Может ли восстановиться мозг

В прошлом месяце филадельфийская биотехнологическая компания начала клинические испытания, которые могут перевернуть наше понимание того, что значит быть мертвым. Получив этическое одобрение от Независимого комитета по этике, Bioquark занялась двадцатью пациентами в больнице Анупам в Индии, мозги которых считались клинически мертвыми после тяжелой черепно-мозговой травмы. С арсеналом ультрасовременных, но пока загадочных методов лечения — стволовые клетки, биоактивные молекулы, стимуляция головного и спинного мозга — группа ученых надеется воскресить отдельные части основных функций мозга пациентов, с намерением добиться наилучшего результата: вернуть способность дышать самостоятельно.

Результаты должны стать известны через крайне короткий срок — 15 дней.

Если вашей первой реакцией было удивление, вы не одиноки. Что это: эффект Лазаря, Франкенштейна, Ходячих мертвецов? Или, может, какая-то вирусная кампания для предстоящего фильма ужасов?

Не совсем. Задача Bioquark — ни много ни мало обмануть смерть. Этим-то и будут заниматься в рамках невероятно амбициозного проекта ReAnima. Давайте разберемся, как это будет протекать.

Это удивительное слово: смерть

Чаще всего мы представляем себе смерть в виде некоего выключателя: вот вы здесь, а через минуту уже ничего нет, свет погас.

Но это просто карикатура на процесс умирания: даже после того, как прекращается сердцебиение и дыхание, искорки активности мозга могут вспыхивать еще долго. В некоторых случаях даже глубоко коматозные пациенты — неспособные дышать самостоятельно — могут поддерживать простые рефлекторные реакции. Их мозговые волны, беспорядочные или слабые, все еще отслеживаются на ЭЭГ.

Смерть мозга, в отличие от этого, это всё, финиш. Такой диагноз сигнализирует о полном и необратимом разрушении головного мозга, включая ствол мозга. Люди с мертвым мозгом не находятся в коме или в вегетативном состоянии. У них нет никакой надежды на спонтанное выздоровление. Они мертвы.

В теории смерть мозга является весьма объективным и строго определяемым медицинским состоянием с огромными правовыми последствиями. Врачи видят в смерти мозга у пациентов окончательный сигнал — время выдернуть шнур, подумать о донорстве органов, пригласить родственников для прощания.

Хотя смерть мозга может показаться неким медицински подкованным определением смерти, впервые ее критерии были сформированы в конце 1960-х годов, задолго до того, как неврологи нырнули в серьезные исследования сознания и личности. Поэтому смерть мозга не учитывает последние достижения в области нейрохирургии, новейшие технологии и методы, вроде измерения высвобождения нейромедиаторов.

Процесс диагностики смерти мозга весьма старомоден. Доктор можно уколоть пациента иглой, чтобы проверить болевые рецепторы, посмотреть, вызывает ли углекислый газ спонтанное дыхание, попытаться выявить признаки электрической активности в головном мозге с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Но ни одна из этих мер не может окончательно сказать, что пациент уже не вернется.

Инструменты Лазаря

Как завести мертвый мозг?

Субъекты в нашем исследовании страдают от тяжелой и обширной смерти нейронов, объясняет Пастор. Целостность аксонов — длинных проекций, которые нейроны используют для общения друг с другом — распадается и обычная обработка сигналов больше не работает.

Как вариант, можно попытаться спасти то, что осталось, словно починить разбитые наушники, перевязав оставшиеся провода. Но любая попытка восстановления мертвого мозга, вероятно, потребует запасных частей — заново выращенных клеток мозга на замену утраченным в процессе травмы. Более того, клеткам нужны благоприятные условия для роста и интеграции в существующие схемы мозга.

Bioquark займется и тем, и другим.

Этот процесс вполне естественно протекает в организме плода, говорит Пастор. Почему бы не взять и не имитировать этот процесс, заставив мозг взрослого человека отказаться от рубца в пользу регенерации? Предыдущее исследование Bioquark выявило, что этот процесс восстановления зависит от биоактивных молекул, которые можно извлечь из яйцеклеток амфибий.

Извлеченные биоактивные компоненты, в основном микроРНК и белки, могут перепрограммировать поврежденные клетки в состояние стволовых клеток, как писали ученые в патенте 2014 года. Стволовые клетки выступают даже несколько второстепенными игроками. Существуют опасения, что их роль может быть преувеличена, полагает Пастор. Они же делают больший акцент на морфогенетических экстрактах. Однако относительно мало работ было опубликовано на тему ведущего химического экстракта, смеси биоактивных молекул с экзотическим названием BQ-A, в животных моделях смерти мозга.

Первым делом ученые проверят силу этих экстрактов, смогут ли те перезагрузить человеческий мозг. Пастор подчеркивает, что исследование должно показать самую базовую функцию ствола мозга после лечения — электрический шепоток здесь, облачко нейромедиатора там.

В дополнение к терапии с использованием клеток, Bioquark также планирует использовать методы стимулирования мозга для включения BQ-A. Эти методы, включая стимуляцию срединного нерва и транскраниальную лазерную стимуляцию, часто используются для лечения комы и других расстройств сознания с успехом в разной степени.

Зачем использовать так много разных методов? Ну, Bioquark хочет узнать сразу, что работает, а что нет.

Пастор видит два больших недостатка в современных моделях лечения и профилактики болезни. Во-первых, они в большей степени сосредоточены на лечении симптомов поздней стадии, а не изначальной причины. Во-вторых, часто используется подход сведения любого заболевания к одной причине, и как следствие, к одному лекарственному средству.

ReAnimation

В этом случае человеку явно не пойдет на пользу лечение — его заменят кем-то подобным, но другим. И все же это сценарий для далекого будущего, которое может и вовсе не произойти. В конце концов, предлагаемые методы лечения являются экспериментальными, и регенеративные способности головного мозга могут быть непомерно ограниченными.

Но Пастор видит ценность в своих начинаниях, даже если они потерпят неудачу.

Читайте также:  За что отвечает лобная доля головного мозга человека

Изучающие головной мозг человека ученые за последние несколько лет обнаружили определенное количество неожиданных аспектов, которые обуславливают влияние мозга на общее состояние здоровья нашего организма.

Однако и некоторые аспекты нашего поведения влияют на наш мозг. Кроме того, согласно современной точке зрения, которая сформировалась относительно недавно, мозг человека не прекращает свое формирование к подростковому возрасту.

Ранее считалось, что мозг, начиная с довольно раннего возраста (подростковый период), подвергается неумолимому процессу старения, который достигает своего пика в пожилом возрасте. Однако сейчас известно, что мозг человека имеет способность изменяться, восстанавливаться и даже излечиваться, причем эта способность поистине безгранична! Получается, что не столько возраст влияет на наш мозг, а то, как мы пользуемся мозгом в течение жизни.

Мы склонны думать, что наше так называемое генетическое наследие, то есть, своеобразный генетический багаж нашего организма, это материя неизменная. По нашему мнению, родители передали нам весь тот генетический материал, которые сами когда-то унаследовали – гены облысения, роста, веса, заболеваний и так далее – и теперь мы обходимся лишь тем, что получили. Но на самом деле, наши гены открыты для влияния в течение всей нашей жизни, причем, на них влияют не только наши действия, но и наши мысли, чувства, вера.

Вы должно быть слышали, что на генетический материал можно повлиять посредством изменения рациона питания, образа жизни, физической активности и так далее. Так вот сейчас вполне серьезно изучается возможность такого же эпигенетического эффекта, вызванного мыслями, чувствами, верой.

Как показывают уже многочисленные исследования, химические вещества, на которые влияет наша умственная активность, способны вступать во взаимодействие с нашим генетическим материалом, вызывая мощный эффект. На многие процессы в нашем организме можно повлиять таким же образом, как и при изменении режима питания, образа жизни, среды обитания. Наши мысли способны буквально выключать и включать активность определенных генов.

О чем говорят исследования?

Доктор наук и исследователь Доусон Черч (Dawson Church) рассказал о взаимодействии, которое оказывают мысли и вера пациента на экспрессию связанных с болезнью и исцелением генов.

В результате одного из исследований, проведенного в Университете Огайо (Ohio University), был наглядно продемонстрирован эффект влияния умственного напряжения на процесс излечения. Учёные провели его среди семейных пар: каждому участнику опыта на коже оставляли небольшое повреждение, приводящее к появлению маленького волдыря. Затем разным парам предлагалось в течение получаса либо пообщаться на нейтральную тему, либо поспорить на какую-то конкретную тему.

Затем на протяжении нескольких недель ученые определяли уровень трех определенных белков в организме, которые влияют на скорость заживления ран. Оказалось, что у тех спорщиков, которые использовали в своих спорах наиболее язвительные и жесткие замечания, и уровень этих белков и скорость заживления были на 40 процентов ниже, чем у тех, кто общался на нейтральную тему.

Черч объясняет это следующим образом: наше тело посылает сигнал в виде белка, активирующий определенные гены, связанные с заживлением ран. Белки активируют гены, которые, используя стволовые клетки, создают новые клетки кожи для лечения ран.

Однако когда энергия организма истощается тем, что затрачивается на выработку стрессовых веществ, таких как кортизол, адреналин и норадреналин, — сигнал, который поступает к вашим исцеляющим раны генам, значительно слабеет. Процесс восстановления длится намного дольше. В то же время, если организм человека не настраивается на борьбу с какой-то внешней угрозой, его энергетические ресурсы остаются нетронутыми и готовыми для выполнения излечивающих миссий.

Почему это очень важно для нас?

Нет сомнений, что тело практически любого человека с рождения укомплектовано генетическим материалом, необходимым для оптимального функционирования в условиях ежедневных физических нагрузок. Однако наша способность сохранять так называемое умственное равновесие оказывает огромное влияние на возможности нашего тела использовать свои ресурсы. И даже если вы полны агрессивных мыслей, определенная активность помогает настроить ваши нейронные проводящие пути на поддержку менее реакционных действий.

Хронический стресс способен преждевременно состарить наш мозг

Подобное разграничение стрессов указывает на наличие постоянной ответной реакции всего организма в ответ на постоянный внешний стресс. Эта ответная реакция влияет на наш мозг, приводя к нарушению памяти и других аспектов умственной деятельности. Таким образом, стресс является фактором риска, влияющим на развитие болезни Альцгеймера, а также ускоряет ухудшение памяти при старении человека. При этом вы можете даже начать себя чувствовать намного старее, что называется, умственно, чем вы есть на самом деле.

Исследования, проведенные специалистами Калифорнийского университета (University of California) в Сан-Франциско продемонстрировали, что постоянная реакция организма на стресс (и постоянные всплески кортизола) способны приводить к уменьшению гиппокампа – важнейшей части лимбической системы головного мозга, отвечающей как за регулирование последствий стресса, так и за долговременную память. Это также одно из проявлений нейропластичности – но уже негативное.

Как и другие формы релаксации, полное отречение от всяких мыслей не только способны быстро привести в порядок мысли (и, соответственно, биохимический уровень стресса наряду с экспрессией генов), но и даже менять структуру самого мозга!

Хэнсон объяснил, что таким образом мы делаем наш мозг более восприимчивым, а это приводит к тому, что мы легко расстраиваемся из-за пустяков в будущем.

Каждый год нашей жизни в пожилом возрасте способен добавлять нам ума

Долгое время считалось, что ближе к среднему возрасту человеческий мозг, некогда молодой и гибкий, начинает постепенно сдавать позиции. Однако недавние исследования продемонстрировали, что в среднем возрасте мозг способен начать проявлять свою пиковую активность. Исследования показывают, что даже несмотря на вредные привычки, именно эти года являются самыми благоприятными для наиболее активной работы мозга. Именно тогда мы принимаем наиболее осознанные решения, оглядываясь на накопленный опыт.

Читайте также:  Как работает головной мозг человека

— необходимо было быстро запомнить имена людей на различных фотографиях, а потом постараться вспомнить, кого как зовут.

Ученые ожидали, что участники исследования средних лет хуже справятся с поставленной задачей, однако результаты экспериментов для обеих возрастных групп были одинаковы. Но удивительным оказалось другое: позитрон-эмиссионная томография продемонстрировала, что нейронные связи у молодых людей активизировались в определенной части мозга, а у людей более старшего возраста, помимо активности в той же зоне, проявляла себя и часть предлобной коры головного мозга.

Наш мозг устроен таким образом, что он умеет справляться с обстоятельствами (противодействовать им), проявляя гибкость. И чем лучше следить за его здоровьем, тем лучше он справляется.

Исследователи предлагают целый комплекс мероприятий, позволяющих как можно дольше сохранить здоровье мозга:

— решение сложных задач,

— постоянное изучение чего-либо и так далее.

The Village поговорил с учёным, который изучает современные методы регенерации нейронов

яся фогельгардт

По данным Всемирной организации здравоохранения, инсульт — одна из основных причин смерти в развитых странах. Если же инсульт не приводит к летальному исходу, то последствия для жизни человека становятся достаточно серьёзны: возможно нарушение двигательных и когнитивных функций, а также работы органов чувств. Но сейчас существуют различные методы восстановления мозга после инсульта, в том числе экспериментальные. Они разрабатываются и в России.

— Инсульт — это острое, то есть очень быстрое, нарушение кровообращения мозга. Оно может быть вызвано несколькими факторами. Либо это тромб, перекрывающий просвет сосуда, и тогда это называется тромбозом кровеносных сосудов (или ишемическим инсультом). Либо это разрыв сосуда — и тогда это геморрагический инсульт. В обоих случаях кровь не доставляется к клеткам мозга, причины разные, а следствие одно — инсульт.

— Да. Так же, как и инфаркт сердца, — это тоже нарушение кровоснабжения. Когда сердечная мышца не снабжается кровью, она погибает. Мышца теряет свою эластичность и перестаёт сокращаться. Человек начинает чувствовать это посредством сердечных болей. Инсульт — то же самое, только в мозге.

— Основная функция крови — доносить клеткам всего организма, в том числе и мозга, питательные вещества, в первую очередь глюкозу и кислород. Когда к нейронам они не доставляются, те начинают ощущать дискомфорт. У нейрона нет питательных веществ, чтобы обеспечивать выполнение своих функций. Когда люди долго не едят, они теряют свою функциональность, перестают двигаться и думать. То же самое и нейрон: он перестаёт проводить электрические импульсы, а затем погибает. Смерть нейронов и других клеток мозга приводит к некрозу, то есть гибели мозговой ткани.

— На внутренней поверхности кровеносного сосуда могут образовываться атеросклеротические бляшки. Они постепенно накапливаются и способны закупорить весь сосуд. В первую очередь это связано с питанием и воспалительными процессами в организме. Если нарушается соотношение липидов (простейших молекул жира) высокой и низкой плотности, они начинают откладываться. А тромб — это сгусток крови. Причин образования тромбов много. Они могут появляться в крупных сосудах — в аорте, на выходе из сердца. В какой-­то момент тромб отрывается от стенки сосуда, идёт по широкому сосуду, а потом попадает в капилляр и перекрывает его. В этом месте нейроны начинают отмирать.

— Это зависит от того, какой капилляр или какой сосуд перекрыт. Каждый капилляр снабжает определённое количество нейронов. Если это крупный сосуд, то от него отходит много мелких — это так называемый бассейн кровеносных сосудов. Если перекрыт крупный сосуд, то кислород не поступает ко всей области мозга, которую сосуд снабжает, и она погибает. От локации остановки кровоснабжения зависит площадь поражения. Есть даже такое понятие — микроинсульт: когда человек даже не замечает, что лопнул какой­-то маленький сосуд в мозге. Его можно выявить только на компьютерной томографии.

Считается, что терапевтическое окно после острого инсульта в среднем составляет около трёх часов. Если за это время принять все необходимые меры, человек может восстановиться полностью

— Нарушение какой-­то функции нашего тела. Всё зависит от того, в какой области мозга произошло нарушение кровоснабжения. Ведь разные области головного мозга связаны с функционированием разных областей организма. Если инсульт происходит в соматосенсорной области коры головного мозга (это в теменной части головы), может нарушиться координация рук и ног. Есть область, которая отвечает за речь, и тогда у человека нарушается речь. Если инсульт происходит в зрительной коре, может ухудшиться зрение.

На самом деле всё сложнее, чем я описываю, потому что сам нейрон не может запасать себе питательные вещества. Он тратит много энергии на то, чтобы выполнять свои функции. А всеми полезными веществами нейрон снабжают специальные клетки-­помощники, так называемые глиальные клетки. Нейроны так чувствительны к отсутствию кислорода и глюкозы именно потому, что не могут сами ничего запасать. При перекрытии кислорода и глюкозы глиальные клетки могут поддерживать нейроны в течение 20 минут после начала инсульта. А если проходит больше 20 минут, то начинается патологический процесс, то есть гибель нейрона неизбежна.

— В общем, да. Поэтому важно как можно быстрее транспортировать человека до пунктов оказания помощи. Чем быстрее сделают это и введут тромболитические вещества, которые рассасывают тромб, тем быстрее может восстановиться кровоснабжение и, соответственно, деятельность нейронов и глиальных клеток. Считается, что терапевтическое окно после острого инсульта в среднем составляет около трёх часов. Если за это время принять все необходимые меры, человек может полностью восстановиться. Поэтому важно вовремя диагностировать инсульт.

Читайте также:  Продолговатый отдел головного мозга человека регулирует

— Да. Для начала стоит отметить, что терапия после инсульта возможна не для всех областей мозга. Когда происходит инсульт, возникает ядро ишемии — область, в которой скорость кровотока падает до минимума, то есть от 0 до 20 % от общего кровотока, и там происходит гибель нейронов. А есть зона полутени вокруг ядра ишемии. Считается, что нейроны морфологически там ещё живы, то есть сохраняют структуру и объём, но свою функцию выполнять не могут, потому что нарушения в метаболизме клеток произошли всё-­таки значительные. Они такие полумёртвые­-полуживые. Эти клетки и считаются объектом терапии: есть вероятность возвращения им функциональности.

— Зависит от степени тяжести инсульта. Есть специальные градации поражения: тяжёлое, средней тяжести, умеренное, лёгкое. Если речь об умеренной степени, то человек может восстановиться полностью. Если степень поражения тяжёлая, то это сказывается на двигательной активности мышц: начинаются парезы конечностей, параличи.

— Важна движенческая терапия. Когда человек двигается, у него возбуждаются окончания нервов, по которым идёт сигнал в мозг о том, что конечность активна. В мозге синтезируются так называемые нейротрофины. Это молекулы, которые помогают нейрону поддерживать свою функциональность. Когда какая­-то часть мозга претерпевает нехватку кислорода, нейротрофины специально синтезируются в этом месте и дают нейрону сигнал, чтобы он жил.

Нейротрофин ­— это белок, который связывается с рецептором и запускает целый каскад химических реакций внутри клетки, и таким образом клетка, в частности нейрон, понимает, что надо жить. Когда мы двигаемся, в мозге вырабатываются нейротрофины. Они способствуют хорошему функционированию нейронов. Таким образом, чем больше человек двигается, тем лучше у него восстанавливаются нейроны. Восстанавливаясь, нейрон сам начинает посылать сигналы в конечность, чтобы, например, рука работала. Чтобы применять такую терапию, разрабатывают специальные компьютерные интерфейсы и устройства, которые помогают двигать пальцами, — так называемые экзоскелеты.

Я занимаюсь пока ещё экспериментальными разработками в этой области. Нейротрофины могут помочь восстановить повреждённые нейроны, для этого их нужно доставить в область полутени с помощью лентивирусных частиц. Это вирусы, в которых закодирована информация о последовательности гена нейротрофина. Когда лентивирусные частицы доставляют клеткам в области полутени, они проникают в них, встраивают ген нейротрофина в ДНК нейрона, и он начинает синтезировать нейротрофины. Они выходят из клетки и дают сигнал, что нужно восстанавливаться.

Лентивирусные частицы в поражённую область доставляют с помощью инъекций. Кстати, были попытки и просто инъецировать нейротрофины в мозг. Эксперименты на животных показали, что это помогает восстановлению и уменьшает объём ишемического очага. Но сами нейротрофины живут недолго. К тому же, если эти белки вкалывать в вену, они не проходят через гематоэнцефалический барьер. Чтобы вещества проникли из крови в мозг, им нужно пройти через мембрану кровеносного сосуда, которая пропускает молекулы определённого размера. А этот белок слишком большой, поэтому и разрабатывают разные обходные способы доставки нейротрофинов в мозг.

В экспериментальных моделях эти способы работают, но, чтобы им дойти до людей, должно пройти какое­-то время. Надо провести много исследований, попытаться избежать побочных эффектов — в генной терапии не всё так просто. Это именно разрабатываемые методы, которые не всегда могут быть успешными из­-за того, что побочные эффекты порой проявляются через большой промежуток времени. И пока сложно предположить, какими они могут быть.

— Мне кажется, на этот вопрос лучше ответит врач, который лечит инсульты у нас и в то же время знаком с современными западными методиками. На самом деле и там, и здесь используют тромболитики, применяют гипотермию. Вопрос в том, насколько качественно это делается. Инсульт — быстрое явление, поэтому если вся помощь оказана своевременно и грамотно, то, как мне кажется, всё равно, где лечиться. Если пациент захочет лечь в западную больницу, то ему всё равно сначала нужно пройти реабилитацию здесь и восстановиться до того момента, пока он не сможет самостоятельно функционировать. Ведь лежачего пациента перевозить сложнее.

— Погибшие клетки мозга ­— воскресить? Или заменить? Или добавить к ним работающие нейроны? Или заставить собственные нейроны встраиваться в область повреждения? Фантазия неограниченна, а вот проверка подобных фантазий на практике — это настоящий подвиг, который совершают учёные каждый день. Каковы будут результаты этих подвигов через 20 лет, я предположить не могу. Технологии развиваются с бешеной скоростью ­— только успевай следить. В частности, недавно вышла статья. В ней описывались нейроны, полученные из человеческих перепрограммированных стволовых клеток. Их имплантировали в мозг вместе с 3D-волокнистыми полимерными нитями. В результате такие нейроны лучше встраивались в нейронную сеть и выполняли свои функции ­— отпускали отростки и проводили электрические сигналы. То есть, если такие нейроны с нитями имплантировать в область повреждения, есть вероятность, что они возьмут на себя функции погибших нейронов. Перспективы большие.

Читайте также:
Adblock
detector