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, передает ТАСС.
«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 то, 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.
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 то, 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 процентов 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.
