Фантомы мозга

Итак, ощущения фантомной конечности, по-видимому, зависят от сигналов двоякого происхождения. Во-первых, мы знаем, что сенсорный вход от лица и верхней части руки активирует области мозга, которые соответствуют «руке». Во-вторых, каждый раз, когда моторный командный центр посылает сигналы в отсутствующую руку, информация о командах передается в теменную долю, содержащую схему тела. Конвергенция информации из этих двух источников приводит к динамичному образу фантомной руки, доступному в любой момент времени – образу, который по мере «движения» руки постоянно обновляется и корректируется.

В случае реальной руки имеется третий источник информации, а именно импульсы от суставов, связок и мышечных веретен. Фантомная рука, конечно, лишена этих тканей, а значит, и не посылает таких сигналов, однако данный факт, по-видимому, отнюдь не мешает мозгу думать, что конечность шевелится – по крайней мере, в течение первых нескольких месяцев или лет после ампутации.

Это возвращает нас к предыдущему вопросу: чем объясняется паралич фантомной конечности? Почему после ампутации она остается будто «скованной льдом»? Вероятно, когда настоящая конечность парализована и находится в поддерживающей повязке или гипсе, мозг продолжает посылать обычные команды – «подвигай этой рукой», «дерни той ногой». Теменная доля отслеживает их, однако надлежащей обратной связи не получает. Зрительная система говорит: «Нет, эта рука не движется». Команда отправляется снова: «Рука, двигайся». Зрительная обратная связь опять информирует мозг о том, что рука не двигается. В конце концов мозг понимает, что рука не двигается, и в нейронных сетях отпечатывается некая разновидность «усвоенного (выученного) паралича». Где точно это происходит, неизвестно: предполагается, что частично в моторных центрах и частично в теменных областях, отвечающих за схему тела. Каким бы ни было физиологическое объяснение, когда позже руку ампутируют, человек так и остается с измененной схемой тела – парализованным фантомом.

Если параличу можно научиться, значит, ему можно и разучиться. Во всяком случае, в теории. Что, если каждый раз, когда Ирен будет отправлять фантому команду «двигайся сейчас», она будет получать зрительный сигнал о том, что рука шевелится? Но как получить зрительную обратную связь, если самой руки нет? Как увидеть фантом глазами?

В первую очередь я подумал о виртуальной реальности. Возможно, мы могли бы создать зрительную иллюзию, что рука восстановлена и подчиняется командам мозга. Однако подобная технология, стоимостью более полумиллиона долларов, разом исчерпала бы весь мой исследовательский бюджет. К счастью, я придумал способ, как провести эксперимент с обычным зеркалом, купленным в обычном магазине.

Чтобы позволить таким пациентам, как Ирен, увидеть движение в их несуществующих руках, мы построили «ящик виртуальной реальности». Это картонная коробка без крышки, внутрь которой помещено вертикальное зеркало. В передней части коробки имеется два отверстия, в которые пациент вставляет «хорошую руку» (скажем, правую) и фантомную руку (левую). Поскольку зеркало находится в середине коробки, правая рука оказывается с правой стороны зеркала, а фантом – с левой. Затем пациента просят внимательно смотреть на отражение нормальной руки и вращать ею по кругу, пока отражение не наложится на ощущаемое положение фантома. В результате возникает иллюзия наблюдения двух рук, хотя на самом деле пациент видит только отражение неповрежденной руки. Если теперь мозг отправит обеим рукам команды произвести симметричные движения – как при дирижировании оркестром или хлопании в ладоши, – то пациент, конечно, «увидит», как фантомная рука тоже двигается. Мозг получит подтверждающую обратную связь, что фантомная рука подчинилась команде и двигается правильно. Поможет ли это восстановить произвольный контроль над парализованным фантомом?

Первым человеком, который исследовал этот новый мир, стал Филипп Мартинез. В 1984 году Филипп упал с мотоцикла, двигаясь по автостраде в Сан-Диего со скоростью семьдесят километров в час. Он пересек разделительную полосу и приземлился у подножия бетонного моста. Хотя мужчина чувствовал себя как в тумане, он сумел самостоятельно подняться на ноги и ощупать свое тело на предмет травм и ушибов. Шлем и кожаная куртка помешали случиться худшему. Больше всего пострадала левая рука, ближе к плечу. Как и у обезьян доктора Понса, у него была плечевая авульсия – в результате падения нервы, обслуживающие левую руку, оторвало от спинного мозга. Левая рука оказалась полностью парализована и беспомощно лежала в поддерживающей повязке целый год. Наконец врачи посоветовали ампутировать ее. Она никогда не восстановит свои функции, сказали они, и только мешает.

Десять лет спустя Филипп вошел в мой кабинет. Сейчас, в 35 лет, он получает пособие по инвалидности и пользуется репутацией неплохого бильярдиста. В шутку друзья называют его «одноруким бандитом».

Филипп знал о моих экспериментах с фантомными конечностями из сообщений в местной прессе. Он был в отчаянии:

– Доктор Рамачандран, я очень надеюсь, что хоть вы мне поможете! – Он взглянул на свою отсутствующую руку. – Я потерял ее десять лет назад, но с тех пор у меня жуткие боли в фантомном локте, запястье и пальцах.

Расспросив его, я обнаружил, что в течение десяти лет Филипп не мог двигать фантомной рукой, которая застыла в неудобном положении. Может, Филипп страдал усвоенным параличом? Если да, не поможет ли наш зеркальный ящик воскресить фантом визуально и восстановить подвижность?

Я попросил Филиппа поместить правую руку в ящик, справа от зеркала, и представить, что его левая рука (фантом) находится слева.

– Я хочу, чтобы вы двигали правой и левой рукой одновременно, – сказал я.

– О, я не могу этого сделать, – возразил Филипп. – Я могу шевелить правой рукой, но моя левая рука не двигается. Каждое утро, когда встаю, я пытаюсь пошевелить фантомом. Во-первых, он все время находится в этом смешном положении, а во-вторых, я чувствую, что движение может облегчить боль. Но, – он беспомощно взглянул вниз на свою невидимую руку, – мне никогда не удавалось ощутить и намека на движение.

– Хорошо, Филипп, все равно попробуйте.

Филипп повернулся и «вставил» свой безжизненный фантом в коробку. Затем он поместил правую руку с другой стороны зеркала и попытался пошевелить обеими руками. Увидев отражение в зеркале, он охнул, а затем воскликнул:

– Боже мой, боже мой, доктор! Невероятно! Уму непостижимо! – Он подпрыгивал на стуле, как ребенок. – Моя левая рука снова подключена! Я будто очутился в прошлом! Все воспоминания вернулись! Я могу шевелить рукой! Я чувствую, как шевелится локоть, запястье… Все снова движется!

После того, как он немного успокоился, я сказал:

– Хорошо, Филипп, а теперь закройте глаза.

– О, нет, – вздохнул он, явно разочарованный. – Фантом опять застыл. Моя правая рука двигается по-прежнему, а он нет.

– Откройте глаза.

– О, фантом снова шевелится!

Судя по всему, паралич был вызван временным торможением или блокировкой нейронных цепей, которые отвечали за движение фантома, и зрительная обратная связь помогла преодолеть этот блок. Но самое удивительное – телесные ощущения движения возникли мгновенно[30], хотя до этого отсутствовали целых десять лет!

Хотя реакция Филиппа была весьма обнадеживающей и на первый взгляд подтверждала мою гипотезу об усвоенном параличе, в тот вечер по дороге домой я подумал: «И что дальше? Парень снова двигает своей фантомной конечностью, но, если задуматься, это совершенно бесполезная способность – по большому счету, я занимаюсь теми самыми заумными и никому не нужными изысканиями, в которых часто обвиняют медиков-исследователей». Едва ли мне дадут медаль за, что я научил кого-то двигать фантомной конечностью.

Однако не исключено, что усвоенный паралич – более распространенное явление[31]. Например, он может возникнуть у человека, чьи конечности парализованы в результате инсульта. Чем объясняется паралич после инсульта? Когда кровеносный сосуд, снабжающий мозг, закупоривается, волокна, идущие от передней части мозга вниз, к спинному мозгу, перестают получать кислород; в результате происходит их повреждение и рука теряет подвижность. На ранних стадиях инсульта мозг набухает; при этом одни нервы отмирают, а другие просто оказываются «офлайн». В это время мозг получает зрительную обратную связь: «Не-а, рука не движется». Потом опухоль спадает, но воспоминания о параличе остаются. Я подумал: а можно ли использовать наш зеркальный ящик для борьбы хотя бы с тем компонентом паралича, который вызван научением? (Что касается паралича, вызванного фактической деструкцией волокон, тут зеркала бессильны).

30

Затем я попросил Филиппа пошевелить указательным и большим пальцами обеих рук и одновременно посмотреть в зеркало, но на этот раз фантом остался неподвижным. Это важное наблюдение: оно свидетельствует о том, что предыдущий результат не был простой конфабуляцией в ответ на особые обстоятельства, окружающие наш эксперимент. Если так, то почему он мог двигать всей рукой и локтем, но не отдельными пальцами? Результаты наших экспериментов с зеркалом для восстановления подвижности фантома были опубликованы в журнале Nature, а также в издании «Proceedings of the Royal Society of London В» (Ramachandran, Rogers-Ramachandran & Cobb, 1995; Ramachandran & Rogers-Ramachandran, 1996 a и b).

31

Понятие усвоенного паралича весьма провокационно и может пригодиться не только в лечении парализованных фантомов. В качестве примера рассмотрим писчий спазм (очаговую дистонию). Пациент без проблем шевелит пальцами, чешет нос или завязывает галстук, но вдруг теряет способность писать. Теории о причинах такого состояния варьируют от мышечных спазмов до «истерического паралича». Но что, если это разновидность усвоенного паралича? Если да, поможет ли такому пациенту трюк с зеркалом? Вероятно, тот же аргумент применим и к другим синдромам, которые балансируют на грани между явным параличом и нежеланием двигать конечностью – своего рода психическим блоком. Идеомоторная апраксия – неспособность выполнять движения по команде (пациент может написать письмо по своему желанию, но не способен помахать рукой или размешать сахар в чае, когда его об этом просят) – определенно «не усвоена», подобно параличу фантома. Но не лежит ли в ее основе аналогичное нейронное торможение или блок? Если да, поможет ли его преодолеть зрительная обратная связь? И наконец, есть болезнь Паркинсона, которая вызывает ригидность, тремор и бедность движений (акинезию), затрагивающие все тело, включая лицо (маскоподобное выражение). В начальной стадии ригидность и тремор поражают только одну руку, поэтому в принципе метод зеркала может сработать и здесь (источником обратной связи в данном случае будет служить отражение здоровой руки). Поскольку известно, что зрительная обратная связь действительно влияет на течение болезни Паркинсона (например, больные, которые не могут ходить, способны перемещаться по чередующимся черным и белым плиткам), не исключено, что метод зеркала окажется небесполезным в борьбе и с этой напастью.