Версия для печати
Вернуться к списку

НЕВЕРОЯТНЫЕ НЕЙРОНЫ. МОЗГ ПРОДОЛЖАЕТ УДИВЛЯТЬ УЧЕНЫХ

Об институте

В апреле 1945 года, за месяц до окончания Великой Отечественной войны на базе клиники нервных болезней Всесоюзного института экспериментальной медицины им. А.М.Горького был организован НИИ неврологии АМН СССР. Он размещался в уютном двухэтажном здании в центре Москвы на улице Щипок, неподалеку от двух других созданных тогда же институтов - Института терапии (ныне Российский кардиологический научно-производственный комплекс) и Института хирургии (ныне Институт хирургии им. А.В.Вишневского). Именно с этих трех учреждений начиналась история Академии медицинских наук.

На протяжении 60 лет НИИ неврологии являлся ведущим научным, лечебно-диагностическим и учебным центром страны в своей области, региональным центром Всемирной организации здравоохранения по нейронаукам. В конце 1990-х годов при институте начали работу Научный центр по изучению инсульта и Научно-методический центр по рассеянному склерозу Мин-здрава. В 2006 году Институт неврологии был реорганизован - к нему присоединили НИИ мозга РАМН. В результате был создан единый российский центр клинических и фундаментальных нейронаук, который в 2011 году был переименован в Научный центр неврологии РАМН, а в 2014 году - в Федеральное государственное бюджетное научное учреждение “Научный центр неврологии”.

Сегодня центр - ведущая отечественная неврологическая клиника и одновременно крупное учреждение фундаментальной науки, в стенах которого медицинские технологии проходят все этапы создания - от идеи до клинической апробации. Такие инновационные подходы нейрореабилитации, как робототерапия, неинвазивная стимуляция мозга, интерфейс мозг-компьютер, виртуальная реальность и другие, доказали свое положительное влияние на восстановление больных с инсультом и иными тяжелыми поражениями нервной системы. Научные исследования, проводимые в центре, направлены как на изучение эффекта того или иного метода нейрореабилитации, так и на исследование процессов нейропластичности, лежащих в основе восстановления или компенсации утраченных функций.

Подлежит восстановлению

- Я сделаю акцент на работах, проведенных в нашем центре за последние три года, - начал доклад Михаил Пирадов, - но сначала немного расскажу о предмете своего выступления.

Восстановительная неврология сегодня - одно из наиболее активно развивающихся направлений в нейронауках, находящееся на стыке фундаментальных и клинических исследований. О “пластичности мозга” впервые заговорил профессор Гарвардского университета Уильям Джеймс в 1890 году. Более полувека этой идее не придавали особого значения. В 1930-х известный польский нейрофизиолог Ежи Конорски, работавший в Институте экспериментальной медицины под руководством нашего выдающегося ученого Ивана Павлова, предложил термин “нейропластичность”.

Существует несколько современных определений нейропластичности. Главное - это способность нейронов и нейронных сетей в мозге изменять связи и поведение в ответ на новую информацию, сенсорное стимулирование и другой опыт и способность самого мозга изменяться под действием опыта, а также восстанавливать утраченные связи после повреждения.

В 1960-х годах стали появляться многочисленные исследования, демонстрирующие химические и анатомические механизмы пластичности головного мозга у взрослых животных. Так, крысы, находящиеся в специальных клетках, имитирующих сложные условия окружающей среды (голод, холод, темнота), и вынужденные совершать множество различных действий, развивают больше ветвей дендритов (отростков нейронов) и больше синапсов (место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой) на нейроне, чем животные, выращенные в индивидуальных или стандартных условиях.

В течение последних 30 лет созданы и непрерывно совершенствуются уникальные технологии структурно-функционального картирования мозга, способы изучения процессов нейропластичности, методы нейромодуляции. Прогресс в этой области заметно ускорился с наступлением XXI столетия. Все больше внимания уделяется индивидуальному подходу к восстановлению функций, утраченных в результате различных заболеваний нервной системы. Социальная значимость исследований и разработок в данной области в значительной степени определяется увеличением продолжительности жизни населения развитых стран мира, что приводит к росту числа возраст-зависимых заболеваний мозга (инсульт, болезни Альцгеймера, Паркинсона и др.) и диктует острую необходимость создания принципиально новых, персонализированных нейрореабилитационных технологий.

- До конца 1990-х годов считалось, что мы рождаемся с миллиардами нейронов, которые постепенно отмирают с возрастом, а новые нейроны никогда не создаются, - объяснил Михаил Пирадов. - Но оказалось, что человек рождается и уходит в мир иной с миллионами неиспользуемых стволовых клеток в мозге. Способность к трансформации у этих клеток имеется в течение всей жизни человека, а восстановление поврежденных участков мозга реально и осуществимо.

Из 7 миллиардов землян более миллиарда - инвалиды, из которых 190 миллионов человек (каждый пятый) - тяжелые инвалиды с болезнями ЦНС, как то: инсульт, черепно-мозговые травмы, рассеянный склероз, детский церебральный паралич и прочее. Понимая принципы перестройки зон коры головного мозга, отвечающих за ту или иную функцию, можно помочь этим людям улучшить качество жизни.

Фундаментальные исследования пластичности мозга показали, что кора мозга взрослого человека способна к значительным функциональным перестройкам. Решающая роль в этом принадлежит афферентной (рецепторной, чувствительной, то есть внешней) информации. Эти открытия позволили по-новому взглянуть на роль нейрореабилитации, которая сегодня признана одним из центральных разделов клинической неврологии.

Изучение функций мозга - дело непростое. Совокупность нейронных сетей ученые назвали коннектомом (по аналогии с геномом) и в 2009 году начали его картировать. Коннектом человека содержит 86 миллиардов нейронов. Для сравнения: на полное картирование коннектома круглого червя размером в 1 миллиметр Caenorhabditis elegans, у которого всего 302 нейрона, ушло 15 лет!

Восстановительная неврология применяет активные технологии для улучшения функций поврежденной нервной системы путем структурной и функциональной избирательной модификации нарушенного моторного и иного контроля. Сегодня технологии нейрореабилитации подразделяются на классические (лечебная гимнастика, массаж, нервно-мышечная электростимуляция, различные виды электро- и теплотерапии, водолечение и механотерапия) и современные (зеркальная терапия, робототерапия, виртуальная реальность, транскраниальная электро- и магнитостимуляция, интерфейс мозг-компьютер), среди которых есть даже космические.

Первые в мире аппараты механотерапии, рассказал Михаил Александрович, были разработаны шведским физиотерапевтом Густавом Цандером в 1865 году. Он основал институт врачебной гимнастики в Стокгольме. Предложенные им механизмы быстро получили распространение по всему миру, большей частью на курортах Европы и Америки. Цандеровская механотерапия была основным методом реабилитации в ортопедическом центре немецкого курорта Ахен, “Инвалидном доме имени Александра II” в Санкт-Петербурге, Московском механогимнастическом институте на Петровке. Работают они и по сей день: в Ессентуках находится единственный в мире Институт механотерапии, в котором действуют 55 аппаратов Густава Цандера.

Главное в нейрореабилитации, объяснил докладчик, - начать ее как можно раньше и проводить в среде, максимально приближенной к реальной. Сам процесс должен сопровождаться высокой мотивацией, а также адекватной обратной связью с пациентом.

Приборы и технологии

Михаил Пирадов представил современные технологии, начав с прибора “Корвит”, который был разработан в Институте медико-биологических проблем для восстановления космонавтов, находившихся долгое время в невесомости. Его действие основано на механической стимуляции стоп и очень эффективно на ранней стадии реабилитации после инсульта. В комплект стимулятора опорных зон стоп “Корвит” входят пневмостельки, размещенные в фиксирующей обуви, активными элементами которых являются пневмокамеры, обеспечивающие давление в импульсном режиме. На стопе человека много биологически активных точек, и, воздействуя на них, “Корвит” повышает эффективность восстановления после инсульта. В том числе и у самой сложной категории больных - с сахарным диабетом. Механическая стимуляция стоп в среднем на два дня ускоряет сроки восстановления способности сидеть, стоять, ходить после инсульта, отметил академик.

По словам М.Пиранова, роботизированная механотерапия полезна и безопасна даже для больных в состоянии комы, без сознания, на аппарате искусственной вентиляции легких. Техника заставляет пациента двигать руками и ногами, и это снижает частоту венозных тромбоэмболических осложнений в нейрореанимации, от которых, как правило, умирает каждый пятый больной.

- Доказано, что в остром периоде инсульта ранняя реабилитация снижает летальность до нуля, тогда как в контрольной группе она составляет 38%, - отметил Михаил Александрович. - Роботизированные или электромеханические устройства также улучшают восстановление ходьбы, особенно у больных в первые три месяца после инсульта и у пациентов, полностью зависимых перед началом терапии.

Тренировки на роботизированной системе “Lokomat” улучшают паттерн ходьбы после инсульта. Система представляет собой конструкцию с ремнями для подвески пациента при выполнении специальных упражнений.

Механотерапевтический комплекс “Armeo” восстанавливает моторную функцию рук после инсульта. Его действие построено на своеобразной “игре”: пациенты как бы ловят на мониторе капли воды с помощью специального джойстика. При таких упражнениях не только улучшается работа плеча и предплечья, но и увеличиваются двигательные возможности кистей рук.

Еще одна разработка Института медико-биологических проблем РАН и Научного центра неврологии - мультимодальный экзоскелетный комплекс “Регент”, также созданный изначально для космонавтов, - позволяет производить дополнительное воздействие на мышцы агонисты и антагонисты, корректирует позы и ходьбу.

Виртуальная реальность тоже помогает человеку восстановиться после серьезной болезни. По словам докладчика, доказана эффективность технологии для восстановления двигательной функции рук и ног пациентов с помощью специальных компьютерных игр (от игры в мяч до жарки виртуальной яичницы).

Интерфейс мозг-компьютер - технология будущего. Ее уже используют при реабилитации пациентов с тяжелыми нарушениями произвольных движений при неврологических заболеваниях.

- Впервые в России, - отметил Михаил Александрович, - в НЦН проводится клиническое исследование эффективности ИМК при постинсультном парезе руки. Человек без участия мышц, “силой мысли” управляет экзоскелетом кисти. Создан прототип устройства “интерфейс мозг - компьютер - экзоскелет кисти”, ПО и активная методика реабилитации. Исследуется возможность использования ИМК в функциональном протезировании. Это - совместная разработка НЦН и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И.Пирогова и Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М.Ф.Владимирского. Уже проведены клинические исследования, и результат оказался втрое лучше, чем в группе контроля!

Конечно, это пока прототипы, но работа продолжается. Воображение, уверен М.Пирадов, возможно использовать для реабилитации: даже при обширном повреждении мозга пациент способен силой мысли управлять интерфейсом. Проведенные эксперименты показали: после тренировок на ИМК наблюдаются значительное увеличение объема и появление новых зон активации моторной коры.

Академик также подробно остановился на вопросах неинвазивной стимуляции мозга: транскраниальной магнитной стимуляции и транскраниальной электрической стимуляции в нейрореабилитации. Сегодня это уже развитой исследовательский, диагностический, прогностический и терапевтический метод, применяемый в фундаментальных и клинических исследованиях.

- Не могу обойти вниманием то, чем наш центр занимается в рамках гранта РНФ, - сказал Михаил Пирадов. - Мы замахнулись на то, чтобы посмотреть, где, собственно говоря, у больного “обитает” сознание. Только не с точки зрения философии, а с точки зрения клиники.

В НЦН изучается сеть пассивного режима работы мозга (default mode network), или, иными словами, нейронная сеть взаимодействующих участков головного мозга, активная в состоянии, когда человек не занят выполнением какой-либо задачи, связанной с внешним миром, а, напротив, бездействует, отдыхает, грезит наяву или погружен в себя. Эта нейронная сеть активно изучается в числе так называемых нейросетей состояния покоя. Состояние нейронов в определенных участках мозга отражает “внутреннее сознание”, осознание своей личности, спонтанные мысли, внутреннюю речь, мечтания.

Сеть пассивного режима работы мозга позволяет дифференцировать различные уровни сознания с помощью разных характеристик. Полученные в центре неврологии результаты, в частности оригинальный протокол реабилитации при хронических нарушениях сознания, сегодня эффективно применяются в клинической практике и в ближайшей перспективе могут быть включены в программы реабилитации российских клиник и дневных стационаров, специализирующихся в области восстановительной медицины.

Имеющиеся в НЦН разработки начали реализовываться в проекте Национальной технологической инициативы - “Ассистивные технологии с нейроуправлением” (“Нейронет”). В результате планируется создание устройств для коммуникации тяжелых больных, управления “умным” домом или электроколяской, а также установки для нейрореабилитации в условиях стационара и на дому, что чрезвычайно актуально в свете формирования новой системы реабилитации в нашей стране.

Без эйфории?

Михаил Александрович ответил на вопросы коллег, отметив, между прочим, что стимуляция мозга сегодня самое перспективное направление и если бы адекватность финансирования научных исследований в России была такой же, как в США, то количество нобелевских лауреатов у нас в стране было бы не меньшим.

- Очень сложно заниматься научно-исследовательской работой при отсутствии реактивов, приборов, - сказал он, - но тем не менее...

Академик Пирадов также отметил, что все, о чем он рассказал, сделано 30-летними учеными. “Приток молодежи в наш центр говорит о том, что перспектива хороша”, - заключил ученый.

По мнению директора Научно-образовательного клинического центра неврологии Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М.Сеченова академика Николая Яхно, исследования пациентов во время реабилитации дают очень важную информацию для понимания работы человеческого мозга. Представленные в докладе методы могут также помочь восполнить дефекты, развивающиеся в результате когнитивных нарушений, при болезни Альцгеймера и др. Но нужно помнить, считает Н.Яхно, что мозг имеет свои ограничения и задача ученого не переступать через них, дабы не потерять веками усваиваемые возможности нашего организма.

Председатель Российского нейрохимического общества академик Михаил Угрюмов отметил, что доклад поставил много проблем и главный вывод из этого: “на фоне развала науки важно провести ревизию того, что сохранилось, что надо развивать и дальше”.

Эйфория по поводу новых технологий неуместна, считает М.Угрюмов. “Три года назад я был в США на клинических испытаниях ИМК. Исследования проводились на пяти больных инвазивными методами (была вживлена пластина с электродами в моторную кору головного мозга). В итоге только один пациент смог сделать всего два-три движения. Пока методика приобретет массовый характер, пройдут десятки лет”, - сделал вывод Михаил Вениаминович.

По мнению академика, необходимо четко отслеживать, в чем оригинальность предлагаемых технологий, а доклад на эту тему был очень важен, чтобы понять общую картину.

Михаил Угрюмов также критически отозвался о “Нейронете”. Его поддержали коллеги, указавшие, что программа “не имеет конкретной привязки к действительности”, а готовилась на “выжимках из Интернета, составленных ВШЭ без всякой привязки к реальной ситуации”.

Тему отношений науки и власти продолжил академик Валерий Черешнев. Он напомнил, что Иван Павлов неврозом называл нарушение функций мозга вследствие перенапряжения этих функций. “Чем развитее страна - тем больше неврозов и аллергий”, - сказал В.Черешнев и напомнил, как в 1929 году И.Павлов во время празднования 100-летней годовщины со дня рождения И.Сеченова выступил с политической речью. Вместо того чтобы сказать, как его попросили, несколько вступительных слов, он демонстративно шагнул к большому портрету отца русской физиологии и обратился к нему со следующими словами: “Высокая, так строгая к себе, тень! Как бы ты страдала, если бы в живом человеческом образе сейчас оставалась между нами! Мы живем под господством жестокого принципа: государство, власть - все, личность обывателя - ничто. Жизнь, свобода, достоинство, убеждения, верования, привычки, возможность учиться, средства к жизни, пища, жилище, одежда - все это в руках государства... Естественно, господа, что все обывательство превращается в трепещущую, рабскую массу... На таком фундаменте, господа, не только нельзя построить культурное государство, но на нем не могло бы держаться долго какое бы то ни было государство”.

После того Академик Черешнев призвал президиум ввести в научные процессы открытость и коллегиальность...

Попросивший слово директор Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН член-корреспондент РАН Павел Балабан подчеркнул междисциплинарность задач, стоящих перед науками о мозге, и напомнил, что на заседание президиума собрались специалисты разных направлений и каждый может внести свою лепту в развитие неврологии.

Завершая обсуждение, академик Валерий Козлов предложил сначала делать научные сообщения, выносимые на Президиум РАН, на научных советах, поднимая их до уровня отделений, а на заседаниях президиума рассматривать проблемные аспекты с тем, чтобы можно было принимать организационные решения.