Наблюдения за работой мозга шести взрослых людей, у которых нет одного из полушарий, помогли ученым раскрыть уникальные особенности работы их нервной системы. Их выводы и возможные механизмы адаптации к подобным изменениям опубликовал научный журнал Cell Reports, пишет ТАСС.
Изображение использовано в качестве иллюстрации. Фото: pixabay.com
«Крайне удивительно, что, с одной стороны, есть люди, которые спокойно живут с половиной мозга, тогда как иногда даже самые небольшие повреждения, которые связаны с инсультами или падениями, приводят к катастрофическим последствиям. Раскрытие принципов того, как мозг перестраивает себя, откроет пути для спасения и этих пациентов», — прокомментировала исследование Дорит Климанн, один из его авторов, нейрофизиолог из Массачусетского технологического института (США).
Кровоизлияния в мозг и различные черепно-мозговые травмы, которые связаны с авариями или несчастными случаями, обычно приводят к массовой гибели клеток в некоторых регионах мозга. В результате этого работа мозга человека или его физические способности заметно ухудшаются — конечности парализуются, он теряет дар речи и начинает страдать от перебоев в работе долгосрочной или кратковременной памяти.
В некоторых случаях эти проблемы удается преодолеть благодаря тому, что мозг человека очень пластичен, то есть может перестраивать свою работу, формируя новые цепочки нейронов и связи между нервными клетками. Ученых давно интересует, что порождает подобные изменения в работе мозга и почему в некоторых случаях они не помогают жертвам инсультов обрести свободу движений и ясность ума.
Климанн и ее коллеги уже несколько лет пытаются получить ответ на этот вопрос, наблюдая за работой мозга уникальной группы людей, одно из полушарий которых было удалено в раннем детстве из-за чрезвычайно сильных приступов эпилепсии.
Нераскрытые загадки мозга
Ученых давно интересуют подобные пациенты по той причине, что удаление половины мозга в раннем детстве крайне редко приводит к развитию проблем с остротой ума, памяти, психикой и другими личными качествами бывшего эпилептика. То есть их нервная система полностью перестраивается после операции, однако как именно это происходит, исследователи не знали.
Американские нейрофизиологи провели первые детальные замеры такого рода у шести молодых добровольцев, чье полушарие удалили в первые месяцы или годы их жизни. Поместив их в магнитно-резонансный томограф, ученые проследили за тем, как менялся рисунок активности в четырех сотнях участков их коры и глубинных слоев мозга, отслеживая изменения в концентрации кислорода в сосудах головы.
Наблюдая за одновременным включением нервных клеток в разных регионах мозга, Климанн и ее коллеги составили карту подобных связей и выяснили, насколько сильно эти области были связаны между собой.
Изначально, как отметила Климанн, ученые ожидали, что эти связи будут ослаблены, так как многие из них соединяют области в разных полушариях мозга. В реальности все было наоборот — среднестатистическая сила связей между разными частями мозга их шести подопечных была заметно выше, чем у представителей контрольной группы с двумя полушариями.
Что интересно, сам рисунок активности и характер связей заметно отличался для всех участников эксперимента. Это говорит о разных механизмах их реабилитации и многогранном характере пластичности мозга. Эти различия в структуре, однако, почти никак не отражались на умственных способностях, особенностях характера и поведения подопечных Климанн и ее коллег. По словам нейрофизиологов, интеллектуальные способности почти на 100% зависели от того, насколько активными были эти связи в целом.
Дальнейший анализ этих данных, как надеются ученые, поможет не только раскрыть механизмы работы пластичности, но и понять, почему носители одного полушария обладают полноценным сознанием, несмотря на отсутствие тех цепочек нейронов, которые раньше считались его главным источником.
