Дневник нейрохирурга. Скажи мне, что ты чувствуешь. Пациенты в сознании, пять измерений мозга и новая эра в медицине

Одно дело – желать изучить мозг «извне», узнать, сколько в нем долей, как выглядят его извилины и борозды, его «континенты» и «океаны»: с этой точки зрения имеет смысл изучать стрелочки на изображениях каждой части мозга. Но если мы хотим понять, как из массы нейронов формируются человеческий разум, сознание, функции мозга… Это совсем иное. А чтобы приблизиться к данной цели, нам требуется намного более масштабное видение, потому что, к несчастью (или счастью) для нас, самое главное невидимо для глаз.

Все книги, в которых говорится об эмоциях и префронтальной коре, уходят корнями в 1848 год. Финеас Гейдж был американским железнодорожником, которому 13 сентября того же года, когда он готовил взрывчатку для подрыва и создания тоннеля в скале, метровый железный прут буквально пронзил голову, пробив основание черепа слева и выйдя на границе лобной и теменной части. Выжив и даже ни на секунду не потеряв сознание, Гейдж изменился как личность, потерял работу, семью, утратил личную жизнь. На основании этого случая в дальнейшем неизменно подчеркивалось, что передняя часть лобной доли, то есть префронтальная кора, отвечает за личность, эмоции и принятие решений. Сегодня благодаря сетевой и компьютерной нейробиологии, а также исследованиям в области оперирования пациентов в сознании мы знаем, что способность к волевому действию (совокупность функций, связанных с волевыми аспектами личности), познавательная способность и человеческие эмоции, то есть то, что делает нас теми, кто мы есть, далеко не всегда, а возможно, практически никогда не локализуются в конкретной точке, единой и универсальной для всех мозгов. Для осознания подобной смены парадигмы в отношении того, что, как мы полагали, нам известно о мозге, нам необходимо усвоить базовый принцип: сложные функции мозга (такие как внимание, эмоции, исполнительные функции или способность к принятию решений) основаны на взаимодействии многих самых разных и далеко отстоящих друг от друга в пределах мозга областей. Но синхронизованных, действующих совместно. Таким образом мы перейдем к пониманию мозга как системы нейронных сетей, ежесекундно изменяющих свою конфигурацию, чем и обусловлено сложное устройство разума. Это отнюдь не совокупность отдельных неподвижных «комнат» или «отсеков». Так что нет: душа не находится в префронтальной коре. Эмоции, поведение, личность… являются плодами ежесекундного, постоянного динамичного взаимодействия многочисленных сетей, что позволяет нам неосознанно порождать поведенческие реакции на каждый из различных раздражителей, с которыми мы сталкиваемся.

Давайте посмотрим на мозг как на планету Земля, взглянув на него с огромной высоты (рис. 1). Нам не рассказывали, что «континенты» мозга омываются глубокими «океанами», нам не говорили, что освещение некоторых «городов» на каждом из «континентов» включается четко в одно и то же время, синхронно, запуская функции мозга. Что Берлин, Токио и Буэнос-Айрес могут функционировать одновременно, несмотря на то что они расположены на разных континентах. Таким образом, при планировании операции на головном мозге мы должны фокусироваться не на том, какой «континент» (какую изолированную область или отдел мозга) необходимо спасти (как будто каждый из них представляет собой отдельный мир), а на том, какую совокупность «городов» на разных «континентах» мы должны защитить, чтобы «подсветка» в них включалась и отключалась синхронно, как оркестр. И ясно понимать, что без соединяющих всё глубинных «океанов» исчезла бы синхронизация между «городами» (рис. 2).

Рис. 1. Для понимания смены парадигмы важно взять в качестве примера то, с чем все мы знакомы, – карту мира. Континенты на ней представлены в виде отдельных элементов посреди океанов. Если бы мы так представляли себе мозг, то каждый континент соответствовал бы отдельной доле мозга

Рис. 2. Функции зарождаются на основе взаимодействия между участками различных «континентов» (это и есть нейронные сети), усложняя задачу по локализации той или иной функции мозга в конкретной точке, так как это нечто подвижное. Соединяют же всё глубинные «океаны», обеспечивающие синхронизацию сетей

Это динамическое и изменяющееся со временем видение (наше несколько размасштабирующее представление о мозге) позволяет понять, почему опухоль в правой или левой височной доле может спровоцировать нарушения в обработке эмоций или в поведении. Потому что все взаимосвязано. В буквальном смысле. Если бы это было не так, то разве могла бы удаленная из лобной доли опухоль привести к подобным последствиям?

Рассуждая подобным образом, я пришел к выводу, что проблема не в том «континенте», где у моего дяди находилась опухоль, будь то лобная или височная доля, а, вероятно, в том, что вместе с опухолью был удален весь «океан» – нижний лобно-затылочный пучок (НЛЗП), соединяющий целый ряд ведущих нейронных сетей, отвечающих за когнитивные функции высшего порядка. Как следствие, нам важно не только чтобы «города освещались», но и чтобы они «освещались» синхронно. Как в оркестре. А синхронизация нейронных сетей зависит от этих «океанов» или глубинных путей, которые мы будем описывать в этом дневнике.

– И как успехи? Какую задачу нужно поставить в операционной, чтобы справиться с такой сложной штукой, как обработка эмоций? – продолжила Глория.

Моя идея заключалась в том, чтобы, взяв за основу тесты, создатели которых стараются измерить распознавание эмоций при таких заболеваниях, как шизофрения или расстройство аутистического спектра, в которых, как правило, для того чтобы пациент попытался определить эмоцию, используют только глаза, разработать тест, который помог бы решить главную проблему оперирования пациентов в сознании: у нас есть всего 4–5 секунд для электрической стимуляции мозга пациента, чтобы проверить, является ли эта точка (внутри сети) критически важной для исследуемой нами функции. Поэтому мне предстояло придумать что-то, что длилось бы не более четырех секунд, было максимально реальным и реально имитировало то, как мы воспринимаем эмоции в обычной жизни. Итак, я решил создать базу данных путем фиксации (tracking) самых разнообразных социальных или комплексных эмоций (не просто грусти или счастья), изображаемых профессиональными актерами. И каким-то образом выработать нечто среднее, что позволило бы в наиболее универсальной форме установить, что меланхолия, к примеру, выражается именно так, и чтобы сверхреалистичное изображение могло отобразить ее за четыре секунды.

Вместо того чтобы просто записать какого-то актера, мне показалось намного более надежным сгенерировать «усредненную» эмоцию, которая являлась бы результатом многих выраженных эмоций, с учетом того, что лицо каждого человека может выражать меланхолию по-разному. Помочь в генерировании подобных данных мог искусственный интеллект.

Но у меня, конечно же, была одна проблема. Или, скорее, несколько проблем. Я не был Биллом Гейтсом и не имел ни бюджета, ни достаточных средств, хотя уже начал подумывать о том, чтобы использовать то немногое, что у нас было. Я знал, что создание подобного теста будет долгосрочной задачей, требующей постоянного совершенствования, тем более что речь шла о его применении в хирургии и доказывании его состоятельности. Цель заключалась не в создании теста и обретении панацеи: главным было сделать шаг в нужном направлении. Нам уже удалось сгенерировать сверхреалистичные изображения, более чем удовлетворительно отображавшие каждый простой жест или выражение лица, каждый мускул, каждую пору кожи… Каждое изображение сопровождалось четырьмя вариантами ответа, и только один был верным, у нас было тридцать изображений с тридцатью эмоциями. Предполагалось, что пациент должен будет пройти тест за день до операции три раза подряд. И только те эмоции, которые он все три раза определит одинаковым образом, можно будет показать ему в операционной. Так мы могли быть уверенными, что данную эмоцию он воспринимает определенно и четко. Как бы мы ни старались довести до совершенства отображение эмоций, важно учитывать, насколько по-разному мы смотрим на мир в зависимости от нашего настроения. А потому нашим хорошим подручным средством является статистика. Мы определяли надежность теста на здоровых людях, а также на совпадении результатов тестов, проведенных с разбежкой в несколько дней. Так мы могли убедиться в потенциале нашего инструмента.

10 января 2023 года. Париж. 10:00.

Мне позвонила Глория и рассказала об одной пациентке, поступившей к ним в больницу. Ей 45 лет, она пережила эпилептический приступ. МРТ показала наличие опухоли крупного размера в правом полушарии мозга с инфильтрацией таких жизненно важных областей, как поясная извилина и мозолистое тело.

– Ты бы оперировал это у пациента в сознании? – спросила она.

– Если у пациента сохранены все мозговые функции, значит, опухоль росла медленно и было достаточно времени для пластичности: функции сместились за пределы опухоли, по крайней мере, частично. Можно попытаться отследить и сохранить внимание, исполнительные функции, функции семантического распознавания, обработки эмоций, речь и двигательную способность.

Удаление опухоли в правом полушарии у пациента в сознании не было чем-то привычным. Да, это делали, но до сих пор делают редко, так как мы по-прежнему фокусируемся на представлении, что в речи и движении доминантным является левое полушарие… что существуют два центра речи и один – движения… У природы нет ничего случайного: ни у одного живого существа не бывает ничего просто так. Природа эффективна: она не создает ничего, что не имело бы определенной функции. И да: у нашего мозга два полушария, поэтому, наверное, по-прежнему называть левое доминантным лишь потому, что в нем заложена основная часть речевых способностей, кажется неуместным, если принять во внимание последствия оперирования опухолей мозга как в одном, так и в другом полушарии для когнитивных функций (эмоции, личность и поведение). Почему мы не рассматриваем мозг как единое целое? Все нейронные сети являются двусторонними и постоянно производят взаимообмен информацией!

Я гребу со всей серьезностью, но где-то глубоко внутри я улыбаюсь

1 февраля 2023 года. Больница «Дель-Мар» (Барселона). 09:12.

Я нажал на педаль, чтобы пошла вода и я мог вымыть руки. С падением каждой капли воды в моей голове все четче прорисовывался тот решительный шаг, который я должен сделать в своей жизни. Я не чувствовал даже температуры воды. Я знал только, что это будет день, который я запомню навсегда. Будь что будет. Навсегда.

Вымыв руки, я сделал двадцать шагов в направлении операционной. На меня смотрели две камеры. Я поднял руки, чтобы ни к чему не прикоснуться, а операционный медбрат помог мне надеть стерильный хирургический халат и перчатки седьмого с половиной размера. Я завязал халат. Приблизившись к операционному полю, я заметил, что доктор Глория Вильяльба уже безупречно подготовилась: положение Иоланды, нейронавигатор, стерильные наклейки, которыми предстоит отмечать критически важные участки, которые мы обнаружим в ее мозгу, и самое главное – электростимулятор. Итак, оркестр был готов, пюпитры установлены, огни зажжены.

На заднем плане нейроанестезиолог Хуан Фернандес мастерски справлялся со сложным балансом анестезии для операций подобного рода. Пока мы снимали часть черепа, необходимую для проникновения в мозг, Иоланда была под обезболивающим, но в сознании. Для доступа к этой опухоли нам требовалось большое «окно».

Я помню все свои ощущения. Я чувствовал каждый вздох, слышал все шумы: аспиратор, шорох моего халата при движении, звук, отмечавший удары сердца Иоланды… Сверхбдительность. Сверхконцентрация.

Глория вскрыла черепную коробку. Дойдя до твердой мозговой оболочки, мы сказали Хуану приступать к снижению обезболивания Иоланды. Вскрыв твердую мозговую оболочку, мы обнажили мозг, то место, в котором хранится вся имеющаяся у человека информация и которое в таком виде можно лицезреть лишь при подобных операциях. Тет-а-тет с душой.

Через десять минут мы должны были приступить к картированию, то есть начать серию вопросов, обращенных к разуму Иоланды, чтобы составить карту критических точек расположения различных мозговых функций и оценить, где можно подступиться к опухоли.

Внезапно я почувствовал напряжение. Завершив менее шести месяцев назад свою нейрохирургическую подготовку на Тенерифе, я, находясь в барселонской больнице, должен был приступить к операции, в ходе которой так или иначе применялось нечто новаторское. Впервые в истории проводился адаптированный к потребностям хирургии тест, служащий для сохранения возможности обработки эмоций и созданный с помощью искусственного интеллекта, передовой трехмерной обработки и профессиональных актеров. Глория полностью доверилась мне, что и было нужно в тот момент. Рядом со мной был кто-то очень опытный – и это вселяло уверенность. Я знал, что делал и почему я это делал. Но я и понятия не имел, что будет потом и как это повлияет на мою жизнь. Я знал лишь, что в моих руках жизнь женщины, которая, увидев меня, сказала только: «Мне нужно жить, чтобы заботиться о сыне. Мне не важно, буду ли я двигаться и смогу ли я вновь ходить, но я хочу остаться самой собой». Я дал ей слово, что так и будет. Но в данном случае это было очень сложно. Опухоль проникла в одну из структур, имевшую огромное значение для регулирования, контроля и обработки всего, что связано с эмоциями: в поясную извилину. Она как автомагистраль с сотнями полос, принимающих и передающих большое количество эмоциональной информации, но, в отличие от прочих глубинных «океанов», поясная извилина обладает определенной пластичностью, будучи способной адаптироваться для полного или частичного перемещения функций. Это не НЛЗП, дойдя до которого мы должны в любом случае остановиться: с поясной извилиной нужно выяснить, в какой степени функции были вынесены за ее пределы, чтобы понимать, можно ее удалить вместе с опухолью или нет. И делается это лишь путем применения электростимуляции, в ходе которой пациент выполняет задачи по распознаванию эмоций.

– Задержка речи, – сказала Наталья Наварро, нейропсихолог из моей бригады, приехавшая в Барселону ради этой операции.

– О’кей. Выставляю пороговый ток на 2,5 миллиампера. Приступаем к решению многоцелевой задачи по распознаванию эмоций при постоянном движении левой рукой. Тест начинается, – сказал я Иоланде в тот момент, когда, казалось, не существовало ни прошлого, ни настоящего, ни будущего. Я до сих пор вспоминаю те ощущения. Именно так.

– Вожделение… нейтральность…

Иоланда выбирала из нескольких вариантов эмоций, которые выражало лицо персонажа. Это не были новые эмоции: мы уже знали, как она воспринимала каждую из них, и могли с точностью определить, ошибалась ли она при электростимуляции.

– Удивление… удовлетворение… недоверие…

– Ошибка! – сказала Наталья, повысив голос.

Я подождал, пока Наталья покажет ей еще пять эмоций, а затем вновь произвел стимуляцию той же точки.

Молчание.

– Что случилось, Иоланда? Почему ты не ответила? – спросил я, дабы убедиться, что именно электростимуляция стала причиной неспособности к распознаванию эмоции.

– Не знаю: я не смогла распознать ее, – ответила она.

Я попросил стерильный стикер, придуманный нами для распознавания эмоций, и разместил его на лобной медиальной извилине (см. цветную иллюстрацию 1). Посмотрел на Глорию. Наталья взглянула на меня сквозь прозрачное операционное поле, подготовленное для улучшения общения между нами в ходе процедуры. В тот момент никто не разговаривал, но все мы думали: «Похоже, это работает». Да, это было ясно. Участок является критически значимым для распознавания эмоций. Но мы не должны считать, что это точка конкретной эмоции или что там заключаются все эмоции в целом. Речь шла лишь о критически важной точке в составе электрической сети – и мы сохраняли ее как таковую.

Иоланда продолжила прохождение теста на распознавание эмоций. Немного дальше мы обнаружили еще одну критически важную точку, что в определенной степени затрудняло нам доступ к опухоли. Она не только уходила вглубь поясной извилины и мозолистого тела – помимо них нам нужно было обойти критически значимые точки на карте. Использовав другие тесты, такие как тест на семантическое познание (объединение предметов по их значению), мы получили полную функциональную карту поверхности головного мозга. Оставалось удалить опухоль.