Наука выживания в зомби-апокалипсисе
Матушка-природа выразилась вполне четко, что захват мозга возможен, но мы до сих пор не знаем источника инфекции СДСГ. А без знаний об этом нельзя разработать лечение. Но это не значит, что наука не имеет способов справиться с болезнью зомби.
Итак, чем наука может помочь в зомби-апокалипсисе?
Стимуляция мозга (Не пытайтесь повторить это дома – пока)
Один из способов, которым наука способна помочь справиться с зомби-апокалипсисом, – это победить инфекцию в ее источнике – в мозге. Если какой-то тип нервного перепрограммирования вызывает СДСГ, наука может «взломать» мозг. Это не ново в нейронауке.
Рассмотрим случай болезни Паркинсона. Как мы уже говорили в главе 3, эта болезнь возникает из-за смерти определенного типа нейронов в базальных ганглиях (а именно клеток в ядре, которое называется «черная субстанция»). До сих пор не ясно, почему эти клетки начинают отмирать, но мы знаем, что, когда клетки в черной субстанции исчезают, мозг теряет главный источник нейротрансмиттера дофамина. Это приводит к тому, что вся сеть базальных ганглиев перестает функционировать, как случается с вашей машиной, когда в ней рвется ремень привода. Точный расчет времени очень важных циклов программы становится менее точным, вызывая нестабильность в системе. Это приводит к симптомам как при болезни Паркинсона.
Чтобы решить эту проблему, нужно найти способ заменить утраченные клетки в черной субстанции, используя рабочие клетки. Существует пересадка кожи для замены поврежденной ткани, так почему не попробовать что-то похожее с мозгом? Ученые уже пытались пересаживать пациентам эмбриональные стволовые клетки, так как те вызревают в здоровые, вырабатывающие дофамин нейроны, – и вуаля, проблема потери дофамина решена.
|
|
|
К сожалению, это экспериментальное лечение пока не увенчалось успехом. Все потому, что что-то (еще неизвестное) в теле пациента нападает на вырабатывающие дофамин клетки в черной субстанции. Замена мертвых клеток на новые не помогает надолго, так как что-то, убивающее «родные» клетки, точно так же расправляется и с пересаженными (Widner et al., 1992).
Что остается науке? Если нельзя решить проблему, нужно изменить саму систему. Оказывается, что самый лучший способ взломать мозг при болезни Паркинсона – разобраться с проблемами, которые возникают в нейронной цепи в результате смерти клеток в черной субстанции. В медицине это делается с помощью имплантированных микрочипов, которые меняют функционирование всей системы базальных ганглиев. Эта процедура называется «глубинная стимуляция головного мозга» (deep brain stimulation, DBS).
|
|
|
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.
Применят ли эту технологию когда-нибудь для создания контролируемых на расстоянии зомби, которые будут повиноваться нашей воле? Излечит ли однажды похожий стимулятор симптомы СДСГ?
К сожалению, скорее всего нет. На то есть три причины. Во-первых, пока не существует настоящих зомби, чтобы проверить на них систему. Во-вторых, время и деньги, которые потребуются для вживления электродов, чтобы на расстоянии контролировать зомби, сделают это непомерно затратным. Необходима более дешевая и гибкая технология, чтобы выполнить такого рода операцию в ситуации, когда нахождение еды и укрытия занимает целый день. Наконец, как мы сказали в начале этой главы, СДСГ – очень сложное состояние, которое затрагивает многие зоны мозга. Его природа не так проста, как обычная утрата дофамина. Поэтому вживленный в мозг зомби электрод не поможет вернуть мертвеца в нормальный человеческий вид.
Но что, если бы существовала дешевая технология, которая снизила бы только один симптом, скажем, подавила бы импульсивность, которая возникает из-за повреждения орбитофронтальной области при СДСГ, возможно ли это?
Что ж, да. Наука это может.
Восстановление функционирования орбитофронтальной области у зомби может потребовать больше «мощности», чем крошечные электроды при DBS. Для этого нужно активизировать всю корковую область, используя нечто вроде транскраниальной стимуляции постоянным током (transcranial direct current stimulation, tDCS) – по сути, длинный термин для девятивольтной батареи, двух проводов и двух губок. Да, все верно, прибор так прост, что можно собрать его в гараже.
НО НЕ ПЫТАЙТЕСЬ ДЕЛАТЬ ЭТО ДОМА!
Чтобы использовать tDCS, на скальп подают малый ток с помощью двух губок, связанных с батареей. Электрический ток течет между этими двумя губками и стимулирует нервную ткань между ними. Область сильного позитивного тока (анод) возникает там, где помещена одна губка, а область негативного тока (катод) возникает на другой губке. Спустя некоторое время после стимуляции анодом нейроны, расположенные под губкой, становятся более возбужденными. Это значит, что они более склонны выдавать потенциалы действия и более чувствительны к новым стимулам. Напротив, катод делает область под своей губкой менее возбудимой и менее чувствительной к новой входящей информации.
Для простоты представьте, что анод «включает» область, а катод – «выключает». Меняет ли это функционирование мозга? Полностью!
Недавно Пол Малкини и его исследовательская команда в Австралии решили проверить, улучшит ли tDCS навыки рабочей памяти нормальных здоровых взрослых. Для этого они наложили анод tDCS на дорсолатеральную префронтальную кору, которая, как известно, связана с рабочей памятью (см. главу 10). Они обнаружили, что испытуемые, которые получали стимуляцию в дорсолатеральную префронтальную кору, запоминали то, что они видели, лучше, чем участники без стимуляции мозга.
Разумеется, это далеко от магической пилюли, которую принял Брэдли Купер в фильме «Области тьмы», но показывает одно: стимуляция мозга в течение нескольких минут способна изменить поведение, пусть только и на несколько минут.
Давайте вернемся к нашим братьям-зомби. Одна черта, которую мы очень, очень хотим искоренить у индивидов с СДСГ, – их агрессия и импульсивные укусы. Мы уже установили, что частично эта агрессия связана со снижением функций зрительно-лобной коры. Так как это, скорее всего, вызвано атрофией (отмиранием нейронов) в этой области, что вызывает нарушение работы, и, возможно, взлом мозга усилит возбудимость оставшейся зрительно-лобной ткани с использованием анода tDCS?
Это не обязательно «излечит» СДСГ, но признаем, послушный и менее импульсивный зомби лучше, чем злой и кусачий. Это было главной идеей фильма «Зомби по имени Фидо», где постпостапокалиптическое общество (которое было очень похоже на «Плезантвиль» (режиссер Гари Росс, 1998)) смогло использовать зомби как рабочую силу, лишив их желания кусаться. В фильме это было сделано с помощью ошейников, которые далеки от мозга, но нам кажется, что сценаристы и режиссер «Зомби по имени Фидо» никогда не слышали о tDCS. Возможно, все, что требуется, – это электрически заряженная повязка на голову, которая выполняла бы ту же функцию.
Видите… наука может прийти на помощь. Хотя бы гипотетически.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 126; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!