А. Брюховецкий - Нейроинженерия и нейротехнологии

Рис. 19.Теодор В. Бергер (Theodore W. Berger), проф. инжиниринга Фонда Дэвида Паккарда (David Pakkard), проф. биомедицинской инженерии и нейробиологии, директор Центра нейроинженерии (CNE) Университета Южной Калифорнии (USC), доктор философии по физиологической

психологии Гарвардского университета

Чтобы понять масштаб проекта, на который нацелились Томас Бергер и его команда, нужно сделать определенное отступление и дать небольшие пояснения. Работа Т. Бергера направлена на протезирование функции памяти и на искусственное восстановление утерянной памяти. И хотя считается, что он «создал и имплантировал первый в мире искусственный гиппокамп», полученный им и его командой, результат лишь условно можно считать реальным восстановлением утраченной памяти.

При этом надо понять, что в современных науках о мозге не существует четкого понимания и строго научного объяснения феномена, которое мы называем памятью, и нет точного научного описания того, где она локализуется. Современные нейрофизиологические представления о памяти очень нечеткие, и большинство нейроспециалистов считают, что память равномерно распределена по коре головного мозга и локализована про всему мозгу и в гиппокампе. Человеческая память бывает двух видов – кратковременная и долговременная.

Рис. 20.Схема протезированния гиппокампа с заменой его на нейронные коды, представленная Томасом В. Бергером в целом ряде специализированных журналов по нейроинженерии (Neuronal Engineering, 2013;

J. Neural Eng. – 2012. №9; 2011. №8)

Кратковременная память характеризуется малым объемом и небольшим (порядка 30 с) временем хранения, причем главную роль в образовании кратковременной памяти играют лобные доли головного мозга. У долговременной памяти и объем, и время хранения информации практически не ограничены. В качестве кладовых этого вида памяти выступают уже височные отделы коры. Впрочем, выделить участки коры, где хранится память о тех или иных специфических событиях, никому пока так и не удалось. В качестве возможного объяснения этих безуспешных попыток учеными было сделано предположение, что записи о том или ином конкретном событии дублируются в разных участках коры головного мозга. Косвенно это подтверждают эксперименты американца Карла Лешли (Karl Lashley), проведенные в конце 1950-х гг.: сначала он обучал крыс проходить через лабиринт, а затем поочередно удалял различные части их мозга. Как оказалось, вне зависимости от того, какая часть головного мозга удалялась, крысы всегда сохраняли способность ориентироваться в лабиринте (проверять их реакцию на полное удаление мозга дотошный исследователь не стал). Удивительно, но именно эти научные представления являются доминирующими в нейрофизиологии, нейропсихологии и клинической медицине последние 60—70 лет. Тогда с Карлом Лешли работал Карл Прибрам (Karl Pribram), известный американский нейрофизиолог и экспериментатор. Они вместе изучали поведение экспериментальных крыс, обученных правильной навигации в лабиринте, он тоже хирургическим путем удалял постепенно разные части головного мозга этих животных, и, к его удивлению, память животных на выполнение программы прохождения лабиринта практически не страдала от объема удаленного мозга. И только тогда, когда он пересекал гиппокамп, животные теряли ориентацию и не могли выполнить заученную программу прохода по лабиринту. Он пришел к заключению, что количество удаленного головного мозга у животных не влияет на объем памяти и что память равномерно распределена по всему мозгу и локализована преимущественно в гиппокампе, т.к. при его повреждении (удалении) полностью теряется способность что-либо запоминать.

Данный фундаментальный вывод К. Прибрама стал краеугольной догмой в нейронауках последние 7 десятилетий. Якобы он был подтвержден К. Прибрамом с помощью клинического факта глобарного выпадения памяти у одного больного с ишемическим повреждением, локализованным в гиппокампе. Обнаруженный К. Прибрамом у одного из пациентов в неврологической клинике феномен нарушения памяти при ишемии гиппокампа определил на последующие годы научное представление о том, что память локализуется именно в гиппокампе, и стал неопровержимым клиническим подтверждением его экспериментальных данных. При этом уже был неважен тот факт, что у целого ряда других больных с ишемией в проекции гиппокампа нарушений памяти не было выявлено. Догма была принята научной общественностью и в последующем якобы постоянно получала экспериментальные подтверждения.

Еще один постулат о том, что высшие мыслительные функции человека (включая память) осуществляются в коре головного мозга – сравнительно небольшом образовании толщиной около 1/3 см, и сегодня считается более чем очевидным. Пожалуй, самое убедительное свидетельство его справедливости – опыты канадского нейрофизиолога и нейрохирурга Уайлдера Пенфилда, проведенные в 1950-х гг. в Монреале. В ходе исследований по выявлению очага эпилепсии он обнажал поверхность мозга больных (иначе говоря, трепанировал их черепа) и раздражал определенные участки коры полушария мозга пациента с помощью электродов. Больные при этом находились в сознании, под местным наркозом и могли описывать свои ощущения. Как оказалось, при раздражении тех или иных участков коры пациенты переживали яркие воспоминания различных моментов своего прошлого. К. Прибрам в дальнейшем тоже участвовал в изучении памяти у больных с эпилепсией и подтвердил свои данные прямой электростимуляцией различных отделов коры мозга у больных во время операций на открытом мозге; он показал, что способен вызывать одинаковые воспоминания при стимуляции определенных зон в коре мозга. Несмотря на это, он остался на позициях равномерного распределения памяти по всему головному мозгу человека и локализовал память в коре мозга. В дальнейшем у многих больных с повреждением гиппокампа не было выявлено подобных нарушений памяти, но на самом деле это уже было неважным и никого не интересовало. Истина была установлена, и дилемма решена на долгие времена! Была сформулирована научная гипотеза, что краткосрочная память расположена во всей коре головного мозга и голографически распределена по всему объему мозга, а долговременная память сосредоточена именно в гиппокампе (Прибрам, 1968). Но каким образом конкретно голографическая память распределена по мозгу, Карл Прибрам так и не смог объяснить.