В редких случаях пациенты, страдающие тяжелой эпилепсией, подвергаются операции, при которой удаляется все полушарие мозга. Новое исследование показывает поразительную степень, в которой оставшееся полушарие способно преодолеть провисание.
Человеческий мозг обладает удивительной способностью реконфигурировать себя после резкой потери функции, явление, которое было известно на протяжении десятилетий. Новое исследование, опубликованное на этой неделе в Cell Reports, дополняет эту область знаний: исследователи изучают шесть взрослых пациентов, перенесших полусферэктомию ( полное удаление одного из полушарий головного мозга) в детстве. Исследование показало, что пациенты демонстрировали удивительно сильную нервную связь между различными частями оставшегося мозга.
Новая работа, соавтором которой является нейробиолог Дорит Климанн из Калифорнийского технологического института, дает представление о том, как мозг реорганизуется после радикальной утраты материала мозга. Исследования свидетельствуют о «компенсированном познании», пишут ученые.
«Люди с гемисферэктомией, которые мы изучали, были превосходно функционирующими. Например обнаружилось, что у таких людей совершенно нормально развитые языковые навыки. «Когда я положил их в сканер, мы провели небольшую беседу, точно так же, как и сотни других людей, которых я сканировал », — сказал Климанн в своем заявлении. «Когда я сижу перед компьютером и вижу эти МРТ-изображения, показывающие только половину мозга, я все еще поражаюсь, что изображения исходят от того же человека, с которым я только что разговаривал и гулял, и который решил посвятить свое время тому, чтобы провести исследование.»
Сканирование с помощью фМРТ, показывающее мозг взрослого человека, у которого в детстве было удалено целое полушарие вследствие эпилепсии. Изображение: Центр визуализации мозга Caltech.
Действительно так и у людей с полусферэктомией может быть достаточно хорошее когнитивное здоровье, несмотря на суровый характер процедуры, проведенной много лет назад. Новое исследование ученых — это попытка узнать больше об ответственных неврологических процессах после удаления полушария мозга..
Среди участников, набранных для исследования, были четыре мужчины и две женщины, которым сейчас по 20 и 30 лет, у которых были полусферэктомии, когда они были в возрасте от 11 месяцев до 11 лет. Еще шесть участников с неповрежденным мозгом составили контрольную группу.
Используя фМРТ, ученые искали сигналы, связанные со спонтанной активностью мозга, пока участники находились в расслабленном состоянии покоя. Исследователи сосредоточились на областях мозга, которые отвечают за зрение, движение, эмоции и высшее мышление. Затем эти данные сравнивались с ранее существовавшей базой данных, проектом надстройки геномики головного мозга, содержащей сканирование мозга 1842 нормально функционирующих людей.
Было бы неразумно ожидать, что сканирование покажет радикально перестроенные мозговые сети, поскольку одно полушарие в настоящее время выполняет работу, обычно выполняемую двумя.
Удивительно, но активность мозга у пациентов с гемисферэктомией выглядела в основном типично, показывая то же самое что можно было бы увидеть в нормальном мозгу. Но было одно серьезное исключение: мозги с одним полушарием показали большую, чем обычно, связь между нейроннами, чем контрольные (с двумя полушариями) мозги.
«Эти результаты … предполагают, что межсетевые взаимодействия могут характеризовать функциональную реорганизацию в полусферэктомии, о чем пишут авторы исследовния. Остается открытым вопрос о том, как расширение возможностей соединения может помочь — или даже ухудшить — функционирование среди субъектов гемисферэктомии, таких как их общительность, моторные навыки и принятие решений. Согласно исследованию, в будущих исследованиях «необходимо изучить поведенческие коррелянты» этих связей.
Новая работа является предварительной, и в будущем команда хотела бы расширить свои исследования, чтобы проверить эти результаты при большем размере выборки, а также среди других улучшений их экспериментального дизайна.
Полусферэктомии были выполнены, когда участники исследования были детьми,
что, вероятно, облегчило их мозгу приспособиться к такому драматическому изменению. Выводы из этого исследования могут пролить новый свет на то, как мозг реорганизует себя после травматической травмы и потери неврологической функции.
«Удивительно то, что есть люди, которые могут жить с половиной мозга. Посудите, иногда очень маленькое поражение головного мозга, такое как инсульт, или черепно-мозговая травма, например, авария на велосипеде или опухоль, может иметь разрушительные последствия для жизни и здоровья человека», — сказал Климанн. «Мы пытаемся понять принципы реорганизации мозга, которые могут привести к компенсации его полногоо функционала. Может быть в дальнейшем эта работа даст ученым информацию о целевых стратегиях вмешательства и различных сценариях исходов, чтобы помочь большему количеству людей с травмами мозга ».
Нам еще многое предстоит узнать о человеческом мозге, который одновременно невероятно хрупок, но в то же время очень эластичен.
