Мозг, исцеляющий себя. Как победить болезни и открыть способности, о которых мы не подозревали

– Мы находимся в самом конце очереди, – говорит Московиц. – К нам приходят люди, готовые умереть со своей болью.

Московиц стал заниматься медициной боли, много лет проработав психиатром. Он имеет все профессиональные и научные заслуги: он прошел экзаменационную программу Американского совета медицины боли (экзамены на квалификацию специалистов по медицине боли); он является бывшим председателем образовательного комитета Американской академии медицины боли и имеет дополнительную научную степень в области психосоматической медицины. Но Московиц стал мировым лидером по использованию нейропластичности для лечения боли лишь после некоторых открытий, сделанных во время лечения самого себя.

26 июня 1999 года, когда Московицу было 49 лет, они с другом украдкой заглянули на армейский полевой склад в Сан-Рафаэле, так как он слышал, что там стоят танки и другие бронемашины, предназначенные для военного парада в День независимости 4 июля. Он не смог противостоять мальчишескому искушению забраться на башню танка. Когда он спрыгнул вниз, то зацепился штаниной за острый выступ для дополнительных топливных баков на броне. В результате одна его нога рывком задралась на пять футов, и он слышал три щелчка; это ломалась бедренная кость, самая длинная в теле человека. Когда он посмотрел на свою ногу, то увидел, что она торчит влево под прямым углом к другой ноге. «Я был уже староват, чтобы прыгать с танков или джипов, – сказал он. – Позже, когда я обратился к другу-юристу, который специализировался на травмах, тот сказал: “Если бы тебе было семь лет, это было бы блестящее дело”».

Как специалист по боли, он воспользовался этой ситуацией для наблюдения феномена, о котором рассказывал студентам, но никогда не испытывал на личном опыте; этот феномен занял центральное место в его исследованиях по нейропластичности. Сразу же после падения уровень его боли составлял 10 по десятибалльной шкале, то есть 10/10 на профессиональном жаргоне. Боль принято измерять по шкале от 0/10 до 10/10 (десятка равнозначна попаданию в кипящее масло). Раньше он не мог сказать наверняка, сможет ли сам выдержать настоящую 10/10. Оказалось, что сможет.

– Первой моей мыслью было: как же я пойду на работу в понедельник? – сказал он мне. – Потом, неподвижно лежа на земле в ожидании «Скорой помощи», я осознал, что когда прекратил двигаться, то вообще не испытывал никакой боли. Я подумал: «Ого, это и впрямь работает! Мой мозг просто отключает ощущение боли, чему я годами учил моих студентов. Я из первых рук получил данные о том, что мозг сам по себе может устранять боль, в то время как я, будучи специалистом по боли, пытался сделать это для пациентов с помощью обезболивающих средств, инъекций и электрической стимуляции. Пока я не двигался, боль была нулевой примерно в течение минуты.

Когда приехала «Скорая помощь», мне дали шесть миллиграммов морфина. Я сказал: «Вкатите еще восемь кубиков». Они ответили: «Мы не можем». Тогда я сказал, что являюсь специалистом по исследованию боли, и они послушались, но, когда они передвигали меня, боль все равно составляла 10/10.

Мозг может выключать ощущение боли, так как настоящая функция острой боли заключается не в том, чтобы мучить нас, а в том, чтобы предупреждать об опасности.

Действительно, слово «боль» происходит от древнегреческого «poine», что значит «штраф», через латинское «poena», что значит «наказание», но в биологическом смысле боль не является наказанием ради наказания. Система боли – это неумолимый страж человеческого организма, сигнальная система поощрений и наказаний. Она наказывает нас, когда мы собираемся совершить нечто, способное причинить еще больший вред уже поврежденному организму, и вознаграждает нас облегчением, когда мы прекращаем это делать.

Пока Московиц оставался неподвижным, с точки зрения мозга он находился вне опасности. Он также знал, что «боль» на самом деле не была сосредоточена в сломанной ноге. «Моя нога лишь посылала сигналы моему мозгу. Благодаря общему наркозу, который погружает в сон высшие отделы головного мозга, нам известно, что если мозг не обрабатывает эти сигналы, то боль отсутствует». Но общий наркоз отключает сознание для устранения боли, а здесь человек лежал в агонии на земле, и в какой-то момент его мозг, находившийся в полном сознании, отключил болевые ощущения. Если бы он только мог узнать, как использовать этот выключатель у своих пациентов!

Но не только движение представляло опасность для Московица. Он едва не умер, пока дожидался «Скорой помощи», из-за того, что сердце перекачало около половины общего объема крови в его ногу, так что она раздулась вдвое от нормального размера: «Моя нога была размером с мою талию». Было почти чудом, что он не умер от недостаточного притока крови к жизненно важным органам. Но он доехал до клиники, где «хирург вставил мне в ногу самую большую пластину, какая у них была, и сказал, что если бы понадобился еще один винт, пришлось бы ампутировать ногу».

Во время операции он два раза был близок к смерти. Сначала произошло образование эмбола (кровяного сгустка), который мог оказаться в его легких или мозге и привести к закупориванию кровеносных путей. Потом катетер, вставленный в мочеиспускательный канал, проткнул его прямую кишку, что вызвало лихорадку и септический шок – опасное для жизни состояние, при котором организм не может справиться с инфекцией. Его кровяное давление упало до 80/40.

Тем не менее он выжил и усвоил еще один урок боли: разумное употребление достаточного количества морфина во время острой боли избавило его нервную систему от необходимости постоянно повторять свое напоминание об опасности, что спасло его от развития хронического болевого синдрома. (Именно поэтому он потребовал больше морфина для снятия острой боли.) Несмотря на сильную травму, в последующие годы он испытывал лишь слабую боль в ноге и мог пройти полторы мили, что мы и сделали на гавайском пляже, не испытывая болевых ощущений.

Тот факт, что мозг способен внезапно отключать боль, противоречит нашему «разумному» мнению, что болевые ощущения исходят от тела. Традиционный научный взгляд на боль, сформулированный французским философом Рене Декартом четыреста лет назад, заключался в том, что при травме наши нервы подают односторонний сигнал в мозг, а интенсивность боли пропорциональна тяжести повреждений. Иными словами, боль предоставляет точный отчет о степени телесных повреждений, а роль мозга заключается лишь в приеме этого отчета.

Но эти взгляды были опровергнуты в 1965 году, когда неврологи Рональд Мелзак (канадец, изучавший фантомные конечности) и Патрик Уолл (англичанин, изучавший теорию боли и нейронной пластичности) опубликовали самую важную статью в истории исследований боли[3] под названием «Механизмы боли: новая теория». Уолл и Мелзак утверждали, что система восприятия боли распределена в головном и спинном мозге и что мозг не является пассивным реципиентом, а контролирует интенсивность болевых ощущений. В своей «теории контроля ворот» они предполагали, что болевые сигналы, идущие от поврежденных тканей через нервную систему, проходят через несколько контрольных точек, или «ворот», начинающихся в спинном мозге, прежде чем поступают в головной мозг. Эти сообщения попадают в мозг лишь при наличии «разрешения» сделать это, после определения, являются ли они достаточно важными для дальнейшей обработки. (В 1981 году, когда президент Рейган получил пулевое ранение в грудь, он сначала продолжал стоять, и ни он сам, ни сотрудники секретной службы не знали о том, что в него попала пуля. Впоследствии он шутил: «Раньше в меня стреляли только в кино. Там вы всегда делаете вид, что вам больно. Теперь я знаю, что так бывает не всегда».) Если «разрешение» получено, ворота открываются, и наши болевые ощущения усиливаются определенными нейронами, передающими болевые сигналы. Но мозг также может закрыть ворота и блокировать болевой сигнал выбросом эндорфинов, наркотических веществ, вырабатываемых нашим организмом для защиты от боли.

До инцидента Московиц преподавал студентам последний вариант «теории ворот», предполагавший наличие переключателей, контролирующих ворота. Но одно дело – знать о существовании таких переключателей, и совсем другое – знать, как использовать их, когда ты лежишь и корчишься от боли.

Случай с танком в жизни Московица был не первым, когда он совершил важные открытия о природе боли, испытав ее на себе. Несколькими годами раньше боли в шее, связанные с инцидентом во время катания на водных лыжах, преподали ему другой урок, который помог понять роль нейропластичности в болевых ощущениях. В 1994 году, катаясь на водных лыжах со своими дочерями, «большой ребенок» Московиц несся со скоростью 40 миль в час, когда внезапно перевернулся и рухнул в воду с головой, откинутой назад. В результате он заработал хроническую боль в шее. Она часто достигала уровня 8/10, и временами он просто не мог работать. Вскоре боль и борьба с ней стали занимать слишком много места в его жизни. Морфин и другие сильные анестетики, а также все известные виды лечения – физиотерапия, вытяжение (растягивание шеи), массаж, самогипноз, тепло, лед, покой, противовоспалительные средства – оказывали лишь слабый эффект. Боль мучила его в течение тринадцати месяцев и лишь усиливалась со временем.

Ему было пятьдесят семь лет, когда он дошел до предела и приступил к изучению материалов по нейронной пластичности мозга, уделяя особое внимание ее роли в развитии хронической боли. Идея о том, что хроническая боль может быть следствием перестройки нейронных связей в головном мозге под влиянием травматического события, была выдвинута немецким физиологом Манфредом Циммерманом в 1978 году[4]. Но поскольку термин «нейропластичность» оставался непризнанным еще 25 лет, идея Циммермана была почти забыта, а возможности ее практического применения для лечения боли оставались не исследованными.

Острая боль предупреждает нас о травме или болезни, посылая мозгу сигнал примерно такого содержания: «Здесь непорядок: обрати на это внимание». Но иногда травма затрагивает не только ткани, но и нейроны системы восприятия боли, включая те, что находятся в головном и спинном мозге, что приводит к невропатической боли (иногда ее также называют центральной болью, поскольку головной и спинной мозг образуют центральную нервную систему).

Невропатическая боль возникает из-за деятельности нейронов, которые образуют в нашем мозгу карты восприятия боли. Каждая область поверхности нашего тела имеет представительство в определенной области мозга, где происходит обработка сигналов, пришедших от этой части тела. Таким образом, можно сказать, что в мозгу существуют своеобразные карты тела. Прикоснитесь к любому месту на поверхности тела, и это вызовет активизацию конкретного участка карты мозга, посвященного этому месту. Карты поверхности тела являются топографически упорядоченными в том смысле, что соседние участки тела обычно соседствуют и на карте. Если нейроны нашей карты болевых ощущений оказываются поврежденными, они неустанно подают ложные сигналы тревоги и заставляют нас поверить, что источник проблемы находится в теле, тогда как на самом деле он находится в мозге. Эта система продолжает работать еще долго после того, как тело выздоравливает. Острая боль обретает вторую жизнь: она становится хронической болью.

Для понимания развития хронической боли полезно знать строение нейрона. Каждый нейрон состоит из трех частей: дендритов, тела нейрона и аксона. Дендриты – это древоподобные ответвления, получающие информацию от других нейронов. Они проводят информацию к телу нейрона, которое поддерживает жизнь клетки и содержит ДНК. Наконец, аксон представляет собой живой кабель разной длины (от микроскопических в головном мозге до тех, которые уходят в ноги и могут достигать трех футов в длину). Аксоны часто сравнивают с проводами, потому что они передают электрические импульсы с высокой скоростью (от 2 до 200 миль в час) на дендриты соседних нейронов. Нейрон может принимать два типа сигналов: те, которые приближают его к разрядке (возбуждающие сигналы), и те, которые тормозят их (ингибиторные сигналы). Когда нейрон получает достаточно возбуждающих сигналов, он генерирует свой сигнал. Когда он получает достаточное количество ингибиторных сигналов, вероятность его срабатывания значительно уменьшается.

Один из главных принципов нейропластичности гласит, что если два нейрона постоянно срабатывают вместе, то через некоторое время связь между ними укрепляется. На практике это значит, что переживаемый психический опыт приводит к структурным изменениям в нейронах, являющихся физическим субстратом переживания данного опыта. Связи между этими нейронами становятся более прочными[5]. Иными словами, когда человек узнает что-то новое, в мозге устанавливается новая связь между разными группами нейронов. Когда ребенок учит алфавит, визуальная форма буквы А соединяется со звуком «а». Каждый раз, когда ребенок смотрит на букву и повторяет звук, нейроны, ответственные за этот процесс, срабатывают вместе и постепенно «соединяются»: синаптические связи между ними становятся более прочными. При каждом повторении эти нейроны срабатывают быстрее и подают более сильные и точные сигналы, а связующая цепь становится более эффективной и способствует развитию и совершенствованию навыка.

Но обратное тоже верно. Если человек в течение длительного времени не использует определенные связи, то они ослабевают, и многие из них со временем утрачиваются. Это пример более общего принципа пластичности: феномен «используй или потеряй» («use it or lose»). Тысячи экспериментов наглядно продемонстрировали эту закономерность. Часто бывает так, что нейроны, принимавшие участие в обеспечении того или иного навыка, включаются в обеспечение других действий, осуществляемых с большей регулярностью. Иногда человек может применять принцип «используй или потеряй» для устранения бесполезных нейронных связей, так как нейроны, которые срабатывают по отдельности, не устанавливают связей друг с другом. Например, если человек имеет дурную привычку переедать, когда он взволнован или испытывает сильные негативные эмоции. При этом удовольствие от еды ассоциируется с притуплением эмоциональной боли; чтобы избавиться от этой привычки, придется приложить усилие для разрушения этой ассоциации. Для начала человек может сознательно запретить себе ходить на кухню в моменты сильных переживаний, пока не найдет лучший способ справляться со своими чувствами.

Нейронная пластичность может быть благословением, если поток сенсорных данных доставляет нам удовольствие, так как это позволяет мозгу лучше воспринимать и смаковать чувственные ощущения. Но та же самая пластичность может стать проклятием, когда входящая сенсорная информация постоянно активирует систему восприятия боли. Такое может происходить при смещении межпозвоночных дисков, когда происходит постоянное давление на нервные окончания в позвоночнике. Карта болевых ощущений у такого человека становится гиперчувствительной, и он начинает чувствовать боль, не только когда смещенный диск задевает нервный отросток при неверном движении, но и в спокойном состоянии. Сигнал боли эхом отдается в его мозгу даже при отсутствии первоначального стимула. (Нечто похожее происходит при синдроме фантомной конечности, когда человек, потерявший руку или ногу, ощущает ее присутствие и боль от травмы. Этот более сложный феномен обсуждается в книге «Пластичность мозга».)

Уолл и Мелзак показали, что хронические последствия травмы приводят не только к ложному срабатыванию нейронов в системе восприятия боли, но и к расширению «зоны восприимчивости» на внутренней карте боли (участка поверхности тела, за который они отвечают), так что мы начинаем испытывать боль в соседствующих с травмированным участках тела. Это произошло с Московицем, чья хроническая боль распространилась на обе стороны шеи.

Уолл и Мелзак также продемонстрировали, что при расширении «зоны восприимчивости» болевые сигналы могут распространяться на другие внутренние карты. Тогда у нас развивается иррадиирующая боль, при которой мы испытываем болезненные ощущения в другой части тела, удаленной от непосредственного повреждения. В конечном счете система восприятия боли срабатывает с такой легкостью, что человек испытывает непрестанную мучительную боль в довольно обширной области, – и это в ответ на самую незначительную стимуляцию нерва.

Таким образом, чем чаще Московиц испытывал приступы боли в шее, тем быстрее нейроны его мозга распознавали ее и тем более интенсивной она становилась. Этот хорошо известный нейропластический процесс называется наведенной болью, поскольку чем чаще срабатывают рецепторы болевой системы, тем более чувствительными они становятся.

Московиц понимал, что у него развился синдром хронической боли и он попал в порочный круг: каждый раз, когда он испытывал приступ боли, его мозг за счет своей пластичности становился более чувствительным к ней и усиливал болевое ощущение, что приводило к новому, более острому приступу. Интенсивность болевого сигнала, его продолжительность и участок тела, «оккупированный» болью, возрастали с каждым следующим разом.

Это был случай образования порочного круга нейронной пластичности.

В 1999 году Московиц стал рисовать на компьютере схемы, показывающие, как хроническая боль приводит к расширению внутренних карт боли в нашем мозге. В то время медицина боли обращала больше внимания на обработку болевых сигналов в спинном мозге и периферической нервной системе, чем в головном мозге. Даже в 2006 году в фундаментальной работе Уолла и Мелзака «Учебник боли» содержался раздел о нейронной пластичности и спинном мозге, но ничего не говорилось о нейронной пластичности головного мозга. Только несколько лет спустя в своей статье «Основные факторы боли»[6] Московиц начал смещать акценты.

Московиц определял хроническую боль как «усвоенную боль». Хроническая боль не только указывает на болезнь; она сама является болезнью.

Сигнальная система организма застревает в положении «включено» из-за того, что человек оказывается не в состоянии устранить причину острой боли, и это повреждает центральную нервную систему. И «когда боль становится хронической, избавиться от нее уже гораздо труднее»[7].

Размышления Московица были схожи с другой теорией Мелзака, которую он назвал нейроматриксной теорией боли. Острая боль – это ощущение, которое мы испытываем, когда в мозг поступает поток сигналов от сенсорных рецепторов. Но хроническая боль представляет собой более сложный процесс, управляемый высшими отделами нервной системы. Суть нейроматриксной теории заключается в том, что хроническая боль является в большей степени восприятием, чем физическим ощущением, потому что «сырое» ощущение является лишь основой, помимо которой мозг учитывает еще множество факторов, прежде чем сделать окончательный вывод о степени опасности данного воздействия. Десятками исследований показано: для конструирования нашего субъективного восприятия боли мозг оценивает не только полученные телом повреждения, но и возможность предпринять какие-либо действия для уменьшения уровня боли. На основе этих оценок формируются ожидания улучшения или ухудшения ситуации. Именно эти ожидания являются основным фактором, определяющим уровень испытываемой субъективной боли[8]. Поскольку мозг сильно влияет на восприятие физической боли, Мелзак представляет ее в основном как «продукт деятельности центральной нервной системы»[9].

Таким образом, болевой сигнал не является однонаправленным, идущим от тела к мозгу; он постоянно рециркулирует от тела к мозгу и обратно. Поступление болевого сигнала в мозг – это только начало. Он запускает огромное количество автоматических реакций, направленных на противодействие дальнейшему ущербу и скорейшее выздоровление. Мы отшатываемся от источника угрозы; мы бережем поврежденные конечности и стараемся не шевелить ими; мы стонем и зовем на помощь; мы оцениваем и переоцениваем серьезность травмы, если можем это сделать, и, как показывают исследования, впадаем в отчаяние или питаем надежду на лучшее в зависимости от этих оценок. Если человек испытывает боль за грудиной, которая простреливает в левую руку, и думает, что это симптомы сердечного приступа, он будет испытывать более интенсивную боль, чем в том случае, когда врач заверяет его, что это лишь мышечный спазм.

«Мозг переходит в контрнаступление[10], – написал Московиц, воспользовавшись военной метафорой, – против афферентных сигналов в попытке подавить избыточную активность». Он описал все факторы модуляции боли, вовлеченные в этот процесс, – от высших, возникающих в коре головного мозга (где происходит мышление), до «низших», расположенных в спинном мозге.

В своем стремлении обуздать хроническую боль Московиц к 2007 году прочитал 15 000 страниц неврологических исследований. Ему хотелось лучше понять закономерности нейропластических изменений и испытать их на практике. Он узнал, что человек не только может укрепить связи между разными участками мозга, одновременно активируя их работу, но и ослаблять эти связи, потому что «нейроны, которые срабатывают по отдельности, не устанавливают связей друг с другом».

Мог ли он, используя для своих целей только афферентный поток стимулов, приступить к ослаблению связей, которые сформировались на его внутренних картах боли?

Он узнал, что в нашем мозге, который действует по принципу «используй или потеряй», происходит непрерывное соревнование за «недвижимое имущество» в корковых областях. Деятельность, которой мозг занимается регулярно, занимает все больше места и «крадет» ресурсы у других областей. Он нарисовал три схемы мозга, суммировавшие, что ему удалось узнать. Первой была схема мозга при состоянии острой боли с шестнадцатью участками повышенной активности. Второй была схема мозга при хронической боли, где те же участки были активированы, но расширены на соседние области. Третья схема изображала мозг человека, не испытывающего никакой боли.

Анализируя активизированные при хронической боли области, он заметил, что многие из этих областей, когда не обрабатывают болевые ощущения, участвуют в обеспечении других процессов: мышления, ощущений, движения, памяти и эмоций. Это наблюдение объясняло, почему, испытывая боль, мы не можем сосредоточиться или ясно мыслить; не можем отчетливо воспринимать окружающий мир и часто не выносим определенные звуки или яркий свет; почему мы не можем изящно двигаться; почему мы не можем нормально контролировать наши чувства, становимся раздражительными и склонными ко внезапным эмоциональным взрывам. Участки, которые в норме регулируют эти функции, были «украдены» для обработки болевых сигналов.

Невролог Майкл Мерцених продемонстрировал соревновательный характер нейронной пластичности, впервые составив карту мозга обезьяны, меняющуюся в реальном времени. Картирование мозга означает определение участков мозга, обеспечивающих выполнение той или иной функции. К примеру, ощущения, исходящие от пальцев нашей правой руки, обрабатываются в осязательной зоне нашего левого полушария, и каждый палец имеет отдельное нейронное представительство в сенсорной коре, где обрабатываются поступающие от него сигналы. Активность нейронов, обрабатывающих эти ощущения, можно регистрировать с помощью микроэлектродов – иголок, погружаемых в отдельный нейрон или предельно близко к нему. Электрические сигналы от микроэлектрода передаются на усилитель, а потом на осциллограф с экраном, который позволяет ученым видеть и слышать, как активируется нейрон. Погружая микроэлектрод в осязательную зону большого пальца на внутренней карте мозга, а потом прикасаясь к большому пальцу, ученый может видеть на экране, как срабатывают «его» нейроны.

Мерцених картировал целую руку обезьяны. Он начал с прикосновения к первому пальцу и обнаружил, какой участок мозга активируется при этом. После обнаружения и определения границ этого участка он перешел к следующему пальцу. Так он определил пять соседних участков для всех пяти пальцев.

Потом он ампутировал третий палец животного. Через несколько месяцев он заново картировал руку обезьяны и установил, что внутренние карты для второго и четвертого пальца увеличились в размере и заняли место, первоначально определенное для третьего пальца. Поскольку мозг больше не получал сигналы от третьего пальца, а второй и четвертый стали выполнять больше работы, они заняли его место на карте. Это было предельно ясной демонстрацией того, что внутренние карты нашего мозга постоянно развиваются, что существует соперничество за «недвижимое имущество» в корковых областях и что ресурсы мозга распределяются в соответствии с принципом «используй, или потеряешь».

Идея Московица была простой: что, если он сможет использовать конкурентную пластичность мозга для собственной выгоды? Что будет, если при наступлении боли, вместо того чтобы допустить «пиратский захват» соседних участков для обработки болевых ощущений, он сможет вернуть их к первоначальным, основным задачам, заставив себя выполнять эти задачи независимо от интенсивности боли?