Как работает наша внутренняя проводка, почему не больно мозге во время операции, из-за чего не стоит резко бросать антидепрессанты и зачем врачи бьют пациентов молотком по колену? На эти и многие другие вопросы пользователей Twitter в эфире шоу Tech Support от издания WIRED ответила доктор Натали Чанг (Natalie Chang) — практикующий невролог и доцент кафедры клинической неврологии. Её объяснения помогают понять, как устроена сложнейшая система сигналов нашего тела, где скрывается эволюционный смысл неприятных ощущений и какие медицинские механизмы стоят за привычными нам феноменами.
🧠 Загадки головной боли и «смешной кости» 0:12
Многих людей удивляет тот факт, что во время сложных операций на мозге пациенты могут находиться в полном сознании и даже разговаривать с хирургами. Доктор Натали Чанг подтверждает: в самом головном мозге полностью отсутствуют сенсорные нервы и нет болевых рецепторов. Возникает закономерный вопрос: откуда же тогда берется головная боль? На самом деле болевые волокна пронизывают множество других структур в нашей голове и шее. К ним относятся:
- мозговые оболочки (meninges), представляющие собой защитное покрытие мозга;
- кровеносные сосуды головы;
- мышцы головы и шеи.
Именно эти ткани реагируют на раздражители и воспалительные процессы, транслируя в сознание ощущение боли.
Ещё одно забавное анатомическое недоразумение связано с так называемой «смешной костью» (funny bone) — областью локтя, удар обо что-то твёрдое вызывает резкую простреливающую боль. Как объясняет невролог, это ощущение не имеет никакого отношения к костной ткани. В этой зоне очень поверхностно проходит локтевой нерв (ulnar nerve), огибающий медиальный надмыщелок плечевой кости. Название «смешная кость» — это старая и не самая удачная шутка из XIX века. На латыни плечевая кость называется humerus, что созвучно с английским словом humorous (юмористический, смешной). Англоязычные медики прошлого решили обыграть это созвучие, подарив миру устойчивый и довольно болезненный фразеологизм.
😴 Почему засыпают конечности и как работает общая анестезия 1:06
Ощущение покалывания, когда человек буквально «отсидел» или «отлежал» руку или ногу, в медицине называется парестезией. Вопреки популярному мифу, это происходит не из-за остановки кровотока в конечности. Настоящая причина кроется в длительном сдавливании периферического нерва. Из-за компрессии нерв теряет способность корректно передавать электрические импульсы в головной мозг. Когда давление прекращается (например, человек просыпается и меняет позу), заблокированные сигналы лавинообразно устремляются обратно. Мозг сталкивается с хаотичным потоком информации, что и воспринимается нами как покалывание «иголками».
Если парестезия — это локальный сбой, то общая анестезия — величайшее чудо современной медицины, полностью изменившее хирургию. По словам Чанг, до её изобретения пациенты во время ампутации конечностей находились в сознании, видели весь процесс и практически не имели контроля над болью. Современный общий наркоз — это комплексное воздействие на нервную систему, состоящее из пяти обязательных элементов:
- Выключение сознания (состояние сна)
- Амнезия (полное отсутствие воспоминаний о процедуре)
- Анальгезия (эффективный контроль боли)
- Поддержание гомеостаза и жизненных функций организма
- Мышечная релаксация и временный паралич
Доктор подчёркивает, что все эти факторы критически важны для работы хирурга. Врачу необходим неподвижный пациент с расслабленными мышцами, а самому человеку явно не пойдёт на пользу сильная боль или, например, запах собственной прижигаемой плоти.
🐅 Стресс, тревожность и две стороны вегетативной системы 2:36
Вегетативная (автономная) нервная система человека разделена на два фундаментальных лагеря: симпатический и парасимпатический. Для объяснения их разницы доктор Чанг предлагает представить первобытного человека, за которым гонится саблезубый тигр.
Симпатическая нервная система отвечает за реакцию «бей или беги» (fight or flight). Её задача — экстренно мобилизовать организм перед лицом смертельной опасности. Под её влиянием происходят следующие процессы:
- увеличивается частота сердечных сокращений для быстрой доставки крови к органам;
- расширяются артерии, питающие скелетные мышцы, чтобы человек мог бежать быстрее;
- блокируется кровоснабжение желудочно-кишечного тракта, так как переваривание пищи в момент погони не является приоритетом.
Парасимпатическая нервная система, напротив, активируется в состоянии покоя. Её девиз — «отдыхай и переваривай» или «ешь и размножайся» (rest and digest / feed and breed). В эти моменты организм направляет ресурсы на регенерацию, пищеварение и репродуктивные функции.
Именно симпатический отдел напрямую связан с развитием клинической тревожности. Физиологические проявления тревоги — учащенное сердцебиение, нехватка воздуха, тошнота и спазмы в животе — представляют собой не что иное, как запуск режима «бей или беги». У людей, страдающих от хронической тревожности, эта защитная система активирована перманентно, что, по мнению доктора Чанг, оборачивается колоссальным истощением для разума, тела и эмоциональной сферы.
⚡ Скорость мысли: как сигналы доходят до пальцев ног 3:57
Нервные импульсы перемещаются по нашему телу с поразительной скоростью. Потенциал действия в некоторых волокнах способен развивать скорость до 100 метров в секунду (что составляет около 224 миль в час). Такая стремительность возможна благодаря миелиновой оболочке, покрывающей нервы. Натали Чанг сравнивает миелин с изоляцией на электрическом проводе. Вместо того чтобы непрерывно и последовательно течь по всей длине волокна, электрический сигнал получает возможность буквально перепрыгивать через изолированные жировые сегменты, многократно ускоряя передачу.
Процесс движения (например, сознательное желание пошевелить пальцами ног) координируется макросистемой, известной как кортикоспинальный (или пирамидный) тракт. В моторной коре нашего головного мозга существует чёткая топографическая карта тела. Проекционная зона, отвечающая за пальцы ног, расположена по центру коры. Когда человек решает сделать движение, импульс из этой зоны направляется вниз к спинному мозгу. По пути волокна совершают перекрест в области продолговатого мозга (medulla), находящегося в основании ствола. Из-за этого левое полушарие мозга управляет правой половиной тела, а правое — левой.
🦟 Эволюционный смысл зуда и загадка щекотки 5:06
Зуд часто раздражает, однако с точки зрения эволюции это умный и эффективный оборонительный механизм нашего тела. Если по вашей руке ползёт комар, нервная система обязана оперативно просигнализировать об этом, чтобы вы могли смахнуть насекомое до того, как оно совершит укус. Доктор отмечает, что по своей природе зуд близок к болевому ответу, но имеет специфический «щекочущий» характер.
Сама же щекотка представляет собой своеобразную разновидность зуда, имеющую сложную нейробиологическую структуру. Функциональное магнитно-резонансное сканирование (фМРТ) мозга людей во время щекотки показало одновременную активацию двух зон:
- соматосенсорной коры, которая является главным центром обработки осязательных ощущений;
- передней поясной коры (anterior cingulate cortex), отвечающей за эмоциональное восприятие.
Таким образом, щекотка сочетает в себе как чисто физический контакт, так и мощный эмоциональный компонент.
Относительно того, почему люди смеются при щекотке, в научном сообществе ведутся дискуссии. Натали Чанг приводит две основные гипотезы. Часть исследователей полагает, что это древняя форма социального сближения (например, между младенцем и родителем). Другие же эксперты видят в этом эволюционный знак подчинения агрессору: смех демонстрирует «щекочущему», что жертва признаёт его победу и просит прекратить воздействие.
🏥 Анатомия нервной системы: центр, периферия и регенерация 6:10
Анатомически вся нервная система человека строго разделена на две части:
- Центральная нервная система (ЦНС) — включает в себя исключительно головной и спинной мозг.
- Периферическая нервная система (ПНС) — состоит из всех нервных структур, которые находятся за пределами черепа и позвоночного столба.
Граница между ними наглядно видна в местах, где нервные корешки и ответвления отходят от спинного мозга и направляются к конечностям и внутренним органам.
Разделение на ЦНС и ПНС критически важно в контексте способности к восстановлению. Нервные волокна периферической системы способны регенерировать после повреждений, в отличие от спинного и головного мозга. Процесс восстановления Чанг описывает метафорой: «Это похоже на Таймс-сквер утром после празднования Нового года». Сразу после травмы активируется иммунная система, и к месту повреждения прибывает «клининговая бригада» клеток, которая начинает убирать биологический мусор и разрушенные ткани. До тех пор пока эта территория не будет полностью очищена, тело самой нервной клетки (нейрона) не сможет отдавать команды на синтез и проращивание новых окончаний аксона.
Говоря о борьбе с хроническими болями периферического характера, доктор Чанг сослалась на доказательную медицину. Согласно результатам 39 контролируемых клинических исследований, процедура иглоукалывания (акупунктуры) демонстрирует статистически значимое улучшение контроля над хроническим болевым синдромом. При этом сама боль, какой бы мучительной она ни была, необходима организму. Это жесткий оборонительный маркер: если человек наступит на гвоздь, острая боль заставит его немедленно убрать ногу, предотвращая дальнейшее разрушение тканей и инфицирование.
🔨 Зачем врач бьёт молоточком по колену 7:44
Стандартный тест с неврологическим молоточком во время осмотра — это проверка целостности рефлекторной дуги, связывающей моторные и сенсорные нейроны. Когда доктор наносит удар по пателлярной связке (под коленной чашечкой), это вызывает мгновенное микрорастяжение мышечного веретена. Скоростной сигнал от рецептора устремляется по чувствительному (сенсорному) нейрону напрямую в спинной мозг. Там он без участия головного мозга мгновенно переключается на двигательный (моторный) нейрон, заставляя четырехглавую мышцу бедра сократиться, а колено — совершить разгибательное движение («пинок»).
Этот простой тест позволяет локализовать патологии нервной системы на основе характера ответа:
- Отсутствие или сильное снижение рефлекса может указывать на поражение периферических (нижних) двигательных нейронов.
- Гиперактивный, «дерганый» или чрезмерный рефлекс свидетельствует о проблеме на уровне верхних двигательных нейронов. Это указывает на повреждения в головном мозге или в спинном мозге выше уровня замыкания коленного рефлекса, который в норме находится на сегментах L3–L4.
💥 Порог боли, карпальный синдром и «прострелы» в мозге 8:36
Восприятие боли глубоко индивидуально, поскольку боль является одновременно физическим и психоэмоциональным феноменом. Научно доказано, что индивидуальный болевой порог зависит от множества факторов. Пониженный порог толерантности к боли часто ассоциируется с наличием психологических травм в анамнезе, регулярным дефицитом сна, а также статистически чаще фиксируется у лиц женского пола. Высокий болевой порог, напротив, коррелирует с более старшим возрастом, регулярной физической активностью и наличием сильной социальной поддержки со стороны близких.
Одной из самых частых причин локальной боли в современном мире стал синдром запястного канала (карпальный туннель). Анатомически карпальный канал представляет собой очень узкое пространство в запястье, через которое проходят сухожилия мышц предплечья и срединный нерв (median nerve). При регулярных травмах от повторяющихся нагрузок (repetitive stress injury), связанных с монотонной ручной работой — постоянным набором текста на клавиатуре, готовкой или монотонным ручным трудом, — ткани внутри канала воспаляются. Срединный нерв оказывается зажатым в костно-связочных тисках, что вызывает онемение пальцев и жгучую боль.
Для борьбы с локальной болью при мелких операциях или у стоматолога применяется местная анестезия (например, лидокаин или ксилокаин). Механизм их действия прост и эффективен: молекулы препарата физически блокируют открытие потенциал-зависимых натриевых каналов в нервных волокнах. Без прохождения ионов натрия клетка не может сгенерировать потенциал действия. В результате электрический импульс из зоны операции блокируется локально и физически не может дойти до мозга.
В последние годы в неврологии стал активно описываться специфический феномен, получивший название «брейн-зэпы» (brain zaps — «вспышки» или «прострелы» в мозге). Пациенты описывают их как внезапное ощущение прохождения электрического тока или жужжания внутри головы. По словам Чанг, данный синдром был задокументирован в начале 2000-х годов. Клиническая практика показывает, что эти спецэффекты напрямую связаны с резким прекращением приема некоторых медикаментов:
- антидепрессантов (особенно группы СИОЗС);
- бензодиазепинов;
- а также фиксируются после употребления рекреационных психоактивных веществ, таких как экстази (MDMA).
Врачи предполагают, что резкие «прострелы» вызываются критическими колебаниями уровней нейромедиаторов в синапсах, однако точные нейробиологические причины этого явления всё ещё изучаются.
В завершение доктор Чанг объяснила, зачем природа снабдила столь агрессивной и болезненной иннервацией наши зубы. Зубная боль считается одной из самых невыносимых, и в этом есть жесткая биологическая логика. Постоянные зубы даются человеку один раз во взрослой жизни, они не способны регенерировать. Кроме того, ротовая полость постоянно контактирует с внешней средой — туда попадает испорченная пища или острые предметы, способные вызвать перфорацию желудка. Если в зубе начинается патологический процесс или разрушение эмали, организм обязан отреагировать мгновенно и максимально жестко, чтобы человек обратил внимание на проблему до того, как инфекция распространится на глубокие ткани челюсти и вызовет смертельно опасный сепсис.
