Мозг человека невелик по размерам, но известных науке клеток в нём столько же, сколько объектов во Вселенной – примерно 10 в 12-й степени. А сколько еще неизвестных? И чем больше наука погружается в эти тайны, тем больше удивляется. Очередной загадке мозга недавно изумился журнал American Way.

В журнале опубликовали большую статью о достижениях лаборатории тактильной коммуникации и нейрореабилитации Университета штата Висконсин. Россиянам это должно быть особенно приятно, поскольку научным руководителем лаборатории является наш соотечественник доктор биологических наук Юрий Данилов. О его сенсационном докладе на Всемирном конгрессе по психофизиологии в Санкт-Петербурге «Неделя» рассказывала в декабре 2008 года.

Тогда Данилов сообщил коллегам о том, как учёным удаётся буквально творить чудеса – возмещать зрение абсолютно слепым, а тем, кто долгие годы не мог ходить самостоятельно, восстановить радость движений. И все это – с помощью стимуляции… языка. На экране всё это выглядело как сеанс магии. Совершенно слепые люди бросали мячик, точно попадая в корзину. Женщина, которая не могла даже стоять вертикально, с особым сенсором во рту спокойно шла по коридору и на радостях делала перед камерой реверанс. Мужчина, просидевший десяток лет в инвалидной коляске, без посторонней помощи выходил из машины и шёл по улице… Но никакой магии во всём этом не было. Была большая наука.

И вот новая публикация о работе лаборатории. Начинается она с истории известного в прошлом актера театров Бродвея и телесериалов Рона Хасманна. Почти 30 лет назад он заболел рассеянным склерозом и потерял не только способность уверенно ходить, но и голос. А после пары сеансов электростимуляции языка снова заговорил и запел. Улучшилась его способность держать равновесие и ходить. Во всяком случае, привычная трость теперь пылится в углу.

— Это был настоящий шок! – рассказал он журналистам. – После 30 лет молчания в первый день я смог лишь шептать, но во второй заговорил и теперь могу ходить самостоятельно и даже петь – пусть не на сцене, но это настоящее счастье.

ГЛАЗА НА СПИНЕ

Лабораторию нейрореабилитации много лет возглавлял известный нейрофизиолог Пол Бах-у-Рита. Почти 40 лет назад он начал исследовать феномен кожного зрения. Затем создал «тактильный дисплей» для незрячих людей. Дисплей представлял собой матрицу из 400 стержней, вмонтированную в спинку инвалидного кресла. Каждый стержень мог либо слегка надавливать на тело, либо находиться в покое. Передаваемое в мозг возбуждение создавало в нём что-то вроде размытой картинки. Так пациенты начинали «видеть» спиной.

Сначала над его гипотезами посмеивались, крутили пальцем у виска. Потом уважительно удивлялись: надо же! Теперь революционные идеи Бах-у-Риты секретят военные и крадут другие учёные.

Юрий Данилов и его коллеги по лаборатории участвовали в развитии идей учителя, а затем и в создании прибора, который по-английски для простоты назвали brain-port, что можно перевести примерно как «мозговая розетка». По-научному же это называется tactile vision substitution system (TVS), то есть «система тактильно-визуального замещения».

Выглядит она так. Видеокамера передает изображение в компьютер, который преобразует его в черно-белую картинку. Картинку пересылают на плоскую матрицу размером со спичечную этикетку. На ней размещено 100 электродов, покрытых золотом. Матрицу кладут на язык слепого человека и передают на нее изображение, преобразованное в электрические импульсы, со скоростью 30 колебаний в секунду. Язык передает сигнал в мозг – и человек видит очертания окружающих предметов, может самостоятельно ходить, даже смотреть телевизор… С помощью «розетки» уже пролечено более 3 000 человек.

— Ощущение на языке при этом примерно такое же, как от шампанского, – рассказывает доктор Данилов. – Но если вы спросите, как это происходит, я честно отвечу: пока это до конца не ясно.

Учёные экспериментально доказали утверждение Пола Бах-у-Риты: «Мы видим не глазами, а мозгом». А затем решили проверить, не поможет ли стимуляция языка при других нарушениях работы головного мозга: тяжелой травме, рассеянном склерозе, болезни Паркинсона, инсульте и т.д.

ИНСТРУМЕНТ ПОЗНАНИЯ

Для этого создали прибор нового поколения – портативный нейростимулятор. Первую пациентку, которая после тяжелейшей травмы мозга не могла не только ходить, но даже стоять вертикально, они помнят до сих пор. За пять лет она прошла 11 клиник, и врачи разводили руками: медицина бессильна. После первого же 48-минутного сеанса стимуляции языка женщина пошла по коридору клиники сама! А после курса лечения у неё восстановилось нормальное зрение, ушла головная боль, перестали дрожать руки.

Потом испытания провели с больными, перенёсшими инсульт, страдающими паркинсонизмом и другими нейродегенеративными заболеваниями. У многих уже после нескольких сеансов наступало значительное улучшение состояния, восстанавливалась трудоспособность, возможность жить полноценной жизнью. В ближайшем будущем метод будет испытан на больных с детским церебральным параличом, аутизмом, эпилепсией, болезнью Альцгеймера. Портативный аппарат для нейрореабилитации начали выпускать в США, закупили его и несколько российских больниц.

Разгадка удивительных эффектов скрыта в способности головного мозга к самовосстановлению. А язык, считают учёные, – это не только самая сильная мышца тела, но и универсальный сенсор. С его помощью осваивают окружающую среду все животные и человеческие младенцы. Способность языка различать сотни оттенков вкуса, форму предметов и фактуру материалов заставляет нас и до сих пор многое пробовать языком, не доверяя ни обонянию, ни осязанию. Но не только. У жирафа язык даже исполняет функцию руки, у муравьеда, хамелеона и лягушек – охотничьего инструмента. У змеи раздвоенный язык – вовсе не жало, а орган обоняния и терморегуляции.

А наш мозг обладает уникальной нейропластичностью, то есть способностью клеток изменять свои функции или структуру в зависимости от потребностей или изменения внешних условий. Благодаря этому свойству мы можем до конца жизни учиться новому.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Два основных нерва идут от языка прямо в область, которую называют стволом мозга. Она контролирует такие жизненно важные функции, как дыхание, ритм сердца, сознание. После травмы или болезни количество клеток мозга, которые отвечают за разные функции, и нервных связей с органами уменьшается. Но их можно и восстановить, и натренировать заново. Оказалось, что электрические импульсы возбуждают мозг, и если в это время выполнять какие-то упражнения, нервные цепочки начинают работать активнее, функции улучшаются.

При рассеянном склерозе разрушаются миелиновые оболочки нервных окончаний. Идущие по ним сигналы рассеиваются по дороге, не передавая мышцам и органам нужных сигналов. Это очень похоже на то, как «пробивает» изоляцию электрических проводов, проложенных в земле, – электричество просто рассеется в ней. Мы не лечим рассеянный склероз, говорят учёные, мы лишь восстанавливаем функции нервов, повреждённых болезнью.

Учёные выдвигают несколько гипотез, как это может происходить. Первая – импульсы с языка проходят до ствола мозга, а оттуда поступают в зоны, которые пострадали. Вторая – электроимпульсы стимулируют работу всего мозга, что сказывается и на конкретных функциях. Третья – стимуляция повышает выработку веществ-нейротрансмиттеров, например серотонина, а они улучшают доставку импульса. Эти механизмы могут активизировать мышцы, вовлеченные не только в движение, но и в процессы дыхания, речи, глотания и т.п.

Но это лишь начало. Затем в дело вступает способность нашего мозга обучаться. Упражняя ту или иную функцию, человек закрепляет навык. Теперь учёные пытаются понять, каков вклад обоих процессов – стимуляции и упражнения – в восстановлении важных функций.

ДЕРЖИ ОРУЖИЕ ЗА ЗУБАМИ

Идеи Бах-у-Риты и его сотрудников позаимствовали во многих лабораториях. «Мозговую розетку» решили взять на службу и военные. Так, в Институте гуманитарных и технических исследований (Флорида) решили, что с помощью «языкового зрения» солдаты сухопутных войск получат возможность свободно видеть в темноте на 360 градусов, а «морские котики» смогут получать информацию с гидролокатора, как будто он находится в их голове, и свободно ориентироваться под водой. Проект профинансировало министерство обороны США.

— Вместо того чтобы держать в руках компасы и громоздкие карманные гидролокаторы, водолазы смогут обрабатывать информацию, поступающую прямо в мозг через язык, – полагает руководитель проекта доктор Анил Радж. – А руки при этом будут свободны для инструментов и оружия.

Между прочим, свой прибор Пол Бах-у-Рита, Юрий Данилов и их коллеги давно предлагали не только военным, но и спасателям и пожарным, которые часто работают в условиях плохой видимости и нуждаются в точной ориентации. Пока те интереса не проявили.