Если вы должны были трепанировать, вы должны быть подвергнуты трепанации по очереди».

В европейской медицинской традиции, помимо лечения травм головы, трепанация была важным средством лечения ещё двух заболеваний – эпилепсии и психических расстройств.