Мозг зомби. Научный подход к поведению ходячих мертвецов

Вот как работает DBS. Вы помните, что цепочка базальных ганглиев – это набор маленьких программных циклов. Все начинается в коре, где нейроны посылают импульсы по аксонам в полосатое ядро и возбуждают клетки нейротрансмиттером, который называется глютаматом. Это начало прямого пути (см. главу 3). Однако «включение» этих клеток не означает, что включится вся цепочка. Природа не так проста. Клетки, которые только что «включились», «выключают» клетки, с которыми они «говорят» в бледном шаре[59] с помощью нейротрансмиттера ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты). Некоторые из нейронов, которые только что выключились, сами выключают другие нейроны, с которыми они общаются в субталамическом ядре. Это «двойное выключение» – процесс, называемый нейроучеными торможением торможения, и оно действует так же, как в математике: минус на минус дает плюс. Эти клетки в субталамическом ядре вновь возбуждаются, то есть возбуждают нейроны, с которыми они связаны. Тем самым выключая импульсы ингибиторных клеток в бледном шаре, субталамическое ядро возбуждается больше.

Голова еще не пошла кругом, а? Все станет еще сложнее.

Возбуждение («включение») клеток в субталамическом ядре включит другой набор клеток в бледном шаре, который, в свою очередь, «выключит» нейроны в таламусе, которые «включат» нейроны в новой коре и замкнут этот цикл программы.

Как ни сложно это звучит, если рассматривать «включение» как +1, а «выключение» как –1, выйдет простое умножение:

Шаг 1: полосатое тело бледному шару:

вкл. × выкл. = выкл.

Шаг 2: бледный шар субталамическому ядру:

выкл. × выкл. = вкл.

Шаг 3: субталамическое ядро назад бледному шару:

вкл. × вкл. = вкл.

Шаг 4: бледный шар таламусу:

вкл. × выкл. = выкл.

Шаг 5: таламус коре:

выкл. × вкл. = выкл.

По сути, включение тормозящих клеток в полосатом теле, непрямой путь, выключает нейроны в таламусе, которые «говорят» с корой. Если бы вам следовало знать лишь о том, что включение непрямого пути выключает таламус, мы бы и рассказали вам только об этом. Но тогда вы упустили бы сложность всей цепочки.

Ключевой момент этого процесса при паркинсонизме происходит на шаге 1. Именно здесь дофамин из черной субстанции действует как балансир и регулировщик синхронизации, чтобы система была равновесна. Если этого не случается в шаге 1, весь процесс нарушается.

И тут мы подходим к критическому моменту взлома мозга. Заметьте, что шаги 2–3 формируют петлю, такую же, как петли, описанные в главе 3, когда мы рассказывали про базальные ганглии. Бледный шар тормозит субталамическое ядро, что, в свою очередь, снова включает бледный шар. Если время потеряно в шаге 1 из-за нехватки дофамина, тогда эта петля не срабатывает и субталамическое ядро хронически включает ингибиторные клетки черной субстанции. Это значит, что таламус хронически выключен.

Этот ключевой момент в петле – самая легковзламываемая часть цепочки. При DBS хирурги имплантируют маленький электрод в субталамическое ядро. Когда он включен, он убирает все дисфункциональные сигналы, которые поступают в ядро, затрудняя его работу. Оно теряет хватку, которой удерживает бледный шар, что, в свою очередь, освобождает таламус, который снова выключает кору.

Электрод размером в несколько миллиметров способен дать пациентам с болезнью Паркинсона возможность буквально выключать их симптомы нажатием кнопки (Perlmutter S., Mink J.W., 2006). Используя прибор, который имплантирован в грудь больного, врачи (или он сам) могут пользоваться рубильником, который включает или выключает электрод. В идеале, если операция успешна (к сожалению, это срабатывает не всегда), почти тут же исчезают тремор, медлительность и перепады настроения.

Как насчет других форм контроля? Может ли DBS использоваться не только для снижения симптомов?

В статье, опубликованной в 2002 г., Талвар и соавторы сообщили о результатах исследования, в котором они использовали похожую форму нейростимуляции, чтобы на расстоянии управлять крысой. В этом эксперименте ученые имплантировали три электрода в мозг крысы. Один электрод был вживлен в область, которая отвечает за чувство вознаграждения. Когда исследователи включали этот стимулятор, крысе было приятно. Два других электрода были помещены в области мозга, которые обрабатывают информацию от левых и правых вибрисс. Если ученые хотели, чтобы крыса повернула налево, они стимулировали поле левых вибрисс (область мозга, которая чувствует стимулы от левых вибрисс) и электрод вознаграждения. Словно по команде животное поворачивало налево. Если они хотели, чтобы крыса двигалась вперед, они давали легкую стимуляцию, когда она бежала вперед. Если они хотели, чтобы она остановилась, они стимулировали ее, только когда она останавливалась.

Вуаля! Наука создала животное-робота. С помощью этого хитроумного контроля нейростимуляции исследователи были способны помочь крысе двигаться в очень сложной среде, просто поощряя ее двигаться вправо, влево или вперед.