Глава 3
Этапы нейропластического исцеления
Как и почему это работает?

Главы, которые вы уже прочитали, сосредоточены на двух совершенно разных методах исцеления. Майкл Московиц посвятил свою работу специфическим вопросам функционирования нейронов  и воспользовался конкурентной пластичностью для перестройки мозга, сознательно ослабляя патологическую нейронную сеть боли с помощью разума. Джон Пеппер значительно улучшил свое состояние, сознательно укрепляя нейронные сети  в тех частях своего мозга, которые обычно не участвуют в процессе ходьбы. Но его упражнения также улучшили общее состояние и функционирование  нейронов и глии, активируя выработку факторов нейронного и глиального роста, формирование новых клеток и улучшая кровообращение в мозге.

В следующих главах я сосредоточусь на роли энергии, в той или иной форме пробуждающей функции мозга и помогающей ему нормально работать. Сейчас я собираюсь рассказать об этапах нейропластического исцеления. Эту поэтапную схему следует рассматривать как гибкую основу, а не жесткую последовательность. Но для понимания этой модели сначала необходимо разобраться в трех генерализованных процессах, которые происходят в головном мозге, когда его работа оказывается нарушенной.

С тех пор, как я написал книгу «Пластичность мозга», я отчетливо понял три вещи.

Первая из них заключается в том, что выученная беспомощность появляется не только в результате инсульта. Как обсуждалось в предыдущей главе, люди после инсульта входят в шоковое состояние (диасхиз), когда активность мозга сокращается до минимума примерно на шесть недель. Эдвард Тауб показал, что если в течение этого периода пациент неоднократно пытается пошевелить рукой и не может этого сделать, то «приучает» себя к тому, что она не работает, и начинает пользоваться только здоровой рукой. Поскольку мозг функционирует по принципу «используй или потеряй», поврежденные нейронные сети, ранее управлявшие движением парализованной руки, приходят в еще больший упадок. Тауб доказал, что если здоровую руку поместить в гипс или на перевязь, чтобы ею нельзя было пользоваться, то интенсивная нарастающая нагрузка на парализованную руку часто приходит к восстановлению ее подвижности, и этот эффект может сохраняться десятки лет.

В 2007 году Тауб продемонстрировал, что травмы мозга, вызванные радиационной терапией, тоже приводят к выученной беспомощности. Позднее он обнаружил, что такое может происходить при частичном повреждении спинного мозга, церебральном параличе, афазии (утрате речи после инсульта), рассеянном склерозе, травматических повреждениях мозга и после хирургических операций у эпилептиков и что его терапия помогает при любом из этих состояний. Я начал понимать, что выученная беспомощность может развиваться в результате других расстройств, связанных с функционированием мозга, таких как болезнь Паркинсона, и даже (иногда) в результате психиатрических проблем. Действительно, в любой ситуации, когда функции мозга оказываются утраченными или приходят в упадок, у человека возникает понятное искушение найти способы выполнять поставленные задачи, не задействуя поврежденные нейронные сети, и таким образом неумышленно усугубить их деградацию.

Широкое, если не повсеместное распространение выученной беспомощности означает, что мы часто не можем с уверенностью оценить уровень упадка или потенциал восстановления пациента до тех пор, пока не попробуем начать интенсивные тренировки и не увидим результат.

Я пришел к выводу о том, что феномен выученной беспомощности так широко распространен, потому что «переход в спящее состояние» – это распространенная стратегия в тех случаях, когда обычные способы адаптации к внешним условиям оказываются неэффективными. Эта стратегия используется как отдельными клетками, так и более сложными органами и даже организмами.

Вторая концепция, применимая ко многим проблемам мозга, – это концепция «шумного мозга» с нарушенным ритмом работы отдельных нейронных сетей. Я познакомился с идеей шумного мозга в лаборатории Поля Бах-и-Риты, когда он работал с Шерил Шлиц (об этом подробнее в главе 7). Система равновесия у Шлиц была нарушена из-за медикаментозного лечения, и она больше не могла чувствовать свое положение в пространстве. Она говорила, что ее разум кажется «очень шумным». Ученые считали, что субъективное ощущение «шума» отражало происходящее с ее нейронными сетями; ее нейроны не могли генерировать достаточно сильные, выраженные сигналы, которые выделялись бы из фонового шума всех остальных сигналов ее мозга. «Шум» – это инженерный термин, описывающий то, что происходит в системе, когда она не может распознать целевой сигнал, потому что он слишком слаб по сравнению с остальными сигналами или помехами. Отсюда и появилась концепция «шумного мозга».

Я бы сформулировал ее следующим образом. При повреждении мозга по любой причине (токсины, инсульт, инфекция, радиационная терапия, травма головы, дегенеративное заболевание) некоторые нейроны отмирают и перестают передавать сигналы. Другие оказываются поврежденными, но – это главное – не обязательно «умолкают».

Живая ткань мозга по самой своей природе является возбудимой. Даже когда нейронная сеть «отключается», она продолжает генерировать электрические сигналы, хотя и с гораздо меньшей частотой, чем в активном состоянии. Она не останавливается, а скорее, переходит в состояние покоя. Когда электрохимическая система сердца оказывается поврежденной, она утрачивает способность регулировать частоту срабатывания и выдает разнородные хаотичные сигналы: ее естественный ритм может замедляться, или ускоряться, или посылать хаотичные сигналы, приводя к аритмии.

В мозге эти беспорядочные сигналы оказывают влияние на все нейронные сети, с которыми они связаны, нарушая их функции, если только мозг не сможет «отключить» поврежденные нейроны. Теперь нам известно, что при многих расстройствах мозга нейроны срабатывают ошибочно или с ненормальной частотой. Эта проблема возникает при эпилепсии, болезни Альцгеймера и Паркинсона, многих расстройствах сна и травмах мозга; они создают феномен шумного мозга, так как сигналы оказываются несогласованными. Нечто похожее наблюдается при старении мозга, в мозгу детей с трудностями обучения и при различных патологиях сенсорных систем.

Здоровые нейроны, принимающие беспорядочные сигналы от поврежденных, могут вследствие этого погружаться в спячку. Недавнее исследование группы Тауба с использованием МРТ показало, что, когда инсульт убивает нейроны в так называемой «инфарктной области», другие нейроны, по-прежнему живые и удаленные от мертвых клеток, могут демонстрировать признаки атрофии или вырождения. Степень этой атрофии соотносится с тяжестью состояния пациента и с его успехами в «терапии вынужденного ограничения». (Как и я, Тауб полагает, что вырождение происходит в соответствии с принципом «используй или потеряй», когда здоровый нейрон больше не получает входящих сигналов от поврежденного и из-за этого перестает быть активным. Либо же вырождение происходит из-за плохого кровообращения в мозге; возможно и совместное действие этих причин.) Таким образом, когда пациенты стараются совершить действие, требующее согласованной работы разных отделов мозга, и терпят неудачу, то, по моему мнению, закладывается основа для выученной беспомощности. Что еще хуже, пациенты не только утрачивают навыки, которые когда-то имели, но и с трудом овладевают новыми навыками, поскольку зашумленный мозг не может дифференцировать незначительно различающиеся сигналы.

В общем и целом, хотя пациенты не могут выполнять определенные задачи, лишь некоторые нейроны, отвечающие за выполнение этих задач, отмирают полностью; другие продолжают жить, но подают беспорядочные, бесполезные сигналы, а третьи впадают в латентное состояние, так как не могут обрабатывать эти сигналы. Нейропластические методики, которые я описываю в следующих главах, часто улучшают состояние поврежденных нейронов, генерирующих фоновый шум, обучают выжившие нейроны синхронному срабатыванию и пробуждают ранее инактивированные способности. 

Третий основной фактор, способствующий нейропластическому излечению, обусловлен уникальными свойствами нейронов, отличающими их от других клеток. Нейроны обычно работают большими группами, передавая электрические сигналы по широко распространенным сетям внутри мозга. Эти сети постоянно перестраиваются в новые «нейронные ансамбли», как говорят Сьюзен Гринфилд, Джеральд Эдельман и другие неврологи. Это особенно справедливо для осознанной деятельности. Поскольку ни один осознанный умственный акт не бывает в точности похож на другой, при каждом таком акте возникают немного разные комбинации нейронов, обменивающихся сигналами. Таким образом, пока человек проживает день, его мозг формирует, расформировывает и переформировывает новые нейронные сети в процессе своей нормальной деятельности. В этом отношении живой мозг является противоположностью сконструированному механизму с жестко заданными параметрами и электрическими цепями, которые могут выполнять лишь ограниченное количество заранее предусмотренных действий. Механизмы обычно каждый раз выполняют одно и то же действие совершенно одинаково.

Однако нейрон или группу нейронов можно использовать для разных целей; это показатель того, насколько гибкими бывают нейронные сети. В 1923 году ученый и невролог Карл Лэшли обнажил моторную кору мартышки и стимулировал ее в конкретном месте с помощью электрода. Он наблюдал за вызванным движением, а потом зашивал место трепанации.

Через некоторое время он повторил эксперимент, стимулируя животное в том же самом месте, и обнаружил, что двигательная реакция часто изменяется. По выражению Эдвина Дж. Боринга, великого историка психологии из Гарварда, «Сегодняшняя карта восприятия завтра уже не будет достоверной».

Работа Лэшли породила надежду, что если одна нейронная сеть была повреждена, то возможно, сформируется другая, которая заменит ее.

Ученые когда-то полагали, что конкретные воспоминания или навыки обрабатываются в отдельных небольших участках мозга, но Лэшли продемонстрировал, что зачастую это не так. Его самые знаменитые эксперименты были связаны с обучением животного (например, крысы) выполнению сложной деятельности с целью получить вознаграждение. Потом он повреждал ткань мозга в той части коры, которая считалась ответственной за обработку этого навыка. Как ни удивительно, животное по-прежнему могло выполнять задачу, хотя процесс становился более долгим или менее точным.

Вопрос о том, почему это происходит, остается открытым для интерпретаций, но на основании работы Лэшли ученые сделали вывод, что многие навыки привлекают к работе более широко распределенные нейронные сети, чем считалось раньше. Также было показано, что эти сети обладают высоким запасом прочности, поскольку при удалении их частей животное по-прежнему справлялось с поставленной задачей.

Обычным людям следует помнить об одном – возможно, шокирующем – обстоятельстве. Достоверно установлено, что психическая деятельность, включая умственную, соотносится с нейронной активностью, и что при обучении формируются новые связи между нейронами. Но когда неврологи ради краткости говорят, что «наши мысли находятся в наших нейронах», они радикально переоценивают научные доказательства. Сказать, что при появлении мыслей нейроны активизируются и образуют связи между собой, равнозначно описанию двух одновременно происходящих событий. Но неврологи на самом деле не знают, где именно «зашифрованы» мысли. Они не могут сказать, существуют ли мысли в отдельных нейронах (крайне маловероятно), в связях между нейронами, или же они распределены по всему мозгу. Эта загадка разума остается нерешенной.

Судя по всему, Лэшли был первым, кто предложил интересную альтернативу: навыки и способности к обучению зашифрованы не в отдельных нейронах и даже не в связях между нейронами, а в кумулятивных электрических волновых паттернах, которые являются результатом совместного срабатывания большого числа нейронов. Эта важная гипотеза была поддержана нейрохирургом и неврологом Карлом Прибрамом, который разработал блестящую теорию о том, как мозг кодирует данные сенсорного восприятия.

Давайте представим, что функции мозга – такие как мысли, воспоминания, навыки и ощущения – зашифрованы не в отдельных нейронах, но в схемах, или паттернах, генерируемых разными сочетаниями нейронов. (По аналогии, такие паттерны похожи на музыкальное произведение, а нейроны – на музыкантов оркестра, который его исполняет.) Потеря некоторых нейронов в результате гибели или болезни не обязательно приводит к утрате психической функции при условии, что сохраняется достаточное количество нейронов для генерирования этих паттернов. (В продолжение музыкальной аналогии, если одному члену секции струнных инструментов становится плохо, представление может продолжаться, если его дублер имеет доступ к партитуре.)

Так или иначе, многое из того, что мы считаем своей внутренней сущностью, не содержится в отдельных нейронах, весьма похожих друг на друга. Конкретное понимание того, «кто мы есть», относится к нашему закодированному опыту, хранящемуся в генерируемых нашим мозгом энергетических паттернах. Закодированные паттерны опыта часто могут переживать структурные повреждения мозга.

Я наблюдал несколько этапов нейропластического исцеления. Как правило, они следовали в перечисленном ниже порядке, но так бывало не всегда; некоторым пациентам достаточно пройти только некоторые этапы, тогда как другие должны пройти полный цикл.

Коррекция общих клеточных функций нейронов и глии. Это единственный этап, не имеющий прямого отношения к «связыванию задач» – высокоспециализированной способности нейронов соединяться и общаться друг с другом, – но сосредоточенный на общем здоровье нейронов и нормализации клеточных функций, схожих с клеточными функциями других клеток организма. При многих нарушениях мозг становится «разобщенным», поскольку нейроны и глия пострадали от воздействия внешних факторов (таких как инфекция, токсины, тяжелые металлы, пестициды, наркотики или пищевые аллергены) либо в результате нехватки ресурсов, например, определенных минералов. Эти базовые проблемы лучше корректировать до перехода к следующим этапам, чтобы они были максимально эффективны.

Стадия общего клеточного восстановления особенно важна при терапии аутизма и нарушений обучения, а также, к примеру, для понижения риска слабоумия. Она применяется и к различным психическим расстройствам. Я видел, как пациенты с депрессией, биполярным расстройством личности и синдромом дефицита внимания добивались значительных успехов, избавляясь от токсинов и определенных видов продуктов, таких как сахар и злаки, к которым они были наиболее чувствительны.

Многие из этих действий влияют на глиальные клетки, которые составляют 85% всех клеток мозга. Мозг имеет собственную защиту, называемую гематоэнцефалическим барьером. Этот барьер защищает его от проникновения «непрошеных гостей», но не имеет лимфатической системы – системы сосудов, чрезвычайно важных для работы иммунной системы и лечения других органов тела. Вместо этого маленькие «микроглиальные» клетки защищают мозг от вторжения чужеродных микроорганизмов и являются одним из уникальных инструментов защиты и восстановления мозга. Глия также поддерживает функционирование нейронов, выводя отходы их жизнедеятельности.

Нижеследующие четыре этапа направленно используют нейропластические способности мозга для изменения связей между нейронами и его «переподключением».

Нейронная стимуляция. Почти во всех методиках, описанных в этой книге, требуется определенный вид энергетической нейростимуляции. Свет, звук, электричество, вибрация, движение и мышление (которое активирует определенные сети) – все это требует нейронной стимуляции. Нейростимуляция позволяет пробудить латентные цепи в поврежденном мозге и приводит ко второй фазе процесса излечения: к улучшению способности зашумленного мозга регулировать и модулировать себя для достижения гомеостаза. Некоторые виды нейронной стимуляции используют внешние раздражители, другие виды являются внутренними. Обычное мышление, особенно при систематическом использовании, – это мощный метод стимуляции нейронов.

Когда мы думаем о чем-либо, в мозге «включаются» определенные сети, в то время как другие «отключаются». Этот процесс лежал в основе методики Московица, методики визуализации хронической боли для избавления от нее (см. главу 1). Когда мысль активирует определенную нейронную сеть, то после  срабатывания происходит приток крови к этой сети (этот процесс можно наблюдать при помощи МРТ, так называемый BOLD-эффект) для пополнения запаса энергии. Я считаю, что хотя «терапия вынужденного ограничения» Тауба, по сути, является коррекцией поведения в области моторных навыков, она требует огромных преднамеренных усилий и внутреннего планирования, поэтому подразумевает определенную нейростимуляцию на основе мышления. (Она также включает последнюю фазу, нейронную дифференциацию и обучение.) Методика осознанной ходьбы Пеппера для построения новых нейронных сетей в его мозге является образцом внутренней нейростимуляции на основе мышления. Нейронная стимуляция эффективна для подготовки мозга к формированию новых сетей и преодоления выученной беспомощности в существующих функциональных системах. Упражнения для тренировки мышления, а также многие виды умственной практики, описанные в книге «Пластичность мозга», являются формами внутренней нейропластической нейростимуляции.

Нейронная модуляция. Это еще один внутренний способ мозга самовосстановиться. Этот метод позволяет быстро установить равновесие между возбуждением и торможением в нейронных сетях и успокаивает зашумленный мозг. У людей с различными нарушениями работы мозга часто бывают проблемы с интенсивностью ощущений. Они часто бывают гиперчувствительны к внешним стимулам или, наоборот, нечувствительны к ним. Нейромодуляция восстанавливает равновесие. Как мы убедимся в главе 7, нейронная стимуляция может активировать процесс нейромодуляции, улучшая общую систему саморегуляции мозга.

Можно сказать, что при нейронной модуляции происходит регулировка общего уровня возбуждения мозга благодаря воздействию на две подкорковые системы.

Первая из них – это ретикулярная активирующая система (RAS), которая участвует в регулировке сознания человека и общего уровня возбуждения. RAS базируется в стволе мозга (между спинным мозгом и основанием головного мозга) и распространяется вверх, достигая высших областей коры. Она может повышать расход энергии остального мозга и регулировать циклы сна и бодрствования. В следующих главах я покажу, как стимуляция с помощью света, электричества, звука и вибрации часто позволяет некоторым пациентам (страдающим хронической усталостью и эмоциональной нестабильностью) глубоко засыпать, просыпаться отдохнувшими и стабилизировать цикл сна и бодрствования. Тонкая настройка RAS жизненно необходима для того, чтобы мозг мог восстанавливать запасы энергии, которая понадобится для дальнейшего выздоровления.

Во-вторых, нейромодуляция воздействует на вегетативную нервную систему. Миллионы лет эволюции снабдили людей «предустановленными» автоматическими и непроизвольными реакциями нервной системы для быстрого реагирования в экстренных ситуациях – например, при внезапном нападении хищников, когда нет времени на размышления. Эти готовые автоматические реакции, встроенные в вегетативную нервную систему, называются автономными, поскольку считаются в основном рефлекторными и лишенными сознательного контроля.

Вегетативная нервная система имеет два хорошо известных отдела. Первый – это симпатическая реакция «борись или беги», которая мобилизует человека, усиливая приток крови к сердцу и мышцам, чтобы он мог сразиться с хищником или соперником либо убежать от него. И борьба, и бегство требуют больших затрат энергии и, как следствие, ускорения метаболизма. Эта система, направленная на выживание, фокусирует все действия человека на этой цели и часто тормозит процессы роста и восстановления. Многие пациенты с нарушениями работы мозга или обучения постоянно находятся в состоянии «борись или беги»: они чувствуют себя доведенными до отчаяния, окруженными опасностями и осажденными заботами, потому что не успевают за развитием событий. Проблема в том, что человек в таком состоянии не может нормально учиться или выздоравливать, оно затрудняет нейропластическое изменение мозга.

Второй отдел – это парасимпатическая система, которая отключает симпатическую систему и приводит человека в спокойное состояние, в котором он может думать и рассуждать. В то время как симпатическую систему часто называют системой «борись или беги», парасимпатическую называют системой «отдыха, переваривания и ремонта». Когда эта система работает, она запускает каскады химических реакций, которые способствуют росту, запасанию энергии, и увеличивает продолжительность сна; все это необходимо для излечения. Она также подзаряжает митохондрии, внутриклеточные источники энергии (о которых мы подробнее поговорим в главе 4). И наконец, недавние исследования Майкла Хассельмо и его коллег из Гарварда показывают, что отключение симпатической системы улучшает соотношение сигнал/шум в нейронных сетях мозга. Судя по всему, включение парасимпатической системы – это еще один способ для успокоения шумного мозга. Многие методики, описанные в этой книге, включают парасимпатическую систему и отключают симпатическую, что приводит к быстрой релаксации и подготовке к росту. В главе 8 мы узнаем, что парасимпатическая система также включает «систему социального участия», которая позволяет устанавливать связи с другими людьми для получения помощи и поддержки в процессе регулировки нашей собственной нервной системы.

Нейронная релаксация. После отключения реакции «борись или беги» мозг может накапливать энергию, необходимую для дальнейшего выздоровления. Субъективно человек отдыхает и часто засыпает. Многие люди с нарушениями работы мозга быстро утомляются и плохо спят. Недавнее открытие Майкена Недергаарда из Рочестерского университета показало, что, когда человек спит, в глиальных клетках открываются специальные каналы, позволяющие выводить из мозга отходы жизнедеятельности нейронов и токсины (включая белки, которые накапливаются при слабоумии) через спинномозговую жидкость, которая омывает большую часть мозга. Эта уникальная система каналов в десять раз более активна во время сна, чем в состоянии бодрствования. Это помогает понять, почему бессонница приводит к общему упадку работоспособности мозга: долгое отсутствие сна ведет к отравлению внутренними токсинами. Фаза нейрорелаксации, корректирующая это состояние, в некоторых случаях может продолжаться до нескольких недель.

Нейронная дифференциация и обучение.  В этой, последней, фазе мозг уже достаточно отдохнул, а фоновые шумы подверглись модуляции и стали гораздо более тихими. Теперь пациент снова может произвольно сосредотачивать внимание и готов к обучению, включающему то, что мозг делает лучше всего: распознавание тонких различий, или «дифференциацию». Многие упражнения для коррекции нарушений обучения основаны на этом приеме – к примеру, в слуховой терапии от пациента требуется находить все более тонкие звуковые различия.

Вся эта последовательность фаз создает оптимальные условия для нейропластических перемен, но, как читатель увидит дальше, каждая следующая глава будет акцентировать внимание на отдельных этапах процесса. Глава 4 рассматривает восстановление общего здоровья клеток мозга, наряду с разделами главы 8 и приложением 2, посвященными матричной реструктуризации. Глава 6 сосредоточена на нейронной релаксации. В главе 7 рассматриваются этапы нейростимуляции и нейромодуляции для тонкой регулировки мозга. Глава 5 посвящена последнему этапу, нейронной дифференциации. А глава 8, где говорится о звуке, покажет совместную работу на всех этапах.

Хотя большинству людей с поврежденным мозгом приходится проходить все эти этапы на пути к выздоровлению, многие проблемы, описанные в этой книге, происходят не из-за травмы мозга; скорее, трудности возникают при формировании новых связей, которых не было раньше. Некоторым пациентам для этого требуются лишь нейронная стимуляция и нейронная дифференциация. Кому-то будут полезны другие комбинации этапов, а кому-то придется пройти их все.

Согласно принципам нейропластического подхода индивидуальный прогресс никогда не зависит исключительно от применяемой методики, от вида болезни или от самой проблемы. Мы лечим не болезни, а людей. Из-за генетики и пластичности мозга на свете не существует двух одинаковых мозгов и двух идентичных проблем или повреждений мозга. Человека со здоровым мозгом, который получил травму, нельзя сравнить с человеком, имеющим сходное функциональное повреждение, но пострадавшим от наркотиков, нейротоксинов, инсульта или серьезных проблем с сердцем. Локализация ущерба имеет значение: пуля, попавшая в дыхательный центр, убивает мгновенно, прежде чем человек успевает «перестроиться»; повреждение центров внимания сильно затрудняет выполнение упражнений для мозга. Однако даже внимание поддается нейропластической тренировке, что доказал невролог Иен Робертсон.

В следующей главе описан подход, позволивший преодолеть первых три этапа пациентке, которая благодаря необыкновенной изобретательности составила собственную программу для запуска нейронной дифференциации и обучения.