Как же вылечить мозг

В лаборатории клеточных технологий учёные научились выращивать нейронные сети, что позволило найти эффективные методы борьбы с различными заболеваниями, задуматься о трансплантации выращенной мозговой ткани, а также создать действующие модели биороботов.

Рассказывает руководитель центральной научно-исследовательской лаборатории, заведующая кафедрой нормальной физиологии НижГМА, доктор биологических наук, профессор Ирина Мухина.

Охота за мыслью

Елена Смирнова, «ЛекОбоз»: Мозг часто сравнивают с компьютером. Удалось ли расшифровать коды этого биологического процессора?

Ирина Мухина: Изучение человеческого мозга включает два аспекта: фундаментальный и прикладной. С точки зрения фундаментальной науки по-прежнему вопросов больше, чем ответов. Биохимический состав мозга разобран на наноуровне, мы знаем, какие имеются рецепторы, какие продуцируются белки и т. д. Но как осуществляется мышление, никто сказать не может. Возможно, для ответа на этот вопрос потребуется жизнь всей человеческой цивилизации.

Если говорить о прикладном аспекте, то здесь изучение мозга вносит существенный вклад в развитие целого ряда отраслей — от электроники до фармации. И практика показывает, что чем ближе созданная система к биологическому прототипу, тем она совершеннее.

— Ваши сотрудники совместили искусственно выращенные нейронные сети с электронной системой и создали биоробота. Как он устроен и способен ли самостоятельно мыслить?

— Около 30 лет назад появились специальные платформы, позволяющие выращивать в чашках Петри нейронные сети и регистрировать электрические потенциалы, исходящие от нервных клеток. Меняя условия среды, можно наблюдать ответную реакцию нейронов в виде изменения электрического потенциала. Мы установили, что нейронные сети обучаемы и обладают определённой памятью. Если соединить нейронную сеть с роботом, то он начинает выполнять команды, поступающие от нейронов. Мы даём «мозгу в пробирке» некую задачу, которую он решает самостоятельно.

Разумеется, в создании таких систем принимают участие не только специалисты по биомедицине, но и математики, программисты, радиофизики. Все современные подходы к изучению мозга рождаются на стыке нескольких наук.

«Протез» для головы

— Можно ли «мозг из пробирки» пересадить пациенту, утратившему значительную часть собственной мозговой ткани в результате травмы или болезни?

— Такая амбициозная задача ставится в обозримой перспективе. Для её выполнения необходимо научиться выращивать нервную ткань не на плос­кости, а в объёме, что требует новых технологий и прежде всего особых материалов для создания «каркаса» нейронных сетей. «Каркас» должен обеспечивать оптимальные условия развития клеток in vitro, а при пересадке в живой организм не вызывать реакции отторжения и достаточно быстро самоликвидироваться.

— Как далеко вы успели продвинуться в этой сфере?

— У нас был успешный опыт пересадки мозговой ткани лабораторной мыши, но пока это единичный результат. Сейчас наша основная задача — подобрать наилучший материал для «каркаса». Пока мы остановили свой выбор на хитозане — веществе, составляющем основу панцирей ракообразных и внешних скелетов многих насекомых. Повторяю, что все разработки находятся в стадии экспериментов. Регенерационная медицина — это удел будущего.

Курс лечения прокладывают… мыши

— Возможно ли использовать ваши разработки для лечения неврологических и психических заболеваний?

— Это одно из самых перспективных направлений клеточных технологий. Сейчас во всём мире набирает популярность трансляционная медицина, когда то или иное расстройство, выявленное у конкретного пациента, моделируется на животных (в частности, на мышах), что даёт возможность подобрать оптимальный курс лечения. Мы можем понять, какие вещества и какие рецепторы включены в патологический процесс, чтоб провести индивидуальную коррекцию.

— Наверное, такой подбор обходится весьма недёшево?

— И для пациента, и для здравоохранения в целом это обходится дешевле, чем принятый в России подход подбора лекарств: если не действует одно, врач назначает другое, третье и так далее. В Великобритании, например, индивидуальная трансляционная медицина широко используется более 15 лет. Она позволяет достичь ощутимых результатов даже при таких трудно поддающихся лечению заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, эпилепсия, шизофрения, последствия инсульта и т. д.

Требуется национальная программа

— Каковы перспективы трансляционной медицины в нашей стране?

— Учитывая большую распространённость генетических заболеваний, требующих индивидуального подхода к лечению, перспективы трансляционной медицины весьма обширны. Основная сложность в создании материальной базы, в частности — в отсутствии достаточного количества так называемых SPF-вивариев, позволяющих создать стандартные условия содержания лабораторных животных. Появление сети таких вивариев обеспечило бы возможность обмена коллекциями животных между научными центрами для более быстрого и эффективного подбора оптимального лечения при различных заболеваниях.

В США, европейских странах, Японии эта работа поставлена на поток. В нашей стране подобные крупные виварии имеются только в Пущине-на-Оке и Новосибирске. В Нижнем Новгороде НижГМА и ННГУ только начали движение в этом направлении, хотя в городе находится несколько НИИ медико-биологической направленности, работа которых требует стандартизованных лабораторных животных.

— Сейчас много говорится о государственной поддержке инноваций. В какой степени эти меры затро- нут сферу трансляционной медицины?

— Пока в официальных документах речь идёт о создании национального генетического центра. Но одного центра на всю страну мало, такие центры необходимо создавать на региональном уровне, обеспечив при этом федеральное финансирование. Я считаю, что создание региональных генетических центров с SPF-вивариями должно стать национальным проектом, направленным на самое гуманное, эффективное и экономически выгодное лечение. Кстати, SPF-виварии нужны и для проведения доклинических исследований, являющихся одним из самых значимых звеньев создания новых лекарственных средств.

Новый препарат: внедрение не за горами

— Технологии «мозга в пробирке» позволяют не только подбирать, но и создавать лекарственные вещества?

— Да, у нас разрабатывается лекарственный препарат, повышающий жизнеспособность мозговой ткани в условиях жёсткой гипоксии. Это очень актуальная проблема, так как при сосудистых катастрофах нервные клетки гибнут в результате нехватки кислорода. Мы уже три года изучаем фармакологическое действие препарата на разных моделях ишемии нервной ткани.

— Что лежит в основе действия этого препарата?

— Наиболее эффективны те препараты, которые органически включены в метаболизм человеческого организма, то есть имеют некие естественные аналоги. В нашем случае речь идёт об эритропоэтине. Его антигипоксическое действие используют спортсмены для достижения сверхвысоких результатов. Но у пациентов с нарушениями мозгового кровообращения эритропоэтин применять нельзя, так как он повышает риск образования тромбов. Можно создать препарат, который, обладая достоинствами эритропоэтина, лишён его недостатков. То есть он увеличивает резистентность к гипоксии, не вызывая сгущения крови.

— В какой стадии находится разработка препарата и когда можно ожидать его внедрения в практику?

— Для начала процедуры регистрации препарата мы готовы подать заявку на получение субсидий от Минпромторга РФ в рамках стратегии развития фармацевтической промышленности на период до 2020 года. Это длительная и трудоёмкая процедура, на рассмотрение заявки уходит около года. Затем, если всё сложится успешно и нам выделят средства на дальнейшую работу, ещё три года уйдёт на клинические испытания. Если учесть, что мы уже затратили три года на доклиническое изучение препарата, то шесть-семь лет на внедрение — это очень хороший результат.

— Можно ли сказать, что такие лаборатории, как ваша, открывают реальные возможности для разработки отечественных фармацевтических средств и способствуют развитию импортозамещения?

— С импортозамещением в фармации дело обстоит примерно так же, как в животноводстве: если требуется мраморная говядина, то сначала нужно построить ферму, подготовить кормовую базу, вырастить бычков. За неделю мраморную говядину не получишь, а тем более не создашь инновационный лекарственный препарат. К сожалению, в 90‑е годы многое было разрушено. Негативные процессы затронули и нижегородскую нейрофизиологическую школу, созданную знаменитым академиком Анохиным: средства на развитие не выделялись, оборудование не закупалось, люди теряли веру в значимость своих исследований. Но начиная с 2007 года нам удалось заново создать материальную базу, объединить творческий коллектив учёных и выйти на экспертный уровень. Для реального импортозамещения в фармации требуются подготовка кадров и материальная база, включая уже упомянутые SPF-виварии. Если будет адекватная государственная поддержка, то и инновационные отечественные препараты непременно появятся.

В современном мире мозгу человека всё сложнее выдерживать возрастающие нагрузки. Компания Google отследила количество входов в интернет и число людей, которые находятся в сети. На основании этих показателей специалисты вычислили, что за последние 5 лет информационный и эмоциональный поток увеличился почти в 25 раз. И одновременно с этим информационным взрывом инсульты впервые опередили инфаркты и вышли на первое место. Причём каждый 5-й инсульт вызван кровоизлиянием в мозг, когда лопаются сосуды. Сплошь и рядом стали чаще регистрировать случаи приобретённой эпилепсии.

«Если всё время испытывать запредельную информационную, эмоциональную, физическую нагрузку, например работать на износ, мало спать, дышать загазованным воздухом, нерегулярно питаться, то мозг начинает получать недостаточно кислорода и питательных веществ либо быстро их расходует, — объясняет психолог Дмитрий Воедилов. — Поэтому организм может уйти в такое опасное состояние, как ацидоз, т. е. смещение кислотно-щелочного баланса в сторону закисления. К примеру, старческая деменция может возникнуть из-за окисления мозга, чему способствуют жёсткие стрессы, состояния повышенного контроля или тревожности, высокие нагрузки. Для защиты от перевозбуждения мозг включает „охранное торможение“ и уходит в стабильную щелочную реакцию. Это называется „сумрачное состояние“. Функция мозга существенно снижается».

Что делать, чтобы остановить истощение мозга? Психолог Дмитрий Воедилов предлагает 12 самых простых приёмов.

Не доводите себя до переутомления. Мозг не имеет рецепторов боли. Сколько он запросит энергии, столько организм ему и даст, даже в ущерб другим органам. В состоянии переутомления и истощения могут возникнуть виртуальные боли, дискомфорт, ухудшение самочувствия. Человек может ходить по врачам — анализы будут в норме. Через некоторое время, если мозг не восстановится, болезнь проявится клиническими симптомами. Если заметили у себя признаки переутомления (см. инфографику), уменьшите нагрузку и дайте себе отдых.

Нажимите для увеличения 

Избегайте длительной монотонной нагрузки. Например, долго смотреть в экран гаджета. Почему нельзя долго работать, скажем, за компьютером без перерыва? Однообразная поза перед компьютером может вызвать повышенный тонус в шейном отделе и привести к тому, что в мозг начинает поступать меньше кислорода. Возникнет эффект переутомления.Уходя в информацию, бродя по соцсетям или сайтам, человек перестаёт контролировать себя. И через некоторое время уже не он начинает управлять компьютером, а компьютер — им. Возникает гипнотический эффект перегрузки зрительного канала. Ставьте себе чёткие временные рамки, когда нужно оторваться от экрана и переключиться на что-то другое.

Обратите внимание, на какой подушке вы спите. Если подушка пережимает шею, утром человек просыпается не отдохнувшим, а таким же уставшим. Неудобное положение во сне приводит к пережатию сосудов, снабжающих мозг кислородом. Мозг начинает страдать и ночью. Если это продолжается годами, то может привести к ухудшению его функции.

Перестаньте думать, что существует «бег за здоровьем». Бег — это гипоксическая нагрузка (кислородное голодание). Когда человек бежит, возникает учащённое дыхание, углекислый газ не в полном объёме выводится из организма, идёт его накопление, а кислород доносится в меньшем количестве. Мозг «горит» без кислорода. Заметьте, что у спортсменов организм приспосабливается к таким нагрузкам. А вот всем остальным лучше не бегать ради здоровья, а ходить. Или же бегать в таком щадящем темпе, который позволяет спокойно разговаривать с рядом идущим (бегущим) человеком.

Не «застревайте» на негативных эмоциях. Отрицательные эмоции забирают больше всего энергии мозга. Чем больше вы будете себя «кошмарить», снова и снова переживать неприятное событие, прокручивать внутренний бессознательный диалог, тем больше вы будете подвержены риску психосоматического заболевания: негативные мысли в итоге вызовут реальное заболевание. Настраивайте себя так: «Случилась неприятность, изменить обстоятельства я не могу, значит, надо изменить отношение к событию». Выработать хотя бы нейтральное отношение, переключиться на положительную информацию.

Не пытайтесь всегда и всё держать под контролем. Это ловушка. Повышенный контроль «съедает» много энергии, потом снижается концентрация, человек быстро переутомляется и сам этого не замечает. В итоге ситуация, наоборот, уходит из-под контроля. Иногда надо расслабиться и просто наблюдать за событиями. А контролировать лишь в тот момент, когда это действительно необходимо.

Не ведите себя как «энергетический вампир». Все стрессы, депрессия сразу передаются близким людям, которые живут вместе с вами. Есть даже такое понятие — «психологическое заражение местности». Если кто-то из членов семьи регулярно сбрасывает негатив, допустим полученный на работе, на своих родных и таким образом восстанавливается, то со временем их мозг (и здоровье в целом) тоже могут пострадать.

Изучите свой рацион. Питание для мозга — орехи, сухофрукты, прочие полезные углеводы. Они дают ему необходимую энергию.

На ночь не смотрите страшные фильмы и видео. Концентрация внимания во время сна летит по тем нейрончикам, которые называются «оперативная память». Что последним «залетело» в сознание, то и будет воспроизводиться. По этой же причине детям перед сном надо читать добрые сказки. Прежде чем взять новую книжку в руки, убедитесь, что там никто никого не съедает, не похищает и т. д. Страшное содержание усиливает тревожность и повышает расходы энергии мозгом.

Обращать внимание на подачу информации в видео, фильмах. Особенно если их смотрят дети. Определённые частоты могут вызвать перевозбуждение ребёнка. Если кадры мелькают очень быстро, мультфильм очень красочный, звучит агрессивная музыка, мозг входит в состояние перевозбуждения, а потом торможения, и его функция истощается. То есть телевизор или смартфон может превратиться в прибор аудиовизуальной стимуляции. Если ребёнок любит такие мультики, то лучше их дозировать.

Контролируйте состояние мозга с помощью бытовых нейрогаджетов. Многие уже давно имеют дома приборы для измерения сахара в крови, давления. Почему бы не позаботиться о мозге? В Китае в некоторых школах бытовыми энцефалографами оборудованы классы, чтобы отслеживать, когда ученики входят в состояние переутомления, и делать перерыв.

Научитесь расслабляться и вовремя снимать стресс. Можно обучиться медитации, применять домашние средства типа тёплой ванны, успокаивающего чая, приятной музыки и т. д.

Смотрите также:

• Улыбнись – проживёшь дольше. Как эмоции влияют на наше здоровье →
• Из-за чего человек может говорить во сне? →
• Кому навредит переход на зимнее время →