Боль в спине. За кулисами лечения и реабилитации. Часть II. Боль и факторы перехода острой боли в хроническую
<…> По общему признанию биохимиков любое внешнее воздействие на первичные организмы неизбежно служило отправным пунктом для образования цепей химических процессов и взаимодействий, кончавшихся или разрушением организма, или, наоборот, укреплением его метаболической стабильности. Вместе с тем повторявшиеся много раз последовательные ряды воздействий неизбежно приводили к облегченному и ускоренному катализаторному типу развития этих цепных процессов (Опарин, 1957). Так создавались в конце концов доминирующие линии цепных реакций.
<…> Дело в том, что между последовательными воздействиями внешнего мира и реакциями на эти воздействия со стороны живого вещества существовала принципиальная разница. Внешние воздействия на организм могли совершаться в самых разнообразных временных интервалах и исходить из самых различных источников (их объединял лишь принцип последовательности). Вместе с тем все эти воздействия конвергировали к одной и той же протоплазме живого существа, вызывая различные по качеству химические реакции, развертывающиеся в пределах одного и того же протоплазматического образования.
Таким образом, создались все условия для формирования одного из решающих процессов живого вещества, который определил пути дальнейшего развития животного мира и форму его приспособительных реакций по отношению к внешнему миру.
<…> Таким образом, с нашей точки зрения, эволюция уже очень рано сформировала этот универсальный и единственно возможный путь приспособления к внешнему миру. С помощью процесса опережения уже самые начальные живые организмы, отгородившиеся от внешнего мира простейшими мембранами, могли с огромной быстротой своих химических превращений строить цепи химических реакций по первому звену много раз повторявшегося последовательного ряда внешних воздействий. Основой для построений таких цепей химических реакций являлись многомолекулярность и в высшей степени сложная по строению протоплазма первичных живых существ.
Живая организация получила от такой формы реагирования на повторные ряды последовательных воздействий огромные преимущества. По сути дела без этого опережающего развертывания цепей химических реакций трудно представить себе существование даже такого простого процесса, как, например, поглощение и переваривание амебой какого-либо кусочка пищи или захватывание и переваривание бактерий бактериофагом.
Вся история животного мира служит наглядным примером усовершенствования этой универсальной и самой древней закономерности, которую можно было бы назвать опережающим отражением действительности, т.е. ускоренным в миллионы раз развитием цепей химических реакций, которые в прошлом отражали последовательные преобразования этой действиительности.
Следовательно, принцип опережающего отражения мира в протоплазматических процессах организма может считаться основой для создания и закрепления всех тех структур организма, которые целесообразно приспосабливают его к внешнему миру на основе принципа сигнальности и временных связей. Эта способность организма, открывающая ему широчайшие возможности приспособления и прогресса, стала быстро специализироваться в особом субстрате, основной функцией которого стало быстрое химическое сцепление всех одновременно и последовательно развивающихся химических реакций. Таким субстратом и стала нервная система.
С этой широкой точки зрения первичное нервное вещество и вообще центральную нервную систему можно рассматривать как субстрат высокой специализации, который развивался как аппарат максимального и быстрейшего опережения последовательных и повторных явлений внешнего мира.
<…> Если сопоставить разобранные нами выше столь различные уровни организации живой материи, то мы увидим, что на всем длинном пути эволюции живой материи принцип опережающего отражения внешнего мира является неотъемлемой стороной жизни, ее приспособления к окружающим условиям. У мозга как специализированного в этом направлении органа нет границ для такого опережающего отражения действительности. Он обладает возможностью отражать в микроинтервалах времени цепь событий, которые могут длиться целые годы.
С изложенной выше точки зрения универсальным принципом приспособления всех форм живого к условиям окружающего мира является опережающее отражение последовательно и повторно развивающихся событий внешнего мира, «предупредительное» приспособление к предстоящим изменениям внешних условий, или в широком смысле – формирование подготовительных изменений для будущих событий.
Таким образом, опережение событий внешнего мира является универсальным явлением жизни, которое определило собой все формы приспособительного поведения животного: врожденное, условнорефлекторное. С точки зрения этой закономерности любой член последовательного ряда воздействий внешнего мира может стать сигналом той конечной жизненно важной реакции, которой замыкается этот ряд последовательных воздействий.
Исторически накапливавшиеся количественные усовершенствования реакций привели к совершенно очевидному новому качеству приспособительных функций мозга. Это качество мозга выражается в его способности строить грандиозные планы на будущее.
Приспособление к будущим событиям – «предвосхищение будущего» было достоянием человека и являлось признаком наиболее высокоцелесообразных процессов мозга.
Формулируя условный рефлекс как «предупредительную» функцию, т.е. функцию приспособления животного к грядущим событиям, И. П. Павлов тем самым ввел в физиологию третью категорию времени – будущее.
Однако, несмотря на весь грандиозный путь этой эволюции и на значительные преобразования самих форм опережения, ее основной закон – опережающее отражение последовательно повторяющихся рядов внешних явлений – остался в силе. Следует отметить, что на основе этой формы отражения сформировался и специализировался и сам мозг как орган психической деятельности, т.е. орган всеобщего отражения мира в мыслительной деятельности человека. Опережающее отражение действительности, <…> является лишь одной из форм отражательной способности живой материи».
(Анохин П. К. Философские аспекты теории функциональной системы. Избранные труды. Издательство «Наука», М.: 1978)
Концепция «Вероятностного прогнозирования» И. М. Фейгенберга (1986)
[цит., внутри текста моих комментариев нет]:
«В ходе эволюции у живых существ выработалась особая способность – благодаря ей организм начинает подготовку к реакции заранее, раньше чем возникла ситуация, ответом на которую должна служить реакция. Первым физиологом, который стал изучать опережающие реакции, был И.П.Павлов. Основной факт, на котором Павлов сосредоточил свое внимание, состоит в следующем.
Раздражитель А (например, укол лапы или поступление пищи в рот) вызывает у животного определенную врожденную реакцию α (в моем примере – отдергивание лапы или выделение слюны). Раздражитель В (например, звонок или зажигание лампочки) не вызывает реакции α (отдергивания лапы или слюноотделения). Однако если раздражитель В достаточно много раз предшествовал раздражителю А, то организм начинает отвечать на один стимул В (не дожидаясь наступления А) реакцией α, которая адекватна именно в ситуации А; животное отдергивает лапу, не дожидаясь, когда его уколят, или выделяет слюну, не дожидаясь, когда в рот попадет пища.
Такие реакции Павлов назвал условными рефлексами, так как они возникают лишь при определенных условиях – если раздражитель (или ситуация) А закономерно следует за раздражителем (или ситуацией) В. В этом случае принято говорить, что безусловным раздражителем А подкрепляют условный раздражитель В. Таким образом, раздражитель В становиться сигналом, по которому организм как бы опережает события, т.е. реагирует, не дожидаясь ситуации А.
Чтобы обеспечить способность к вероятностному прогнозированию, память должна быть определенным образом организована. Она должна сохранять информацию о том, какие события встречались в прошлом опыте данного индивидуума; о последовательности этих событий и о том, как часто встречались в прошлом опыте та или иная цепочка событий.
Память сохраняет не только следы бывших событий и следы от их последовательности. В ней сохраняются еще следы того, как часто одно событие следовало за другим. Так, если после события А в прошлом наступали разные события В1, В2, В3, …Вn, то в памяти сохраняются данные о том, как часто каждое из них встречалось после события А – Р1, Р2, Р3, …Рn. Это дает основание прогнозировать, с какой вероятностью наступит то или иное событие после А: появление события В1 прогнозируется с вероятностью Р1, появление события В2 – с вероятностью Р2 и т. д.
Если в опыте индивида после события А наступало событие В1, или событие В2, или событие Вn, то в памяти остается информация не только о том, какие события имели место и в каком порядке они следовали, но и о том, как часто вслед за А наступало В1, как часто вслед за А наступало В2 и т. д. Память сохраняет, таким образом, условную вероятность (Р1) появления В1 в случае, если имело место событие А, условную вероятность (Р2) появления В2 в том же случае и т. д. Так организованная память позволяет осуществлять вероятностное прогнозирование – предсказывать, с какой вероятностью то или другое событие может наступить в данных условиях.
Такое прогнозирование на основе вероятностной структуры прошлого индивидуального опыта мы назвали вероятностным прогнозированием предстоящих событий. Оно не является абсолютно достоверным, а лишь указывает, с какой степенью вероятности можно ожидать наступления того или иного события.
Под вероятностным прогнозированием мы понимает способность сопоставлять поступающую через анализаторы информацию о наличной ситуации с хранящейся в памяти информацией о соответствующем прошлом опыте и на основании этого сопоставления строить предположения о предстоящих событиях, приписывая каждому из этих предположений ту или иную степень достоверности. В любой деятельности человек предвидит наиболее вероятные возможности дальнейшего развития событий, включая наиболее вероятные результаты собственных действий» к.ц.
(Фейгенберг И. М., Видеть – предвидеть – действовать. – М.: Знание, 1986._160 с.)
Концепция «Опережающего возбуждения» О. С. Адрианова (1987)
[цитата обширная; внутри текста моих комментариев нет]:
«Способность животных к прогностической деятельности, как и другие сложные поведенческие акты (перенос опыта, образная память), по своему характеру не могут быть автоматизированными формами поведения, поскольку они обнаруживаются обычно с первого же предъявления раздражителя и в новой для животного обстановке. Наряду с этим каждый из этих актов несомненно имеет свою специфику и, видимо, свою структурную организацию
В повседневной жизни как человека, так и животных различные автоматизированные (чаще условнорефлекторные) и неавтоматизированные проявления высшей нервной деятельности реализуются при тесном функциональном взаимодействии разных уровней мозга, обеспечивая приспособление к данным условиям существования. Каждый поведенческий акт представляет собой как бы сплав реакций, требующих избирательного внимания, и протекающих без него автоматизированных реакций. Таким образом, речь может идти лишь о преобладании тех или других реакций и о формах отношений между ними по типу как синергизма, так и антагонизма.
Неавтоматизированные формы поведения возникают на новые сигналы, и для их восприятия особо значимым является корковый уровень сенсорных систем, хотя одновременно увеличивается поток возбуждений во всех структурах, к которым адресуются эти новые раздражители.
Мозговая организация различных проявлений высшей нервной деятельности не может быть приурочена лишь к какому-то одному уровню мозга: нельзя думать, что за его высшим отделом – корой большого мозга – закреплены лишь неавтоматизированные (а у человека разумные) формы психической деятельности, а за более глубоко расположенными структурами – только автоматизированные, чувственно невоспринимаемые. Программирование и реализация тех и других форм поведения обязательно предполагают определенную динамику взаимодействия различных территорий как в пределах одного этажа, так и разных этажей, или уровней, головного мозга между собой [Адрианов О. С., 1978].
Среди многочисленных исследований высшей нервной деятельности немалое место занимает изучение проблемы структурной организации сложных форм поведения, имеющих в своей основе определенные условнорефлекторные механизмы. Особое внимание при этом обращается на роль в осуществлении поведенческих реакций различных ассоциативных образований мозга как коркового, так и подкоркового уровней.
Клинические и прежде всего нейропсихологические [Лурия А. Р., 1966,1970] обследования человека, а также экспериментальный анализ условнорефлекторного поведения выявили большое значение ассоциативных структур головного мозга в сложных проявлениях высшей нервной деятельности. Именно ассоциативные структуры мозга – лобные, теменные, височные отделы коры большого мозга, а также хвостатое ядро и ассоциативные таламические ядра проходят в ряду млекопитающих сложный путь эволюционного развития, резко увеличиваясь в объеме и совершенствуясь в своей нейронной организации. Особого развития эти структуры достигают у человека». к.ц.
Ассоциативные системы мозга обеспечили человеку способность к экстраполяции и экстраполяционному поведению – поведению на основе предвидения и прогноза.
В более общем смысле экстраполяция – перенос выводов, сделанных относительно какой-либо части объектов или явлений, на всю совокупность данных объектов или явлений, а также на их другую какую-либо часть.
Адрианов: «Возможность такого опережения возникла в процессе длительной фиксации в мозге у высших животных следов афферентных возбуждений в сопоставлении с текущими нервными процессами, возникающими в результате той или иной реакции организма, осуществляемой в данный момент. Эта способность таким образом использует аппарат памяти. Она – одно из наиболее совершенных адаптивных приспособлений организма к условиям среды.
Это упреждение является электрофизиологическим отражением опережающего возбуждения, подготавливающих организм к изменению характера своей деятельности. Естественно, что в построении такого рода программ участвует мозг в целом и, очевидно, различные системы организма. В этом отношении был прав А. А. Ухтомский (1950), когда называл мозг совокупностью «калейдоскопически сменяющихся органов предупредительного восприятия, предвкушения и проектирования среды».
Процессы «опережающего возбуждения» имеют место уже на уровне различных сенсорных систем – этих своеобразных ворот, через которые поступает в наш мозг разнообразная информация о событиях внешнего и внутреннего мира.
В наше время многие факты указывают на то, что в сложных проявлениях интегративной деятельности судьба процессов восприятия и переработки информации в анализаторных системах отнюдь не жестко преформирована их структурой. Эта «подвижность» сенсорных систем связана скорее всего с выработанной в процессе длительного приспособления установкой на более адекватное для каждой поведенческой ситуации восприятие и оценку биологического значения раздражителя.
Формирование процессов опережающего возбуждения в интегративно-пусковых структурах (моторной, орбитальных областях коры) имеет, очевидно, преимущественное отношение к их основному виду деятельности – программированию и непосредственному обеспечению ответной реакции.
Особенно следует подчеркнуть, что это опережающее возбуждение отнюдь не имманентно, оно всегда образуется на следах от предшествующего им раздражителя или сопутствующей ему реакции. Это замечательное свойство нейронов мозг к формированию опережающего возбуждения, очевидно, является одним из важнейших нейрофизиологических механизмов адаптации организма к будущим событиям [Адрианов О. С., 1973]. Эта адаптация может быть достигнута путем обучения как на системном, так и на нейронном [Рабинович М. Я. 1975; Котляр Б. И., 1986] уровнях, на основе выработки условных рефлексов.
Таким образом, состояние, названное «опережающим возбуждением», имеет в своей основе условнорефлекторную природу и оно реализуется на приобретенных в течение обучения памятных следах.
Так, Э. А. Костандов (1977) экспериментально показал, что под влиянием отрицательных эмоций как у здоровых, так и у психически больных людей существенно изменяется восприятие внешних раздражителей – повышается порог их осознания и увеличивается зона действия неосознаваемых стимулов и их роль в реакции на внешнюю среду. В таких случаях эмоционально значимые внешние стимулы, по-видимому, еще до своего опознания повышают возбудимость лимбических структур, важная роль которых в эмоциональных реакциях достаточно очевидна.
Взаимодействие двух основных форм церебральной активности – жестких, генетически детерминированных и вероятностных, приобретенных – имеет своим «структурным эквивалентом» две формы организации мозга: с одной стороны, достаточно жесткие, врожденные конструкции мозгового каркаса и составляющих его блоков, а с другой – гибкие изменчивые конструкции, которые подвержены пластическим изменениям в зависимости от вовлечения организма в тот или иной вид деятельности (О. С. Адрианов, 1977, 1983). Эти формы опираются на достаточно подвижные, пластические перестройки синаптической и субсинаптической организации мозга.
Можно полагать, что структуры, функционально близкие к формациям, критически вовлеченным в организацию пространственного и временного прогнозирования, включаются в обеспечение различных этапов и сторон последнего на основе стохастического, вероятностно детерминированного принципа. Это подтверждает одно из положений нашей концепции [Адрианов О. С.,1977, 1980] о системно—структурной организации интегративной деятельности. В соответствии с этим положением важнейшей особенностью работы мозга как целого является присутствие в каждой из его систем (проекционных, ассоциативных, лимбико-ретикулярных, интегративно-пусковых) свойств и признаков других систем, направленных прежде всего на обеспечение основной, генетически детерминированной для данной системы или структуры мозга функции» к.ц.
(Адрианов О. С., Молодкина Л. Н., Ямщикова Н. Г. Ассоциативные системы мозга и экстраполяционное поведение. АНМ СССР.– М.: Медицина, 1987, 192 с.:ил.)
Knutson & Owens (2003):
«Мышечные реакции на ноцицептивное воздействие также могут быть заучены и сохранены в мозжечке. Kottke предположил, что движение основано на обработке энграмм мозжечка, которые приобретаются в процессе обучения. Болезащитный рефлекс (nocifensive reflex) может быть условным рефлексом, и было показано, что мышечные реакции на ноцицептивный раздражитель усваиваются мозжечком и в нем же хранятся. Энграммы, возникающие на уровне рефлексов, содержат коды для возбуждения и торможения соответствующих мышц. Такие данные подтверждают гипотезу о том, что мозжечок заучивает индуцированные мышечные болезащитные реакции на острую дисфункцию суставов, что может быть причиной относительно постоянного паттерна смещений.
Существует множество доказательств того, что эффект повреждения механорецепторов сустава может вызвать потерю ощущения положения сустава (потерю кинестезии)».
(Knutson GA, Owens EF. Active and passive characteristics of muscle tone and their relationship to models of subluxation/joint dysfunction: Part II. J Can Chiropr Assoc. 2003;47 (4):269—283).
(Энграмма – след памяти на протоплазме организма, оставленный повторным воздействием раздражителя).
Комментарий Я. Ю. Попелянского (2003):
«В общетеоретическом плане важно оградить мышление врача от огульного понимания „компенсаторных сил организма“. В момент или часы острого заболевания не только нервные, но и соматические клетки записывают разнообразные энграммы боли, эмоций и соматических расстройств. То, что травма завершилась выживанием, не означает, что при рецидивах болезни целесообразно „рестимулировать“ эти комплексы энграмм (скажем, в форме болевых стимуляций)».
Попелянский Я. Ю. Ортопедическая неврология (Вертеброневрология): Руководство для врачей. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: МЕДпресс-информ, 2003. – 672 с., ил.
Все вышесказанное авторами можно выразить более просто: мозг способен «обучиться» заранее эффективно распознавать ноцицептивный (болевой) сигнал, и будет упреждающе сигнализировать (опережающее возбуждаться) до фактического приближения к порогу повреждения ткани. Сформировав список условных сигналов, «сцепленных» с болью, мозг каждый раз будет генерировать боль при встрече с одним из таких условных сигналов.
Матрица «боли»
В нейроматриксе часто выделяют «матрицу боли» как отдельную структуру, в которой постоянно фиксируют «корковый» ответ на ноцицептивный стимул.
Схема структур, участвующих в обработке ноцицептивного сигнала.
К корковым отделам, в которых фиксируются вызванные потенциалы мозга на ноцицептивный («болевой») стимул относятся: первичная (S1), вторичная (S2) соматосенсорная кора, островок (insula) и передняя часть поясной извилины (АСС). Фокус в том, что в коре головного мозга нет коркового представительства ноцицептивных нейронов. Они неравномерно «разбросаны» в вышеуказанных зонах и как бы «вкраплены» в корковые структуры, имея обширные связи с близлежащими нейрональными структурами. «Болевые» нейроны интегрированы в эти структуры и являются их неотъемлемой частью. Данные нейроны не являются строго специфичными по отношению к боли, – они полимодальны. То есть, они будут реагировать не только на ноцицептивный («болевой») сигнал от нижележащих структур, но также будут активироваться при стимулах (визуальных, слуховых), которые несут потенциальную угрозу организму. К таким стимулам относятся все новые или необычные стимулы, которые могут нести потенциальную опасность. Также данный тип нейронов будет активироваться при наблюдении за повреждающим стимулом/фактором (или при прослушивании событий о повреждающем/вредоносном событии/факторе). Здесь даже уместно сказать и об эмпатии. Данный тип нейронов будет «сочувствовать» другому человеку, если данному человеку причинен вред. Особенно, если это близкий человек или родственник. Наверное, многие сталкивались в жизни с данным феноменом. Часто случается, что при просмотре какого-либо видеоматериала человек видит, как участник сюжета падает или получает травму, то по телу смотрящего «пробегает» хорошо осознаваемая «чувствительная» волна. Это нейроматрикс распознал внешний повреждающий стимул и, на всякий случай, проверил целостность собственного «подконтрольного» организма на предмет возможного повреждения. У особо впечатлительных личностей сцены насилия могут вызвать реальную боль при сопереживании пострадавшему. Поэтому такое зрелище может запечатлеться в памяти навсегда, поскольку было закреплено сильным эмоциональным компонентом.
У данного типа «болевых» нейронов нет прямой зависимости силы ответа (реактивности) от силы и длительности активации «входящим» ноцицептивным сигналом. Самой важной характеристикой данного типа нейронов является сила их активации, зависящая от ЗНАЧИМОСТИ для организма ЛЮБОГО входящего потенциально УГРОЖАЮЩЕГО сигнала. Поэтому активация данных нейронов имеет прямую зависимость от контекста и насколько угрожающая для организма (по мнению нейроматрикса) ситуация. Нейроматрикс постоянно проводит сверку входящих сигналов и соотносит их с окружающей средой, насколько сигнал согласуется с накопленным опытом или противоречит ему. Любой входящий сигнал будет оцениваться на основе имеющихся на данный момент «знаний» о значимости стимула. Поэтому часть ранее не встречаемых потенциально опасных стимулов могут быть не «распознаны». Причем оцениваться будут как внешние сигналы, так и внутренние, генерируемые памятью. При обнаружении «подозрительного» сигнала нейроматрикс переходит в режим «ориентировочной реакции»; другими словами, «настораживается». В таком режиме повышается фокус слежения за потенциально угрожающим стимулом с целью предупреждения получения вреда. Поскольку сигнал может быть как условно «болевой», так и не болевой (зрительный, слуховой, воспоминания, проприоцептивные сигналы с мышц или любой другой тип), то вполне понятно, почему нейроматрикс может генерировать боль и без участия ноцицептивных стимулов. Иногда он может просто «вспомнить» о таких событиях и сгенерировать боль. То есть, подать сигнал опасности и «намекнуть» владельцу, что пора проявить активность с целью избежать дальнейшего вреда для организма. Прежде всего, это связано с тем, что сигналы обрабатываются и кодируются единым «потоком» без разделения на составляющие. Таким образом, входящие сигналы по отношению друг к другу выступают как условные. Так проще запоминать и хранить информацию. Если боль была привязана к сильному эмоциональному стрессу или какому-либо значимому для организма «не болевому» сигналу, то достаточно воспроизвести этот «триггер» (не болевой, но значимый условный сигнал), чтобы вызвать боль. Чем чаще шло подкрепление одного сигнала другим, тем легче вызвать условную реакцию на условный сигнал.