Обмануть мозг, чтобы вылечить его!

Человеческий мозг – это сложнейший механизм, состоящий из миллиардов нейронов. Keystone

Заболевания, связанные с нарушениями мозговой деятельности, встречаются в наши дни все чаще. Достаточного количества эффективных методик их лечения пока не создано. Тем не менее, швейцарские инновационные лаборатории и фирмы-стартапы не теряют надежды и упорно трудятся над разработкой передовых методов борьбы с такими недугами.

С вершины горы Роше де Леа (Rocher de Léaz) мне открывается завораживающий вид на долину реки Рона. Для того, чтобы спуститься отсюда к подножию горы, мне потребуется затратить немало времени и сил. Сидя на гребне скалы и слыша свист ветра в ушах, я понимаю, что самое современное альпинистское снаряжение почти стопроцентно ограждает меня от любых неприятностей. И все равно где-то в глубине меня не покидает подспудный страх.

Коллега справа начинает спуск. Я вижу, как он машет мне рукой. Очевидно, он хочет удостоверится, что со мной все в порядке. «Да, да, все нормально!» Я принуждаю себя подняться на ноги и машу ему в ответ. И только теперь я вдруг обнаруживаю, что на самом деле все эти события не имеют к реальности ровным счетом никакого отношения. Я, как выясняется, совершенно забыл тот факт, что на голове у меня находится шлем виртуальной или дополненной реальности (VR-Headset), и все эти панорамы, горы и вершины являются всего лишь результатом хитрой иллюзии.

Наверное, будущее и в самом деле уже наступило, раз человек способен изготовить и запустить механизм, носящий немного пугающее название «Машина воспоминаний о том, чего никогда не было» («Reality Substitution Machine» — «RealiSM»). А ведь именно такая машина и была на днях представлена широкой публике в рамках Международного форума изучения мозгаВнешняя ссылка, проходившего в Лозанне. Организован форум был на базе лозаннской Высшей технической школы (EPFL).

Одним своим названием напоминающая о каким-нибудь футуристическом блокбастере в стиле «Матрицы», эта машина, на самом деле, является всего лишь медицинским прибором, с помощью которого ученые собираются исследовать характер воздействия виртуальной реальности на когнитивные способности человека. Результаты, полученные в ходе этого исследования, должны предоставить более подробную информацию о том, как мозг, используя кратко-и долговременную память, организует наше пребывание в пределах так называемого «персонального пространства» («peripersonal space»).

Как подчеркивает руководитель проекта «RealiSM» Бруно Хербелин (Bruno HerbelinВнешняя ссылка), цель такого рода исследования — не удовлетворить свое любопытство за счет государства и спонсоров, но разработать совершенно конкретные прикладные методики и алгоритмы, в том числе и медицинского характера.

«Мы генерируем импульсы, которые обычно поступают в мозг из реального мира и позволяют нам осознавать свое присутствие в данном пространстве и ориентироваться в нём. Результаты получаются более чем убедительные, пациенты обычно полностью забывают, что речь идет всего лишь о виртуальной реальности», — рассказывает Б. Хербелин.

Обмануть мозг

Ничего себе — «всего лишь!». Сцены из моей несостоявшейся альпинистской жизни, столь наглядно продемонстрированные при помощи шлема виртуальной реальности, были смонтированы на основе настоящих видеокадров, снятых при помощи 16-ти так называемых «экшн-камер», хорошо известных под логотипом «GoPro». Такие камеры производятся обычно для любителей активных видов спорта и отдыха, и позволяют фиксировать, например, спуск на лыжах с горы или подъем на вершину в режиме прямой трансляции.

Обработанные при помощи технологий объемного изображения, такие кадры позволяют зрителям переживать все события практически в непосредственной близости. А если, как в моем случае, сюда добавить еще и звуковую дорожку, записанную при помощи четырех высокочувствительных микрофонов, то эффект присутствия окажется практически стопроцентным. Мозг человека, «обманутый» таким высокотехнологичным способом, начинает реагировать так, будто бы все это происходит на самом деле.

Без сомнения, однажды индустрия компьютерных игр откроет для себя новые возможности, реализованные командой исследователей «RealiSM-Team». Однако цели у них куда более амбициозные и далеко идущие, а именно, ученые хотят выяснить, что может дать такого рода технология медицине? Пока еще у них есть несколько лет для доведения такой техники до уровня рыночной зрелости.

«Любое соединение, возникающее в мозгу между отдельными нейронами и группами нейронов, не является чем-то раз и навсегда определенным и установленным. При помощи наших экспериментов мы вполне можем менять характер таких связей», — уверен Джамиль Эль-Имад (Jamil El Imad), один из руководителей проекта «RealiSM».

Нейрореабилитация

Поиском возможных путей применения виртуальной реальности с целью решения медицинских задач занимается, например, швейцарская компания «MindMazeВнешняя ссылка». Опираясь на поддержку EPFL, этот весьма перспективный швейцарский стартап уже разработал несколько программ-приложений, среди которых выделяется программа «MindPlay». Она вполне может стать очень действенным инструментом реабилитации пациентов, переживших, например, травму мозга или инсульт.

В ее основе находится ряд специальных упражнений. Пациенты могут выполнять их как дома, так и находясь в стационаре, при этом все действия больного фиксируются специальной «умной» камерой. Например, на экране шлема виртуальной реальности человек видит, скажем, свою руку, которая перестала двигаться в результате инсульта. Однако в виртуальном мире эта рука вполне здорова, она способна действовать так, словно с ней ничего не произошло.

С учетом реалистичности получаемой картинки мозг пациента постепенно «убеждается», что с рукой все в порядке, а пострадавшая конечность, и в самом деле, начинает возвращать себе все свои временно утраченные свойства. Генеральный директор компании «MindMaze» и один из ее основателей Тедж Тади (Tej Tadi) поясняет, что «такого рода упражнения приводят к «перезагрузке» связей между теми или иными участками коры головного мозга. Эту перезагрузку мы теперь можем зарегистрировать, измерить и отрегулировать, придав ей заранее заданные параметры, как бы «отформатировать» ее в максимально возможной степени».

В конечном итоге такие упражнения могут приводить к ускорению процесса реактивации различных форматов нейронных взаимодействий, в частности, к восстановлению контактов между мозгом и отдельными органами, например, конечностями, к которым будут быстрее возвращаться их утраченные функции.

«Критически важными являются первые три недели. Наши исследования, проведенные как в Университетской клинике Лозанны (CHUV), так и в некоторых больницах города Сьон (Sion), доказали, что восстанавливающую терапию можно начинать уже через неделю после инсульта», — подчеркивает научный сотрудник «MindMaze» Гангадхар Гарипелли (Gangadhar Garipelli).

Еще одной сенсацией лозаннского «мозгового форума» стал прибор, способный предупреждать пациентов о скором наступлении эпилептического припадка.

Разработанный швейцарской компанией «NeuroProВнешняя ссылка» из Цюриха, этот прибор проходит сейчас апробацию и доводку на базе национального Швейцарского центра исследований эпилепсии (Schweizer Epilepsie-ZentrumВнешняя ссылка). Уже совсем скоро должна начаться стадия клинических испытаний на пациентах, а уже через два года прибор должен поступить в продажу.

При всей его уникальности, он вовсе не был единственным примером того, чего можно добиться, если совместить швейцарское прилежание, инновационное мышление и деньги инвесторов. Всего на форуме в Лозанне было представлено три десятка прототипов разного рода приборов и технологий, так или иначе связанных с нейрофизиологией и разработанных швейцарскими лабораториями и фирмами-стартапами.

Мозг — таинственный остров

Проекты по изучению особенностей человеческого мозга реализуются в настоящее время по всему миру, однако среди всего этого разнообразия можно выделить несколько самых важных и значимых проектов такого рода. К их числу можно отнести как американскую «Мозговую инициативу» («Brain Initiative»), так и целый ряд аналогичных проектов в Австралии, Китае, Японии и Израиле. И все они преследуют одну и ту же цель — разгадать загадку человеческого мозга, открыть его тайну.

В Швейцарии вдоль берега Женевского озера с недавнего времени образовался целый нейрофизиологический научный кластер во главе с лозаннской Высшей технической школой (EPFL), которой было поручено координировать реализацию европейского «флагманского» научного проекта в области изучения основ мозговой деятельности человека «Human Brain ProjectВнешняя ссылка».

В результате предпринятых в последнее время реформ EPFL, правда, была вынуждена распроститься с ведущей ролью в рамках реализации этого проекта. И тем не менее этот один из самых перспективных швейцарских вузов остается главным мотором проекта. Более ста сотрудников лозаннской Высшей технической школы бьются сейчас на базе женевского научного центра «Campus BiotechВнешняя ссылка» над загадкой человеческого мозга.

Выступая на «мозговом форуме» в Лозанне президент EPFL и сам по профессии нейробиолог Патрик Эбишер (Patrick Aebischer) особо отметил, что целью проекта «Human Brain Project» является разработка технологий и методик, способных приносить пациентам реальное облегчение их страданий. «Достигнутый в последнее время прорыв в области технологий визуализации позволяет нам совершенно иначе взглянуть на человеческий мозг, накапливая эмпирические данные, получение которых было невозможно еще совсем недавно», — подчеркнул он.

Выступая в Лозанне перед лучшими учеными-нейробиологами и физиологами, он, при этом, не стал скрывать своих приоритетов: «С одной стороны, сейчас в мире реализуется целый ряд невероятно перспективных проектов в области изучения мозга.

Однако важнейший вопрос остается пока нерешенным: каким образом мы можем трансформировать результаты, полученные фундаментальной наукой, в конкретные прикладные методики и технологии лечения? Мы сейчас куда лучше, чем раньше, понимаем человеческий мозг, однако прогресса в области медицины мы пока не наблюдаем».

И в самом деле, несмотря на появление целого ряда довольно впечатляющих технологий, словно пришедших прямиком из будущего, конкретных медицинских методик, которые позволяли бы успешно лечить пациентов с эпилепсией или с иными формами повреждения головного мозга, пока создано не так уж и много. В амбициозных планах, при этом, недостатка отнюдь не наблюдается.

Например, в свое время тогда еще «Большая Восьмерка» поставила перед собой цель в период до 2025 года найти действенное средство или разработать убедительную терапию, позволяющую  успешно бороться со старческой деменцией. Уточним, что «деменция» это, скорее, некий общий сборный термин, которым обозначается целый «букет» всевозможных заболеваний, связанных с нарушением мозговой деятельности человека.

Где прогресс?

В последнее время в научной прессе появилось сразу несколько материалов, в соответствии с которыми американским ученым удалось, якобы, найти-таки причину возникновения болезни Альцгеймера, наиболее распространенного заболевания из серии недугов, объединенных понятием «деменция». И все равно эффективной терапии на основе вновь полученных знаний не смогли пока предложить и они тоже.

И если пациенты, страдающие сейчас болезнями сердечно-сосудистой системы или онкологическими заболеваниями, могут стараниями компаний фармакологической отрасли рассчитывать на помощь новейших и порой действительно очень действенных медикаментов, то в области болезней, связанных с мозгом, такого рода прогресса еще не наступило. И когда он наступит — сказать пока никто точно не может.

Известно одно: в период с 2002 по 2012 годы 99,6% всех медикаментов, представленных в качестве, например, средства от болезни Альцгеймера, показали свою полную несостоятельность. Для сравнения — этот же показатель в области лечения онкологических болезней находится на уровне в 81%. По мнению многих экспертов, такое неудовлетворительное положение связано с тем, что клинические испытания новых препаратов проводились, как правило, на пациентах, чье заболевание находилось уже на продвинутой стадии.

Пока хоть какое-то позитивное воздействие смог обнаружить только один препарат под названием «Мемантин» («Memantine»), так называемый «NMDA-антагонист», используемый сейчас в терапии болезни Альцгеймера, а также проходящий клинические испытания в качестве возможной терапии ряда других состояний, в том числе таких, как ВИЧ-ассоциированная деменция, нистагм и рассеянный склероз.

А между тем, по данным объединения «Alzheimer’s Disease International», число пациентов по всему миру, страдающих этим заболеванием, в период до 2050 года увеличится в три раза. И это значит, что без работы ученые-нейрофизиологи в ближайшие годы точно не останутся.

Перевод на русский и адаптация: Игорь Петров