Membre correspondant de la RAS S. MEDVEDEV (Saint-Pétersbourg).

Malgré toutes les réalisations de la science moderne, le cerveau humain reste l’objet le plus mystérieux. À l'aide des équipements les plus sophistiqués, des scientifiques de l'Institut du cerveau humain de l'Académie des sciences de Russie ont pu « pénétrer » dans les profondeurs du cerveau sans perturber son travail et découvrir comment les informations sont mémorisées et la parole est traitée. , et comment les émotions se forment. Ces études aident non seulement à comprendre comment le cerveau remplit ses fonctions mentales les plus importantes, mais également à développer des méthodes de traitement pour les personnes chez lesquelles elles sont altérées. Son directeur S.V. Medvedev parle de ces travaux et d'autres de l'Institut du cerveau humain.

Une telle expérience donne des résultats intéressants. Le sujet se voit raconter deux histoires différentes en même temps : une dans l’oreille gauche, une autre dans l’oreille droite.

Des recherches menées ces dernières années à l'Institut du cerveau humain de l'Académie des sciences de Russie ont permis de déterminer quelles zones du cerveau sont responsables de la compréhension de diverses caractéristiques de la parole perçues par l'homme.

Cerveau contre cerveau : qui gagne ?

Le problème de l'étude du cerveau humain, de la relation entre le cerveau et la psyché, est l'un des problèmes les plus passionnants jamais survenus en science. Pour la première fois, l'objectif a été fixé de connaître quelque chose d'égale en complexité à l'instrument de cognition lui-même. Après tout, tout ce qui a été étudié jusqu’à présent – ​​l’atome, la galaxie et le cerveau animal – était plus simple que le cerveau humain. D’un point de vue philosophique, on ne sait pas si une solution à ce problème est en principe possible. Après tout, outre les instruments et les méthodes, le principal moyen de comprendre le cerveau reste notre cerveau humain. Habituellement, un appareil qui étudie un phénomène ou un objet est plus complexe que cet objet, mais dans ce cas, nous essayons d'agir sur un pied d'égalité - cerveau contre cerveau.

L'énormité de la tâche a attiré de nombreux grands esprits : Hippocrate, Aristote, Descartes et bien d'autres ont parlé des principes du cerveau.

Au siècle dernier, des zones du cerveau responsables de la parole ont été découvertes - du nom des découvreurs, elles sont appelées zones de Broca et de Wernicke. Cependant, de véritables recherches scientifiques sur le cerveau ont commencé avec les travaux de notre brillant compatriote I.M. Sechenov. Suivant - V. M. Bekhterev, I. P. Pavlov... Ici, j'arrêterai d'énumérer les noms, car il existe de nombreux chercheurs exceptionnels sur le cerveau au XXe siècle et le danger de manquer quelqu'un est trop grand (surtout parmi ceux qui vivent aujourd'hui, à Dieu ne plaise). De grandes découvertes ont été faites, mais les méthodes de l'époque étaient très limitées dans leur capacité à étudier les fonctions humaines : tests psychologiques, observations cliniques et, à partir des années trente, l'électroencéphalogramme. C'est comme essayer de comprendre le fonctionnement d'un téléviseur en fonction du bourdonnement des tubes et des transformateurs ou de la température du boîtier, ou essayer de comprendre le rôle de ses blocs constitutifs en fonction de ce qui arrivera au téléviseur si ce bloc est cassé.

Cependant, la structure du cerveau et sa morphologie ont déjà été assez bien étudiées. Mais les idées sur le fonctionnement des cellules nerveuses individuelles étaient très fragmentaires. Ainsi, il y avait un manque de connaissances complètes sur les éléments constitutifs du cerveau et sur les outils nécessaires pour les étudier.

Deux avancées dans la recherche sur le cerveau humain

En fait, la première avancée dans la compréhension du cerveau humain a été associée à l'utilisation de la méthode des électrodes implantées à long terme et à court terme pour le diagnostic et le traitement des patients. Dans le même temps, les scientifiques ont commencé à comprendre comment fonctionne un neurone individuel, comment les informations sont transférées d'un neurone à l'autre et le long du nerf. Dans notre pays, l'académicienne N.P. Bekhtereva et ses collègues ont été les premiers à travailler en contact direct avec le cerveau humain.

C'est ainsi que des données ont été obtenues sur la vie de zones individuelles du cerveau, sur la relation entre ses sections les plus importantes - le cortex et le sous-cortex, et bien d'autres. Cependant, le cerveau est constitué de dizaines de milliards de neurones et, à l'aide d'électrodes, il n'est possible d'en observer que des dizaines, et même dans ce cas, les chercheurs ne voient souvent pas les cellules nécessaires à la recherche, mais celles qui sont situées à côté du électrode thérapeutique.

Pendant ce temps, une révolution technologique était en cours dans le monde. De nouvelles capacités informatiques ont permis de porter l'étude des fonctions cérébrales supérieures à un nouveau niveau grâce à l'électroencéphalographie et aux potentiels évoqués. De nouvelles méthodes ont également vu le jour permettant de « regarder à l’intérieur » du cerveau : la magnétoencéphalographie, l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et la tomographie par émission de positons. Tout cela a jeté les bases d’une nouvelle avancée. Cela s'est réellement produit au milieu des années quatre-vingt.

A cette époque, l’intérêt scientifique et la possibilité de le satisfaire coïncidaient. Apparemment, c’est la raison pour laquelle le Congrès américain a déclaré les années 90 comme la décennie de l’étude du cerveau humain. Cette initiative est rapidement devenue internationale. Aujourd’hui, des centaines de laboratoires parmi les meilleurs travaillent à la recherche sur le cerveau humain partout dans le monde.

Il faut dire qu’à cette époque, dans nos hautes sphères du pouvoir, il y avait beaucoup de gens intelligents qui soutenaient l’État. Par conséquent, dans notre pays, ils ont compris la nécessité d'étudier le cerveau humain et ont suggéré que, sur la base de l'équipe créée et dirigée par l'académicien Bekhtereva, j'organise un centre scientifique de recherche sur le cerveau - l'Institut du cerveau humain de Russie. Académie des Sciences.

L'orientation principale des activités de l'institut : la recherche fondamentale sur l'organisation du cerveau humain et ses fonctions mentales complexes - parole, émotions, attention, mémoire. Mais pas seulement. Dans le même temps, les scientifiques doivent rechercher des méthodes permettant de traiter les patients chez lesquels ces fonctions importantes sont altérées. La combinaison de la recherche fondamentale et du travail pratique avec les patients était l’un des principes fondamentaux des activités de l’institut, développé par sa directrice scientifique Natalya Petrovna Bekhtereva.

Il est inacceptable de faire des expériences sur des humains. Par conséquent, la plupart des recherches sur le cerveau sont effectuées sur des animaux. Cependant, il existe des phénomènes qui ne peuvent être étudiés que chez l’homme. Par exemple, un jeune membre de mon laboratoire soutient actuellement une thèse sur le traitement de la parole, son orthographe et sa syntaxe dans diverses structures cérébrales. Convenez que cela est difficile à étudier chez un rat. L'institut se concentre spécifiquement sur la recherche qui ne peut pas être étudiée chez les animaux. Nous menons des études psychophysiologiques sur des volontaires selon des techniques dites non invasives, sans « pénétrer » dans le cerveau et sans causer de gêne particulière à la personne. C'est ainsi que sont réalisés, par exemple, des examens tomographiques ou une cartographie cérébrale par électroencéphalographie.

Mais il arrive qu'une maladie ou un accident « fasse une expérience » sur le cerveau humain - par exemple, la parole ou la mémoire du patient sont altérées. Dans cette situation, il est possible et nécessaire d'examiner les zones du cerveau dont le fonctionnement est altéré. Ou, à l'inverse, le patient a perdu ou endommagé une partie du cerveau, et les scientifiques ont la possibilité d'étudier quelles « tâches » le cerveau ne peut pas accomplir avec une telle violation.

Mais le simple fait d'observer de tels patients est, pour le moins, contraire à l'éthique, et dans notre institut, nous étudions non seulement des patients atteints de diverses lésions cérébrales, mais nous les aidons également, notamment à l'aide des dernières méthodes de traitement développées par nos employés. A cet effet, l'institut dispose d'une clinique de 160 lits. Deux tâches - la recherche et le traitement - sont inextricablement liées dans le travail de nos collaborateurs.

Nous disposons d’excellents médecins et infirmières hautement qualifiés. C'est impossible sans cela - après tout, nous sommes à la pointe de la science et les plus hautes qualifications sont nécessaires pour mettre en œuvre de nouvelles techniques. Presque tous les laboratoires de l'institut sont connectés aux départements de la clinique, ce qui constitue la clé de l'émergence continue de nouvelles approches. En plus des méthodes de traitement standard, nous proposons un traitement chirurgical de l'épilepsie et du parkinsonisme, des opérations psychochirurgicales, le traitement des tissus cérébraux par stimulation magnétique, le traitement de l'aphasie par stimulation électrique et bien plus encore. La clinique accueille des patients gravement malades et il est parfois possible de les aider dans des cas jugés désespérés. Bien entendu, cela n’est pas toujours possible. En général, lorsqu'on entend parler de garanties illimitées dans le traitement des personnes, cela soulève des doutes très sérieux.

Vie quotidienne et temps forts des laboratoires

Chaque laboratoire a ses propres réalisations. Par exemple, le laboratoire dirigé par le professeur V.A. Ilyukhina mène des développements dans le domaine de la neurophysiologie des états fonctionnels du cerveau.

Ce que c'est? Je vais essayer d'expliquer avec un exemple simple. Tout le monde sait qu'une même phrase est parfois perçue par une personne de manières diamétralement opposées, selon l'état dans lequel elle se trouve : malade ou en bonne santé, excitée ou calme. Ceci est similaire à la façon dont la même note, jouée par exemple sur un orgue, a un timbre différent selon le registre. Notre cerveau et notre corps constituent un système complexe à plusieurs registres, dans lequel le rôle du registre est joué par la condition humaine. On peut dire que l'ensemble des relations entre une personne et son environnement est déterminé par son état fonctionnel. Il détermine à la fois la possibilité d’une « panne » de l’opérateur au panneau de commande d’une machine complexe et la réaction du patient au médicament pris.

Dans le laboratoire du professeur Ilyukhina, ils étudient les états fonctionnels, ainsi que par quels paramètres ils sont déterminés, comment ces paramètres et les états eux-mêmes dépendent des systèmes de régulation de l'organisme, comment les influences externes et internes modifient les états, provoquant parfois des maladies, et comment, dans À leur tour, les états du cerveau et du corps influencent l’évolution de la maladie et l’effet des médicaments. Grâce aux résultats obtenus, vous pouvez faire le bon choix entre des options de traitement alternatives. Les capacités d'adaptation d'une personne sont également déterminées : sa résistance à tout effet thérapeutique ou stress.

Le laboratoire de neuroimmunologie est engagé dans une tâche très importante. Les troubles de la régulation immunitaire entraînent souvent de graves maladies cérébrales. Cette condition doit être diagnostiquée et le traitement sélectionné - immunocorrection. Un exemple typique de maladie neuro-immune est la sclérose en plaques, étudiée à l'institut par un laboratoire dirigé par le professeur I. D. Stolyarov. Il a récemment rejoint le conseil d'administration du Comité européen pour la recherche et le traitement de la sclérose en plaques.

Au XXe siècle, l'homme a commencé à changer activement le monde qui l'entourait, célébrant sa victoire sur la nature, mais il s'est avéré qu'il était trop tôt pour se réjouir : en même temps, les problèmes créés par l'homme lui-même, le soi-disant homme -faits, étaient aggravants. Nous vivons sous l'influence de champs magnétiques, à la lumière de lampes à gaz clignotantes, nous regardons un écran d'ordinateur pendant des heures, nous parlons sur un téléphone portable... Tout cela est loin d'être indifférent au corps humain : par exemple, il Il est bien connu qu’une lumière clignotante peut provoquer une crise d’épilepsie. Vous pouvez éliminer les dommages que cela provoque au cerveau avec des mesures très simples : fermer un œil. Pour réduire considérablement «l'effet dommageable» d'un radiotéléphone (d'ailleurs, cela n'a pas encore été définitivement prouvé), vous pouvez simplement modifier sa conception afin que l'antenne soit dirigée vers le bas et que le cerveau ne soit pas irradié. Ces études sont réalisées par le laboratoire sous la direction du docteur en sciences médicales E. B. Lyskov. Par exemple, lui et ses collaborateurs ont montré que l’exposition à un champ magnétique alternatif avait un effet négatif sur l’apprentissage.

Au niveau cellulaire, le travail du cerveau est associé à des transformations chimiques de diverses substances, c'est pourquoi les résultats obtenus dans le laboratoire de neurobiologie moléculaire dirigé par le professeur S. A. Dambinova sont importants pour nous. Les employés de ce laboratoire développent de nouvelles méthodes de diagnostic des maladies cérébrales, en recherchant des substances chimiques de nature protéique capables de normaliser les troubles des tissus cérébraux liés au parkinsonisme, à l'épilepsie, à la toxicomanie et à l'alcoolisme. Il s'est avéré que la consommation de drogues et d'alcool entraîne la destruction des cellules nerveuses. Leurs fragments, pénétrant dans le sang, incitent le système immunitaire à produire ce qu'on appelle des « auto-anticorps ». Les « autoanticorps » restent longtemps dans le sang, même chez les personnes qui ont arrêté de consommer des drogues. Il s’agit d’une sorte de mémoire du corps qui stocke des informations sur la consommation de drogues. Si vous mesurez la quantité d'auto-anticorps dirigés contre des fragments spécifiques de cellules nerveuses dans le sang d'une personne, vous pouvez poser un diagnostic de toxicomanie même plusieurs années après que la personne a arrêté de consommer de la drogue.

Est-il possible de « rééduquer » les cellules nerveuses ?

L'un des domaines les plus modernes du travail de l'institut est la stéréotaxie. Il s'agit d'une technologie médicale qui offre la possibilité d'un accès peu traumatisant, doux et ciblé aux structures profondes du cerveau et d'effets dosés sur celles-ci. C'est la neurochirurgie du futur. Au lieu d’interventions neurochirurgicales « ouvertes », lorsqu’une trépanation importante est réalisée pour atteindre le cerveau, des effets doux et peu traumatisants sur le cerveau sont proposés.

Dans les pays développés, principalement aux États-Unis, la stéréotaxie clinique a pris la place qui lui revient en neurochirurgie. Aux États-Unis, environ 300 neurochirurgiens – membres de l’American Stereotactic Society – travaillent actuellement dans ce domaine. La base de la stéréotaxie repose sur les mathématiques et les instruments de précision qui permettent une immersion ciblée d'instruments subtils dans le cerveau. Ils permettent de « regarder » dans le cerveau d’une personne vivante. Dans ce cas, la tomographie par émission de positons, l'imagerie par résonance magnétique et la tomodensitométrie à rayons X sont utilisées. "La stéréotaxie est une mesure de la maturité méthodologique de la neurochirurgie" - l'opinion du regretté neurochirurgien L. V. Abrakov. Pour la méthode de traitement stéréotaxique, il est très important de connaître le rôle des « points » individuels dans le cerveau humain, de comprendre leur interaction et de savoir où et ce qui doit être modifié exactement dans le cerveau pour traiter une maladie particulière.

L'institut dispose d'un laboratoire de méthodes stéréotaxiques, dirigé par A. D. Anichkov, docteur en sciences médicales, lauréat du Prix d'État de l'URSS. Il s’agit essentiellement du principal centre stéréotaxique de Russie. Ici est née la direction la plus moderne - la stéréotaxie informatique avec des logiciels et des mathématiques, réalisée sur un ordinateur électronique. Avant nos développements, les calculs stéréotaxiques étaient effectués manuellement par les neurochirurgiens pendant l'intervention chirurgicale, mais nous avons désormais développé des dizaines de dispositifs stéréotaxiques ; certains ont été testés cliniquement et sont capables de résoudre les problèmes les plus complexes. En collaboration avec des collègues de l'Institut central de recherche Elektropribor, un système stéréotaxique informatisé a été créé et, pour la première fois en Russie, est produit en série, ce qui est supérieur aux modèles étrangers similaires dans un certain nombre d'indicateurs clés. Comme le dit un auteur inconnu, « enfin, les timides rayons de la civilisation ont illuminé nos sombres grottes ».

Dans notre institut, la stéréotaxie est utilisée dans le traitement des patients souffrant de troubles du mouvement (parkinsonisme, maladie de Parkinson, chorée de Huntington et autres), d'épilepsie, de douleurs indomptables (notamment le syndrome de la douleur fantôme) et de certains troubles mentaux. De plus, la stéréotaxie est utilisée pour clarifier le diagnostic et le traitement de certaines tumeurs cérébrales, pour traiter les hématomes, les abcès et les kystes cérébraux. Les interventions stéréotaxiques (comme toutes les autres interventions neurochirurgicales) ne sont proposées au patient que si toutes les possibilités de traitement médicamenteux ont été épuisées et que la maladie elle-même menace la santé du patient ou le prive de sa capacité de travail, le rendant asocial. Toutes les opérations sont réalisées uniquement avec le consentement du patient et de ses proches, après consultation de spécialistes de profils variés.

Il existe deux types de stéréotaxies. Le premier, non fonctionnel, est utilisé lorsqu’il existe une sorte de lésion organique, telle qu’une tumeur, profondément dans le cerveau. S'il est retiré à l'aide de la technologie conventionnelle, les structures cérébrales saines qui remplissent des fonctions importantes devront être affectées, et le patient pourrait être accidentellement blessé, parfois même incompatible avec la vie. Supposons que la tumeur soit clairement visible à l'aide de tomographes à résonance magnétique et à émission de positons. Ensuite, vous pouvez calculer ses coordonnées et utiliser une sonde fine à faible impact pour injecter des substances radioactives qui brûleront la tumeur et se désintégreront en peu de temps. Les dommages lors du passage à travers le tissu cérébral sont minimes et la tumeur sera détruite. Nous avons déjà réalisé plusieurs opérations de ce type ; d'anciens patients sont toujours en vie, même s'ils n'avaient aucun espoir avec les méthodes de traitement traditionnelles.

L’essence de cette méthode est que nous éliminons le « défaut » que nous voyons clairement. La tâche principale est de décider comment y accéder, quel chemin choisir pour ne pas toucher aux domaines importants, quelle méthode choisir pour éliminer le « défaut ».

La situation est fondamentalement différente avec la stéréotaxie « fonctionnelle », également utilisée dans le traitement des maladies mentales. La cause de la maladie est souvent due au fait qu’un petit groupe de cellules nerveuses ou plusieurs de ces groupes ne fonctionnent pas correctement. Soit ils ne libèrent pas les substances nécessaires, soit ils en libèrent trop. Les cellules peuvent être excitées pathologiquement, puis stimuler la « mauvaise » activité d’autres cellules saines. Ces cellules « capricieuses » doivent être trouvées et détruites, isolées ou « rééduquées » par stimulation électrique. Dans une telle situation, il est impossible de « voir » la zone touchée. Nous devons le calculer de manière purement théorique, tout comme les astronomes ont calculé l'orbite de Neptune.

C’est là que les connaissances fondamentales sur les principes du cerveau, l’interaction de ses parties et le rôle fonctionnel de chaque partie du cerveau sont particulièrement importantes pour nous. Nous utilisons les résultats de la neurologie stéréotaxique - une nouvelle direction développée à l'institut par le regretté professeur V. M. Smirnov. La neurologie stéréotaxique est de la « voltige », mais c'est dans cette voie qu'il faut rechercher la possibilité de traiter de nombreuses maladies graves, y compris mentales.

Les résultats de nos recherches et les données d'autres laboratoires indiquent que presque toute activité mentale du cerveau, même très complexe, est assurée par un système distribué dans l'espace et variable dans le temps, constitué de liens plus ou moins rigides. Il est clair qu’il est très difficile de perturber le fonctionnement d’un tel système. Néanmoins, nous pouvons désormais le faire : par exemple, nous pouvons créer un nouveau centre de parole pour remplacer celui détruit par une blessure.

Dans ce cas, une sorte de « rééducation » des cellules nerveuses se produit. Le fait est qu'il existe des cellules nerveuses qui sont prêtes à faire leur travail dès la naissance, mais il y en a d'autres qui sont « éduquées » au cours du processus de développement humain. À mesure qu’ils apprennent à accomplir certaines tâches, ils en oublient d’autres, mais pas pour toujours. Même après avoir terminé leur « spécialisation », ils sont, en principe, capables d’assumer d’autres tâches et de travailler différemment. Par conséquent, vous pouvez essayer de les forcer à reprendre le travail des cellules nerveuses perdues et à les remplacer.

Les neurones du cerveau fonctionnent comme l'équipage d'un navire : l'un est doué pour guider le navire tout au long de sa route, un autre pour tirer et un troisième pour préparer la nourriture. Mais vous pouvez apprendre à un tireur comment cuisiner du bortsch et à un cuisinier comment viser une arme à feu. Il vous suffit de leur expliquer comment cela se fait. En principe, il s’agit d’un mécanisme naturel : si une lésion cérébrale survient chez un enfant, ses cellules nerveuses « réapprennent » spontanément. Chez l’adulte, des méthodes spéciales doivent être utilisées pour « recycler » les cellules.

C'est ce que font les chercheurs : essayer de stimuler certaines cellules nerveuses pour qu'elles fassent le travail d'autres, qui ne peuvent plus être restaurées. De bons résultats ont déjà été obtenus dans ce sens : par exemple, certains patients présentant une violation de l'aire de Broca, responsable de la formation de la parole, ont pu réapprendre à parler.

Un autre exemple est l’effet thérapeutique des opérations psychochirurgicales visant à « éteindre » les structures de la région du cerveau appelée système limbique. Avec différentes maladies, dans différentes zones du cerveau, un flux d'impulsions pathologiques apparaît qui circule le long des voies nerveuses. Ces impulsions apparaissent à la suite d'une activité accrue dans certaines zones du cerveau, et ce mécanisme conduit à un certain nombre de maladies chroniques du système nerveux, telles que le parkinsonisme, l'épilepsie et les troubles obsessionnels compulsifs. Les chemins par lesquels circulent les impulsions pathologiques doivent être trouvés et « coupés » le plus doucement possible.

Ces dernières années, plusieurs centaines (surtout aux États-Unis) d'interventions psychochirurgicales stéréotaxiques ont été réalisées pour traiter des patients souffrant de certains troubles mentaux (principalement des troubles obsessionnels) pour lesquels les méthodes de traitement non chirurgicales se sont révélées inefficaces. Selon certains narcologues, la toxicomanie peut également être considérée comme un type de trouble de ce type. Par conséquent, si le traitement médicamenteux est inefficace, une intervention stéréotaxique peut être recommandée.

Détecteur d'erreur

Un domaine très important de travail de l’institut est l’étude des fonctions cérébrales supérieures : attention, mémoire, pensée, parole, émotions. Plusieurs laboratoires travaillent sur ces problèmes, dont celui que je dirige, le laboratoire de l'académicien N.P. Bekhtereva et le laboratoire du docteur en sciences biologiques Yu.D. Kropotov.

Les fonctions cérébrales propres à l'homme sont étudiées selon diverses approches : un électroencéphalogramme « ordinaire » est utilisé, mais à un nouveau niveau de cartographie cérébrale, l'étude des potentiels évoqués, l'enregistrement de ces processus ainsi que l'activité impulsionnelle des neurones en contact direct avec le cerveau. tissu - pour cela, des électrodes et une technologie implantées sont utilisées par tomographie par émission de positons.

Les travaux de l'académicien N.P. Bekhtereva dans ce domaine ont été largement couverts par la presse scientifique et de vulgarisation scientifique. Elle a commencé une étude systématique des processus mentaux dans le cerveau, même lorsque la plupart des scientifiques les considéraient comme pratiquement inconnaissables, une question d'un avenir lointain. Comme il est bon que, du moins en science, la vérité ne dépende pas de la position de la majorité. Beaucoup de ceux qui niaient la possibilité de telles recherches la considèrent désormais comme une priorité.

Dans le cadre de cet article, nous ne pouvons citer que les résultats les plus intéressants, par exemple le détecteur d'erreurs. Chacun de nous a rencontré son œuvre. Imaginez que vous avez quitté la maison et que déjà dans la rue, un sentiment étrange commence à vous tourmenter : quelque chose ne va pas. Vous revenez, c'est vrai, vous avez oublié d'éteindre la lumière dans la salle de bain. Autrement dit, vous avez oublié d’effectuer l’action habituelle et stéréotypée consistant à appuyer sur l’interrupteur, et cette omission a automatiquement activé le mécanisme de contrôle dans le cerveau. Ce mécanisme a été découvert au milieu des années soixante par N.P. Bekhtereva et ses collègues. Bien que les résultats aient été publiés dans des revues scientifiques, notamment étrangères, ils sont désormais « redécouverts » en Occident par des gens qui connaissent les travaux de nos scientifiques, mais n'hésitent pas à leur emprunter directement. La disparition d’une grande puissance a également conduit à davantage de cas de plagiat direct dans le domaine scientifique.

La détection des erreurs peut également devenir une maladie lorsque ce mécanisme fonctionne plus que nécessaire et qu'une personne pense toujours qu'elle a oublié quelque chose.

De manière générale, le processus de déclenchement des émotions au niveau cérébral nous est désormais clair. Pourquoi une personne y fait-elle face, tandis qu'une autre « coule » et ne peut pas sortir du cercle vicieux d'expériences similaires ? Il s'est avéré que chez une personne « stable », les modifications du métabolisme dans le cerveau, associées, par exemple, au chagrin, sont nécessairement compensées par des modifications du métabolisme dans d'autres structures dirigées dans l'autre sens. Chez une personne « instable », cette compensation est perturbée.

Qui est responsable de la grammaire ?

Un domaine de travail très important est ce qu'on appelle la microcartographie du cerveau. Nos recherches conjointes ont même découvert des mécanismes tels qu'un détecteur de l'exactitude grammaticale d'une phrase significative. Par exemple, « ruban bleu » et « ruban bleu ». Le sens est clair dans les deux cas. Mais il existe un groupe de neurones « petit mais fier » qui « surgit » lorsque la grammaire est brisée et en signale le cerveau. Pourquoi est-ce nécessaire ? Il est probable que la compréhension du discours passe souvent principalement par l’analyse de la grammaire (rappelez-vous le « buisson lumineux » de l’académicien Shcherba). S'il y a un problème avec la grammaire, un signal est reçu - une analyse supplémentaire doit être effectuée.

On a découvert des microrégions du cerveau chargées de compter et de distinguer les mots concrets des mots abstraits. Des différences dans le fonctionnement des neurones se manifestent lors de la perception d'un mot dans la langue maternelle (cup), d'un quasi-mot dans la langue maternelle (chokhna) et d'un mot étranger (waht - time en azerbaïdjanais).

Les neurones du cortex et des structures cérébrales profondes sont impliqués dans cette activité de différentes manières. Dans les structures profondes, on observe généralement une augmentation de la fréquence des décharges électriques, peu « liée » à une zone spécifique. Ces neurones semblent résoudre n’importe quel problème pour le monde entier. Une image complètement différente dans le cortex cérébral. Un neurone semble dire : « Allez les gars, taisez-vous, c'est mon affaire et je le ferai moi-même. » Et en effet, dans tous les neurones, à l'exception de quelques-uns, la fréquence de déclenchement diminue, tandis que chez les « élus », elle augmente.

Grâce à la technique de tomographie par émission de positons (ou TEP en abrégé), il est devenu possible d'étudier simultanément en détail toutes les zones du cerveau responsables de fonctions « humaines » complexes. L'essence de la méthode est qu'une petite quantité d'un isotope est introduite dans une substance qui participe aux transformations chimiques à l'intérieur des cellules cérébrales, puis nous observons comment la distribution de cette substance change dans la zone du cerveau qui l'intéresse. nous. Si le flux de glucose radiomarqué vers cette zone augmente, cela signifie que le métabolisme a augmenté, ce qui indique une augmentation du travail des cellules nerveuses dans cette zone du cerveau.

Imaginez maintenant qu'une personne effectue une tâche complexe qui nécessite qu'elle connaisse les règles d'orthographe ou de pensée logique. Dans le même temps, ses cellules nerveuses travaillent plus activement dans la zone du cerveau « responsable » de ces compétences. L’augmentation de la fonction des cellules nerveuses peut être détectée à l’aide de la TEP sous la forme d’une augmentation du flux sanguin dans la zone activée. Ainsi, il a été possible de déterminer quelles zones du cerveau sont « responsables » de la syntaxe, de l'orthographe, du sens de la parole et de la résolution d'autres problèmes. Par exemple, il existe des zones connues qui sont activées lorsque des mots sont présentés, qu'ils doivent être lus ou non. Il existe également des zones qui s'activent pour « ne rien faire », lorsque, par exemple, une personne écoute une histoire mais ne l'entend pas, suivant autre chose.

Qu’est-ce que l’attention ?

Il est tout aussi important de comprendre comment l’attention « fonctionne » chez une personne. Mon laboratoire et celui de Yu. D. Kropotov s'occupent de ce problème dans notre institut. La recherche est menée conjointement avec une équipe de scientifiques dirigée par le professeur finlandais R. Naatanen, qui a découvert le soi-disant mécanisme de l'attention involontaire. Pour comprendre de quoi nous parlons, imaginez la situation : un chasseur se faufile dans la forêt à la poursuite de sa proie. Mais lui-même est la proie d'un animal prédateur, qu'il ne remarque pas, car il est déterminé uniquement à rechercher un cerf ou un lièvre. Et soudain, un crépitement aléatoire dans les buissons, peut-être peu perceptible sur fond de gazouillis d'oiseaux et du bruit du ruisseau, détourne instantanément son attention et donne le signal : « Le danger est proche. Le mécanisme de l'attention involontaire s'est formé chez l'homme dans l'Antiquité comme mécanisme de sécurité, mais il fonctionne encore aujourd'hui : par exemple, un conducteur conduit une voiture, écoute la radio, entend les cris des enfants qui jouent dans la rue, perçoit tout les bruits du monde environnant, son attention est distraite, et tout à coup un moteur silencieux fait instantanément basculer son attention sur la voiture - il se rend compte que quelque chose ne va pas avec le moteur (d'ailleurs, ce phénomène est similaire à un détecteur d'erreur).

Ce commutateur d’attention fonctionne pour chaque personne. Nous avons découvert des zones qui s'activent sur le PET lorsque ce mécanisme fonctionne, et Yu. D. Kropotov l'a étudié grâce à la méthode des électrodes implantées. Parfois, dans les travaux scientifiques les plus complexes, il y a des épisodes amusants. Ce fut le cas lorsque nous nous sommes empressés de terminer ce travail avant un colloque très important et prestigieux. Yu. D. Kropotov et moi sommes allés au symposium pour faire des rapports, et seulement là, avec surprise et « un sentiment de profonde satisfaction », nous avons découvert de manière inattendue que l'activation des neurones se produit dans les mêmes zones. Oui, parfois deux personnes assises l’une à côté de l’autre doivent se rendre dans un autre pays pour discuter.

Si les mécanismes d'attention involontaire sont perturbés, on peut alors parler de maladie. Le laboratoire de Kropotov étudie les enfants atteints du trouble dit d'hyperactivité avec déficit de l'attention. Ce sont des enfants difficiles, souvent des garçons, qui n'arrivent pas à se concentrer en classe, ils sont souvent grondés à la maison et à l'école, mais en fait ils ont besoin d'être soignés car certains mécanismes du fonctionnement cérébral sont perturbés. Jusqu'à récemment, ce phénomène n'était pas considéré comme une maladie et les méthodes « énergiques » étaient considérées comme la meilleure méthode pour le combattre. Nous pouvons désormais non seulement identifier cette maladie, mais également proposer des méthodes de traitement aux enfants souffrant de troubles déficitaires de l’attention.

Cependant, j'aimerais contrarier certains jeunes lecteurs. Toutes les farces ne sont pas associées à cette maladie, et puis… les méthodes « énergiques » sont justifiées.

En plus de l’attention involontaire, il existe également une attention sélective. C'est ce qu'on appelle « l'attention lors d'une réception », lorsque tout le monde autour de vous parle en même temps et que vous ne faites que suivre votre interlocuteur, sans prêter attention aux bavardages inintéressants de votre voisin de droite. Au cours de l'expérience, on raconte au sujet des histoires : une dans une oreille, une autre dans l'autre. Nous surveillons la réaction à l'histoire, tantôt dans l'oreille droite, tantôt dans l'oreille gauche, et voyons sur l'écran comment l'activation des zones cérébrales change radicalement. Dans le même temps, l'activation des cellules nerveuses de l'oreille droite est bien moindre, car la plupart des gens prennent le combiné téléphonique dans leur main droite et l'appliquent à leur oreille droite. Il leur est plus facile de suivre l'histoire avec l'oreille droite, ils ont moins besoin de forcer, le cerveau est moins excité.

Les secrets du cerveau attendent toujours dans les coulisses

On oublie souvent l’évidence : une personne n’est pas seulement un cerveau, mais aussi un corps. Il est impossible de comprendre le fonctionnement du cerveau sans considérer la richesse de l’interaction des systèmes cérébraux avec les différents systèmes du corps. Parfois, cela est évident - par exemple, la libération d'adrénaline dans le sang oblige le cerveau à passer à un nouveau mode de fonctionnement. Un esprit sain dans un corps sain repose sur l’interaction entre le corps et le cerveau. Cependant, tout n’est pas clair ici. L'étude de cette interaction attend toujours ses chercheurs.

Aujourd’hui, nous pouvons dire que nous avons une bonne idée du fonctionnement d’une cellule nerveuse. De nombreuses taches blanches ont disparu et les zones responsables des fonctions mentales ont été identifiées sur la carte cérébrale. Mais entre la cellule et la région du cerveau, il existe un autre niveau très important : un ensemble de cellules nerveuses, un ensemble de neurones. Il y a encore beaucoup d’incertitude ici. Avec l'aide de la TEP, nous pouvons retracer quelles zones du cerveau sont « activées » lors de l'exécution de certaines tâches, mais ce qui se passe à l'intérieur de ces zones, quels signaux les cellules nerveuses s'envoient, dans quel ordre, comment elles interagissent les unes avec les autres. - on va en parler pour l'instant on sait peu de choses. Bien qu'il y ait quelques progrès dans cette direction.

Auparavant, on croyait que le cerveau était divisé en zones clairement délimitées, chacune étant « responsable » de sa propre fonction : c'est la zone de flexion du petit doigt, et c'est la zone d'amour des parents. Ces conclusions reposaient sur des observations simples : si une zone donnée est endommagée, alors sa fonction est altérée. Au fil du temps, il est devenu clair que tout est plus compliqué : les neurones de différentes zones interagissent les uns avec les autres de manière très complexe, et il est impossible d'effectuer partout une « liaison » claire d'une fonction à une zone du cerveau en termes d'assurance. fonctions supérieures. Nous pouvons seulement dire que ce domaine est lié à la parole, à la mémoire et aux émotions. Mais il n'est pas encore possible de dire que cet ensemble neuronal du cerveau (pas un morceau, mais un réseau étendu) et que celui-là seul est responsable de la perception des lettres, et que celui-ci est responsable de la perception des mots et phrases. C'est une tâche pour l'avenir.

Le travail du cerveau pour assurer des types d'activité mentale plus élevés est similaire à l'éclair d'un feu d'artifice : au début, nous voyons beaucoup de lumières, puis elles commencent à s'éteindre et à se rallumer en se faisant un clin d'œil, certaines pièces restent sombres. , d'autres clignotent. De plus, un signal d'excitation est envoyé à une certaine zone du cerveau, mais l'activité des cellules nerveuses à l'intérieur est soumise à ses propres rythmes particuliers, sa propre hiérarchie. En raison de ces caractéristiques, la destruction de certaines cellules nerveuses peut constituer une perte irréparable pour le cerveau, tandis que d'autres pourraient bien remplacer les neurones voisins « réappris ». Chaque neurone ne peut être considéré que dans l’ensemble de l’amas de cellules nerveuses. À mon avis, la tâche principale est désormais de déchiffrer le code nerveux, c'est-à-dire de comprendre comment sont exactement assurées les fonctions supérieures du cerveau. Très probablement, cela peut être réalisé en étudiant l'interaction des éléments du cerveau, en comprenant comment les neurones individuels sont combinés en une structure, et la structure en un système et dans l'ensemble du cerveau. C’est la tâche principale du siècle prochain. Même s'il reste encore quelque chose pour le vingtième.

Dictionnaire

Aphasie- troubles de la parole résultant de lésions des zones de parole du cerveau ou des voies nerveuses qui y mènent.

Magnétoencéphalographie- enregistrement d'un champ magnétique excité par des sources électriques dans le cerveau.

Imagerie par résonance magnétique- étude tomographique du cerveau basée sur le phénomène de résonance magnétique nucléaire.

Tomographie par émission de positrons- un moyen très efficace de surveiller des concentrations extrêmement faibles de radionucléides à vie ultra-courte qui marquent des composés physiologiquement importants dans le cerveau. Utilisé pour étudier le métabolisme impliqué dans les fonctions cérébrales.

L’humanité a commencé à explorer le cerveau et à réfléchir à son objectif bien avant l’avènement de la science sous sa forme moderne. Des découvertes archéologiques indiquent qu'entre 3 000 et 2 000 avant JC, les gens pratiquaient déjà activement la craniotomie, apparemment pour prévenir les maux de tête, l'épilepsie et les troubles mentaux. Les anciens médecins et anatomistes grecs Hérophile et Érasistrate appelaient non seulement le cerveau le centre du système nerveux, mais croyaient également que l'intelligence « émerge » dans le cervelet. Au Moyen Âge, le chirurgien italien Mondino de Luzzi proposait que le cerveau soit constitué de trois sections - ou « vésicules » : celle de devant est responsable des sentiments, celle du milieu est de l'imagination et celle de derrière stocke les souvenirs.

Ce ne sont pas seulement les scientifiques qui ont contribué à ce processus. En 1848, le constructeur américain Phineas Gage, alors qu'il travaillait sur un chemin de fer, fut terriblement blessé : une épingle métallique pénétra dans son crâne sous son orbite et ressortit au bord des os frontaux et pariétaux. Cependant, l’homme a vécu dans une relative sécurité pendant plus de dix ans. Certes, des connaissances ont affirmé qu'à la suite de l'incident, il avait changé - par exemple, il semblait devenir plus colérique. Et bien qu’il y ait de nombreux angles morts dans cette histoire, elle a à un moment donné déclenché une discussion animée sur les fonctions des différentes zones du cerveau.

De nos jours, l’étude du cerveau relève non pas d’une, mais de plusieurs branches scientifiques. La neurobiologie traite des questions liées au fonctionnement des récepteurs. Neurophysiologie - caractéristiques de l'évolution des processus physiologiques dans le cerveau. Psychophysiologie - la relation entre le cerveau et le psychisme. Neuropharmacologie - l'effet des médicaments sur le système nerveux, y compris le cerveau. Il existe même une direction relativement jeune : la neuroéconomie : elle étudie les processus de choix et de prise de décision. Les neurosciences cognitives plus fondamentales se concentrent sur l'étude de différents types de perception, de processus mentaux complexes et de phénomènes associés liés à la parole, à l'écoute de musique, au visionnage de films, etc.

Pourquoi cela est-il fait ?

Il est logique de supposer que tout organe du corps humain est étudié principalement afin d'apprendre à le traiter efficacement si nécessaire. Mais le cerveau est un système trop complexe et intéressant pour se limiter à une approche utilitaire. Il existe des centaines de laboratoires universitaires à travers le monde qui étudient des aspects complètement différents de l’activité cérébrale. Certains se concentrent sur des types spécifiques de troubles mentaux, par exemple la schizophrénie. D'autres dorment. D’autres encore sont basés sur les émotions. D'autres encore veulent savoir ce qui arrive au cerveau lorsqu'une personne est stressée ou boit de l'alcool : c'est également ce que fait le laboratoire de psychophysiologie de l'Institut de psychologie de l'Académie des sciences de Russie.

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Le résultat de telles recherches n’est pas toujours une méthode permettant de résoudre un problème spécifique lié à l’activité cérébrale. Les neuroscientifiques obtiennent souvent des informations qui nous aident principalement à mieux comprendre les spécificités des relations entre les personnes et à découvrir, par exemple, selon quels critères nous classons les autres comme « nous » et « étranger ». Que faire ensuite de ces connaissances, comment les appliquer dans la pratique est une bonne question.

D'un autre côté, des expériences avec le cerveau humain « standard » et des stimuli naturalistes donnent aux scientifiques l'occasion de comprendre pourquoi le cerveau de quelqu'un fonctionne différemment. À l'Université finlandaise Aalto, des expériences sont menées avec la participation de personnes Asperger. En règle générale, cette caractéristique du développement affecte grandement les fonctions émotionnelles et la capacité d'interaction sociale. Des expériences montrent que lorsqu'une personne « ordinaire » regarde d'autres personnes communiquer, il existe un niveau élevé de synchronisation dans les zones sensorielles du cerveau, dans les zones impliquées dans le traitement de l'information sociale et dans les processus de formation des émotions. Mais chez une personne Asperger, cette synchronisation est beaucoup moins prononcée. Les scientifiques espèrent un jour trouver comment aider ceux qui, au départ, ont plus de mal à s’adapter à la société.

Il existe des laboratoires qui mènent à la fois de la recherche appliquée et fondamentale. En 2012, des scientifiques de l’Université hébraïque de Jérusalem ont créé un appareil permettant aux aveugles de « voir » grâce à l’audition. Il se composait de lunettes et d'une petite caméra qui enregistraient des informations visuelles, et un programme spécial les convertissait en signaux sonores. Ainsi, une personne privée de vision pourrait reconnaître des objets ménagers à proximité, d'autres personnes et même de grosses lettres. Dans le même temps, les développeurs de l'appareil ont découvert que dans le cerveau d'une personne qui apprend à « voir » à l'aide de l'audition, les mêmes flux sont activés que chez quelqu'un qui voit de manière traditionnelle - avec les yeux. Ainsi, le monde scientifique est confronté à un problème fondamental et d'une importance fondamentale : le cortex visuel du cerveau est-il réellement responsable de la vision au sens habituel du terme ? Et qu’est-ce que la vision, de toute façon ?

On suppose également que l’un des résultats d’une étude scrupuleuse et approfondie du cerveau sera la possibilité de créer une intelligence artificielle. En 2005, le célèbre projet Blue Brain, valant plusieurs milliards de dollars, a été lancé, dont l'objectif était de créer un modèle informatique du cerveau humain et de simuler la conscience. Jusqu’à présent, les choses sont toujours là, mais de nombreux représentants du monde scientifique sont plutôt sceptiques – ne serait-ce que parce que nous ne savons pas exactement ce qu’est la conscience. Il existe également des limites techniques : pour simuler le cerveau d'un chat au niveau le plus élémentaire, il fallait l'un des plus grands superordinateurs au monde. Le cerveau humain est bien entendu beaucoup plus complexe.

Méthodes et expériences

Les méthodes actuelles de recherche sur le cerveau peuvent être classées selon deux critères. Le premier est la fréquence de collecte des informations : elle varie de quelques millisecondes à plusieurs secondes. La seconde est la résolution spatiale : la quantité de détails que nous pouvons voir dans le cerveau lui-même. Ainsi, l’électroencéphalographie est capable de collecter des données à très haute fréquence. Mais l'IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle) permet de couvrir des millimètres carrés du cerveau, et c'est beaucoup, puisqu'il y a environ 100 000 neurones dans un millimètre carré.

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Il existe également l'encéphalographie magnétique, la tomographie par émission de positons, la stimulation magnétique transcrânienne. Les méthodes sont généralement améliorées vers un caractère non invasif : nous voulons en apprendre le plus possible sur le cerveau d'une personne vivante avec un minimum de conséquences sur sa santé et son état psychologique. De plus, c’est avec l’avènement de l’IRMf que les scientifiques ont commencé à étudier littéralement tous les aspects de l’activité cérébrale. Nous pouvons prendre presque n’importe quel type de comportement et être sûrs qu’il y aura certainement un laboratoire dans le monde qui l’étudiera par IRMf.

Vous pouvez comprendre comment les scientifiques procèdent à cela en utilisant l’exemple d’une expérience très basique. Disons que nous voulons savoir si l'activité cérébrale d'une personne diffère selon qu'elle regarde le visage des autres et lorsqu'elle regarde les maisons. Une variété d’images sont sélectionnées, représentant une grande variété de maisons et une variété de visages. Ils sont mélangés et leur ordre est aléatoire. Il faut qu'il n'y ait pas de schémas dans la séquence : si, par exemple, après trois maisons un visage apparaît toujours, la question se posera sur la fiabilité des résultats de l'expérience.

Avant de placer le sujet dans le scanner IRMf, il doit être retiré de tous les bijoux métalliques et averti de ne pas mettre ses mains dans une bague. Pendant le balayage, un changement rapide du champ magnétique se produit, ce qui, selon les lois de la physique, induit un courant électrique en boucle fermée. Les sensations ne sont pas mortellement désagréables, mais ceux qui ont essayé ne veulent généralement pas les répéter. Pendant trente à quarante minutes, une personne s'allonge dans le scanner et regarde des images de maisons et de visages apparaissant à l'écran. Il est important qu'il ne s'endorme pas pendant le processus : vivre de telles expériences est souvent assez ennuyeux. Mais ils offrent une récompense, par exemple quelques billets de cinéma gratuits.

C'est ici que se termine la partie plus ou moins intéressante et commence la partie difficile et ingrate : le scientifique devra traiter les informations reçues à l'aide de diverses méthodes statistiques afin que le résultat puisse être compilé dans un article et publié dans une revue scientifique. Le principal problème ici est qu'il existe des dizaines de milliers de façons de combiner différentes étapes de transformation des données, il n'est donc pas si difficile d'obtenir un résultat faussement positif.

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En 2009, une expérience a été menée à San Francisco et est devenue plus tard légendaire. Les scientifiques ont placé des saumons atlantiques morts dans un scanner IRMf et lui ont montré des photographies de personnes dans diverses situations sociales. Lorsque les données ont été calculées, il s'est avéré que le cerveau du saumon ne réagissait pas seulement aux stimuli : le poisson éprouvait des émotions. Bien sûr, les saumons morts ne sont pas réellement capables d'empathie, mais en raison de la marge d'erreur - ou ce qu'on appelle le bruit statistique - qui apparaît lors de l'analyse des données collectées par IRMf, nous pouvons obtenir un effet significatif. Qui cherche trouvera toujours.

Jusqu'à récemment, le problème était aggravé par le fait que les revues occidentales acceptaient des articles décrivant principalement uniquement les résultats positifs des expériences. Si l'hypothèse du laboratoire n'a pas été confirmée, les données obtenues ont été pour l'essentiel jetées à la poubelle. Imaginez maintenant : une centaine de laboratoires ont réalisé la même expérience. D'un point de vue purement statistique, cinq d'entre eux pourraient bien avoir des résultats positifs. Un article rédigé par des représentants d'un tel laboratoire sera publié, même si les 95 expériences restantes ont montré un résultat négatif. Pour lutter contre de telles distorsions, une option importante est désormais apparue : désormais une étude peut être réenregistrée avec une garantie de publication quel que soit le résultat - l'essentiel est que tout se déroule strictement comme prévu.

La spécificité du travail d’un scientifique est qu’il doit savoir beaucoup de choses, ne serait-ce que dans son domaine. Cependant, plus vous en savez, plus vous doutez. Et plus la probabilité que, tôt ou tard, vous rencontriez quelque chose qui contredit fondamentalement vos croyances est élevée. Par conséquent, lorsqu’ils communiquent avec les médias, les scientifiques n’utilisent presque jamais le mot « sans ambiguïté ». Au lieu de cela, ils disent : « très probablement », « probablement », « nous pouvons deviner ».

Pour les journalistes et les lecteurs, de telles formulations ne semblent pas très tentantes, c'est un euphémisme. La psyché humaine est conçue de telle manière qu’il veut savoir exactement de quoi est fait son corps, y compris son cerveau. Les probabilités, soit ne l'intéressent pas, soit l'angoissent. De plus, de nombreuses personnes ne lisent généralement pas les informations au-delà des gros titres. En conséquence, les informations sur les recherches scientifiques les plus récentes nous parviennent souvent sous une forme déformée, en partie parce que les médias veulent attirer davantage de vues, mais craignent d'effrayer le public avec des formulations trop vagues.

En 2007, une vague d'informations a déferlé sur les médias russes concernant des scientifiques de l'University College de Londres qui ont découvert que l'alcool améliorait les fonctions cérébrales. Après un examen plus approfondi, il s'est avéré que, puisque l'alcool améliore le flux sanguin vers le cerveau, ce qui, à son tour, est corrélé à une amélioration des capacités mentales, il peut y avoir un effet positif, mais les conséquences négatives d'une consommation excessive d'alcool l'emportent clairement.

Il y a quelques années à peine, la presse occidentale faisait largement état du projet No More Woof, dont les créateurs proposaient d'utiliser un outil basé sur l'électroencéphalographie pour lire les pensées des chiens et les « traduire » en langage humain. Mais premièrement, l’EEG est loin d’être la méthode de collecte de données la plus précise. Deuxièmement, comment pouvons-nous savoir comment les pensées des chiens doivent être transmises à travers le discours anglais ? Troisièmement, aucune étude ne prouverait que tous les animaux, y compris les humains et les chiens, parlent différents dialectes de la même langue mondiale. Mais les médias scandaient : hourra, on va enfin apprendre à comprendre nos Balls and Bobbies !

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Premièrement, ne soyez pas paresseux pour lire non seulement le titre, mais l'intégralité du texte.

Deuxièmement, méfiez-vous des déclarations catégoriques. Disons que si le matériel dit que les scientifiques ont trouvé une « zone d'amour » dans le cerveau, gardez à l'esprit que l'une des tendances modernes est d'étudier le cerveau non pas comme un constructeur composé d'éléments complètement autonomes, mais comme un réseau complexe. . Et « l’amour » est un concept trop ambigu pour en tirer une sorte de définition universelle.

Troisième, faites attention à la source. Les journalistes établissent souvent un lien non pas vers l'article original d'une revue scientifique, mais vers une publication sur un autre portail d'information Internet ou même sur un blog. Pour un esprit curieux, une telle référence doit paraître peu convaincante.

Quatrième, posez à Internet la question : « Qui sont tous ces gens ? Sous le label « scientifiques », peuvent apparaître dans les médias aussi bien les véritables employés de laboratoires renommés que les amateurs passionnés qui collectent des fonds pour leur découverte « révolutionnaire » via des plateformes de financement participatif.

Cinquièmement, trouvez l'original. À partir du résumé (un bref résumé de l'essence de l'article), il est souvent clair ce que les scientifiques ont prouvé exactement et par quelles méthodes. Oui, l’abonnement à de nombreux magazines est payant. Mais il existe des sites PubMed et Google Scholar qui permettent de rechercher dans les textes de publications scientifiques.

Contrairement aux stéréotypes, la science ne peut garantir quoi que ce soit à 100 %. Il ne peut pas séparer la vérité de tout le reste par une ligne épaisse et indélébile. Mais elle peut se rapprocher le plus possible de la vérité grâce à de nombreuses expériences répétées menées dans différentes parties du globe, dont les résultats convergeront progressivement en un point. Environ. Avec une certaine probabilité.

La psychologie est l’une des sciences les plus anciennes du système moderne de connaissances scientifiques. Elle est née de la conscience qu’a l’homme de lui-même. Le nom même de cette science - psychologie (psyché - âme, logos - enseignement) indique que son objectif principal est la connaissance de son âme et de ses manifestations - volonté, perception, attention, mémoire, etc. La neurophysiologie, une branche particulière de la physiologie qui étudie l'activité du système nerveux, est apparue beaucoup plus tard. Presque jusqu’à la seconde moitié du XIXe siècle, la neurophysiologie s’est développée comme une science expérimentale basée sur l’étude des animaux. En effet, les manifestations « inférieures » (de base) du système nerveux sont les mêmes chez les animaux et chez les humains. Ces fonctions du système nerveux comprennent la conduction de l'excitation le long d'une fibre nerveuse, la transition de l'excitation d'une cellule nerveuse à une autre (par exemple, nerf, muscle, glandulaire), des réflexes simples (par exemple, flexion ou extension d'un membre) , la perception de lumière, de son, de toucher et d'autres irritants relativement simples et bien d'autres. Ce n'est qu'à la fin du XIXe siècle que les scientifiques ont commencé à étudier certaines des fonctions complexes de la respiration, qui maintiennent une composition constante du sang, des fluides tissulaires et de quelques autres éléments du corps. Dans toutes ces études, les scientifiques n'ont pas trouvé de différences significatives dans le fonctionnement du système nerveux, ni dans son ensemble ni dans ses parties, chez l'homme et chez l'animal, même très primitif. Par exemple, aux débuts de la physiologie expérimentale moderne, la grenouille était un sujet de prédilection. Ce n'est qu'avec la découverte de nouvelles méthodes de recherche (principalement les manifestations électriques de l'activité du système nerveux) qu'une nouvelle étape a commencé dans l'étude des fonctions cérébrales, lorsqu'il est devenu possible d'étudier ces fonctions sans détruire le cerveau, sans interférer avec son fonctionnement, et en même temps étudier les manifestations les plus élevées de ses activités - perception des signaux, fonctions de la mémoire, de la conscience et bien d'autres.

Comme nous l'avons déjà indiqué, la psychologie en tant que science est beaucoup plus ancienne que la physiologie et, pendant de nombreux siècles, les psychologues ont fait leurs recherches sans connaître la physiologie. Bien entendu, cela est principalement dû au fait que les connaissances que possédait la physiologie il y a 50 à 100 ans ne concernaient que les processus de fonctionnement des organes de notre corps (reins, cœur, estomac, etc.), mais pas le cerveau. Les idées des scientifiques anciens sur le fonctionnement du cerveau se limitaient uniquement à des observations externes : ils croyaient qu'il y avait trois ventricules dans le cerveau, et les médecins anciens « plaçaient » l'une des fonctions mentales dans chacun d'eux (Fig. 1).

Un tournant dans la compréhension des fonctions du cerveau s’est produit au XVIIIe siècle, lorsque des mécanismes d’horlogerie très complexes ont commencé à être fabriqués. Par exemple, les boîtes à musique jouaient de la musique, les poupées dansaient et jouaient des instruments de musique. Tout cela a conduit les scientifiques à l’idée que notre cerveau est en quelque sorte très similaire à un tel mécanisme. Ce n'est qu'au XIXe siècle qu'il a finalement été établi que les fonctions du cerveau s'effectuent selon le principe réflexe. Cependant, les premières idées sur le principe réflexe du système nerveux humain ont été formulées au XVIIIe siècle par le philosophe et mathématicien René Descartes. Il croyait que les nerfs étaient des tubes creux par lesquels les esprits animaux étaient transmis du cerveau, siège de l'âme, aux muscles. En figue. 2 montre que le garçon s'est brûlé la jambe et que ce stimulus a déclenché toute la chaîne de réactions : d'abord, « l'esprit animal » est dirigé vers le cerveau, réfléchi par celui-ci et le long des nerfs (tubes) correspondants est dirigé vers les muscles, gonflant eux. Ici, vous pouvez facilement voir une analogie simple avec les machines hydrauliques, qui, à l'époque de R. Descartes, constituaient le summum de la réussite technique. Faire une analogie entre l’action de mécanismes artificiels et l’activité du cerveau est une technique privilégiée pour décrire les fonctions cérébrales. Par exemple, notre grand compatriote I.P. Pavlov a comparé la fonction du cortex cérébral à un central téléphonique où une jeune opératrice téléphonique connecte les abonnés entre eux. De nos jours, le cerveau et ses activités sont le plus souvent comparés à un ordinateur puissant. Cependant, toute analogie est très conditionnelle. Il ne fait aucun doute que le cerveau effectue une énorme quantité de calculs, mais le principe de son fonctionnement est différent de celui de l’ordinateur. Mais revenons à la question : pourquoi un psychologue a-t-il besoin de connaître la physiologie du cerveau ?

Rappelons l'idée de réflexe, exprimée dès le XVIIIe siècle par R. Descartes. En fait, le noyau de cette idée était la reconnaissance du fait que les réactions des organismes vivants sont provoquées par des stimuli externes dus à l’activité du cerveau, et non « par la volonté de Dieu ». En Russie, cette idée a été accueillie avec enthousiasme par la communauté scientifique et littéraire. Le point culminant en fut la publication du célèbre ouvrage d'Ivan Mikhaïlovitch Sechenov « Les réflexes du cerveau » (1863), qui a profondément marqué la culture mondiale. La preuve en est qu'en 1965, à l'occasion du centenaire de la publication de ce livre, une conférence internationale s'est tenue à Moscou sous le patronage de l'UNESCO, à laquelle ont participé de nombreux neurophysiologistes parmi les plus éminents du monde. I.M. Sechenov a été le premier à prouver de manière complète et convaincante que l'activité mentale humaine devrait devenir un objet d'étude par les physiologistes.

I. P. Pavlov a développé cette idée sous la forme de « la doctrine de la physiologie des réflexes conditionnés ».

On lui attribue la création d'une méthode de recherche expérimentale sur « l'étage le plus élevé » du cortex cérébral - les hémisphères cérébraux. Cette méthode est appelée « méthode du réflexe conditionné ». Il a établi un modèle fondamental : présenter à un animal (I.P. Pavlov a mené des recherches sur les chiens, mais cela est également vrai pour les humains) de deux stimuli - d'abord un stimuli conditionnel (par exemple, le son d'un buzzer), puis un inconditionnel ( par exemple, donner des morceaux de viande à un chien). Après un certain nombre de combinaisons, cela conduit au fait que lorsque seul le son d'un buzzer (signal conditionné) est appliqué, le chien développe une réaction alimentaire (la salive est libérée, le chien lèche, gémit, regarde vers la gamelle), c'est à dire. un réflexe conditionné par la nourriture s'est formé (Fig. 3). En fait, cette technique d'entraînement est connue depuis longtemps, mais I.P. Pavlov en a fait un outil puissant pour la recherche scientifique sur les fonctions cérébrales.

Les études physiologiques combinées à l'étude de l'anatomie et de la morphologie du cerveau ont conduit à une conclusion sans équivoque : c'est le cerveau qui est l'instrument de notre conscience, de notre pensée, de notre perception, de notre mémoire et d'autres fonctions mentales.

La principale difficulté de l’étude réside dans le fait que les fonctions mentales sont extrêmement complexes. Les psychologues étudient ces fonctions en utilisant leurs propres méthodes (par exemple, à l’aide de tests spéciaux, ils étudient la stabilité émotionnelle d’une personne, son niveau de développement mental et d’autres propriétés mentales). Les caractéristiques du psychisme sont étudiées par un psychologue sans être « liées » aux structures cérébrales, c'est-à-dire le psychologue s'intéresse aux questions organisations la fonction mentale elle-même, mais pas celle-là Comment ils travaillent parties individuelles du cerveau lors de l’exécution de cette fonction. Ce n'est que relativement récemment, il y a plusieurs décennies, que les capacités techniques sont apparues pour étudier à l'aide de méthodes physiologiques (enregistrement de l'activité bioélectrique du cerveau, étude de la répartition du flux sanguin, etc., voir ci-dessous pour plus de détails) certaines caractéristiques des fonctions mentales - perception , attention, mémoire, conscience, etc. La combinaison de nouvelles approches de l'étude du cerveau humain, la sphère d'intérêt scientifique des physiologistes dans le domaine de la psychologie, a conduit à l'émergence d'une nouvelle science dans la zone frontalière de ces sciences - psychophysiologie. Cela a conduit à l’interpénétration de deux domaines de connaissances : la psychologie et la physiologie. Par conséquent, un physiologiste qui étudie les fonctions du cerveau humain a besoin de connaissances en psychologie et de l'application de ces connaissances dans son travail pratique. Mais un psychologue ne peut se passer d'enregistrer et d'étudier les processus cérébraux objectifs à l'aide d'électroencéphalogrammes, de potentiels évoqués, d'études tomographiques, etc. Quelles approches de l'étude de la physiologie du cerveau humain ont conduit les scientifiques à l'ensemble des connaissances modernes ?

Avancées actuelles dans la recherche sur le cerveau humain

En biologie, il existe un principe qui peut être formulé comme principe d’unité de structure et de fonction. Par exemple, la fonction du cœur (pousser le sang dans les vaisseaux de notre corps) est entièrement déterminée par la structure des ventricules du cœur, des valvules, etc. Le même principe s'applique au cerveau. C’est pourquoi les questions de morphologie et d’anatomie du cerveau ont toujours été considérées comme très importantes lors de l’étude de l’activité de cet organe complexe.

L'anatomie et la morphologie du cerveau sont une science ancienne. Les noms des structures cérébrales conservent les noms d'anciens anatomistes - Willisius, Silvius, Roland et bien d'autres. Le cerveau humain est constitué de hémisphères cérébraux– le centre le plus élevé de son activité mentale (voir Annexe 1). C'est la plus grande partie de notre cerveau. Diencéphale se compose de deux parties inégales : thalamus, qui est une sorte de distributeur (collecteur) de signaux envoyés aux zones du cortex, y compris les signaux provenant des organes de la vision, de l'audition, etc., et hypothalamus(situé sous le thalamus), qui « gère » les fonctions végétatives (assurant la vie « végétative » de notre corps) de notre corps. Grâce à l'hypothalamus, la croissance et la maturation (y compris la sexualité) de notre corps se produisent, la constance de l'environnement interne est maintenue, par exemple le maintien de la température corporelle, l'élimination des toxines du corps, la consommation de nourriture et d'eau et bien d'autres processus.

Enfin, la partie arrière du cerveau est occupée par le tronc cérébral, qui, à son tour, est constitué de plusieurs sections : le mésencéphale, le pont et la moelle allongée. Ces structures participent à la mise en œuvre des fonctions les plus complexes de l'organisme - maintien de la tension artérielle, respiration, réglage du regard, régulation du cycle veille-sommeil, dans la manifestation de réactions indicatives et bien d'autres. 10 paires de nerfs crâniens émergent du tronc cérébral, grâce à l'activité dont s'exercent de nombreuses fonctions : régulation des fonctions du cœur et de la respiration, activité des muscles du visage, perception des signaux du monde extérieur et de l'environnement interne . Tout le noyau du tronc cérébral est occupé par la formation réticulaire (maille). L'activité de cette structure détermine le cycle veille-sommeil ; la violation de son intégrité entraîne de graves troubles de la conscience, que les médecins appellent coma. Au-dessus du pont se trouve le cervelet, ou petit cerveau.

Cervelet chez l'homme (traduit littéralement, le cervelet est le petit cerveau) est constitué d'hémisphères et du vermis qui les relie. Les fonctions du cervelet sont diverses, ses dommages provoquent des troubles de la régulation des mouvements : une personne est incapable d'effectuer la séquence correcte de mouvements des différentes parties de son corps, lorsqu'elle marche, elle n'a pas le temps de déplacer le centre de gravité, sa démarche devient incertaine, il peut tomber à l'improviste. La partie la plus caudale (de la queue - queue, section postérieure) du SNC (système nerveux central) est la moelle épinière.

Moelle épinière La colonne vertébrale humaine se compose de plus de trois douzaines de segments et est enfermée dans la colonne vertébrale. Chaque segment correspond à peu près à une vertèbre. La fonction principale de la moelle épinière est de transmettre les signaux des parties sus-jacentes du système nerveux central aux parties du corps, ainsi que de diriger les signaux des parties correspondantes du corps vers les parties sus-jacentes du cerveau. La moelle épinière est également capable d’activités indépendantes assez complexes. Au niveau de la moelle épinière, des réflexes autonomes très complexes se produisent qui déterminent la miction, la défécation, la transpiration, les rougeurs de la peau et bien d'autres. Au niveau de segments individuels de la moelle épinière, des réflexes impliqués dans le contrôle des mouvements peuvent survenir, par exemple le genou, le tendon d'Achille, etc. La moelle épinière donne naissance au système nerveux autonome, dont l'activité est très importante pour protéger le corps contre les effets indésirables - froid, surchauffe, perte de sang, etc. P.

Les méthodes d'étude du cerveau humain sont constamment améliorées. Ainsi, les méthodes modernes de tomographie permettent de voir la structure du cerveau humain sans l'endommager. En figue. La figure 4 montre le principe d'une de ces études - par imagerie par résonance magnétique. Le cerveau est irradié par un champ électromagnétique utilisant un aimant spécial. Sous l'influence d'un champ magnétique, les dipôles des fluides cérébraux (par exemple les molécules d'eau) prennent leur direction. Après avoir supprimé le champ magnétique externe, les dipôles reviennent à leur état d'origine et un signal magnétique apparaît, qui est détecté par des capteurs spéciaux. Cet écho est ensuite traité à l'aide d'un ordinateur puissant et affiché sur un écran de contrôle à l'aide de techniques d'infographie. Étant donné que le champ magnétique externe créé par un aimant externe peut être rendu plat, un tel champ, comme une sorte de « couteau chirurgical », peut « couper » le cerveau en couches séparées. Sur l’écran du moniteur, les scientifiques observent une série de « tranches » successives du cerveau sans lui causer de dommages. Cette méthode permet d'étudier par exemple les tumeurs malignes du cerveau (Fig. 5).

A une résolution encore plus élevée méthode de tomographie par émission de positons(TAPOTER). L'étude repose sur l'introduction d'un isotope à courte durée de vie émetteur de positons dans la circulation sanguine cérébrale. Les données sur la répartition de la radioactivité dans le cerveau sont collectées par un ordinateur sur une durée d'analyse spécifique, puis reconstruites en une image tridimensionnelle. La méthode permet d'observer des foyers d'excitation dans le cerveau, par exemple lors de la réflexion de mots individuels ou lors de leur prononciation à voix haute, ce qui indique ses capacités à haute résolution. Dans le même temps, de nombreux processus physiologiques dans le cerveau humain se produisent beaucoup plus rapidement que les capacités de la méthode tomographique. Dans la recherche scientifique, le facteur financier n'est pas négligeable, c'est-à-dire coût de la recherche. Malheureusement, les méthodes tomographiques sont très coûteuses : une étude du cerveau d'une personne malade peut coûter des centaines de dollars.

Les physiologistes disposent également de divers méthodes de recherche électrophysiologique. Ils sont également totalement inoffensifs pour le cerveau humain et permettent d'observer le déroulement des processus physiologiques allant de fractions de milliseconde (1 ms = 1/1000 s) à plusieurs heures. Si la tomographie est un produit de la pensée scientifique du XXe siècle, l'électrophysiologie a de profondes racines historiques.

Au XVIIIe siècle, le médecin italien Luigi Galvani remarqua que les cuisses de grenouilles préparées (on appelle aujourd'hui une telle préparation neuromusculaire) se contractaient au contact du métal. L’histoire nous a conservé une légende : la jeune et belle épouse de Galvani est tombée malade de phtisie. Selon les prescriptions médicales de l'époque, le patient avait besoin d'une alimentation accrue avec un bouillon à base de cuisses de grenouilles. À cette fin, le mari attentionné a préparé plusieurs de ces pattes et les a accrochées à une corde sur le balcon. Ils se balançaient dans le vent léger et touchaient parfois les balustrades en cuivre du balcon. Chacun de ces contacts entraînait une contraction de la patte. Galvani a rendu publique sa remarquable découverte, la qualifiant de bioélectricité. Nous connaissons également le nom de son remarquable adversaire et compatriote, le physicien A. Volta, qui a démontré que le courant naît à la frontière de deux métaux (par exemple le zinc et le cuivre) placés dans une solution saline. Ainsi, Volta a soutenu que la bioélectricité n’existe pas et, en tant que physicien, il en a fourni une simple preuve physique. Cependant, Galvani a prouvé qu'une cuisse de grenouille peut se contracter sans contact avec le métal. Il a imaginé une expérience qui est encore réalisée dans des ateliers de physiologie par des étudiants en médecine et en biologiste. L'expérience est la suivante. Si deux cuisses de grenouille préparées sont placées côte à côte, le muscle gastrocnémien d'une jambe est coupé avec un scalpel et un nerf d'une préparation neuromusculaire intacte est rapidement appliqué sur le site coupé avec une pince à épiler, puis le muscle gastrocnémien se contractera à ce moment. . Comme cela arrive souvent dans les conflits scientifiques, les deux scientifiques se sont avérés avoir raison : Volta a inventé un dispositif pour produire du courant électrique, initialement appelé colonne voltaïque, et aujourd'hui appelé cellule galvanique, mais le nom de Volta est resté dans la science comme le nom de l'unité de tension électrique - volt.

Laissons de côté une partie importante de l'histoire et tournons-nous vers le 19e siècle. À cette époque, les premiers instruments physiques (galvanomètres à cordes) étaient déjà apparus, permettant d'étudier les faibles potentiels électriques des objets biologiques. À Manchester (Angleterre), G. Cato fut le premier à placer des électrodes (fils métalliques) sur les lobes occipitaux du cerveau d'un chien et à enregistrer les fluctuations du potentiel électrique lorsque la lumière éclairait ses yeux. De telles fluctuations du potentiel électrique sont désormais appelées potentiels évoqués et est largement utilisé dans la recherche sur le cerveau humain. Cette découverte a glorifié le nom de Caton et a atteint notre époque, mais les contemporains du remarquable scientifique le vénéraient profondément en tant que maire de Manchester et non en tant que scientifique.

En Russie, des études similaires ont été menées par I.M. Sechenov : il fut le premier à enregistrer des oscillations bioélectriques à partir du bulbe rachidien d'une grenouille. Un autre de nos compatriotes, professeur à l'Université de Kazan I. Pravdich-Neminsky, a étudié les oscillations bioélectriques du cerveau d'un chien dans divers états de l'animal - au repos et lorsqu'il est excité. En fait, ce furent les premiers électroencéphalogrammes. Cependant, les recherches menées au début du XXe siècle par le chercheur suédois G. Berger ont reçu une reconnaissance mondiale. À l'aide d'instruments beaucoup plus avancés, il a enregistré les potentiels bioélectriques du cerveau humain, désormais appelés électroencéphalogramme. Dans ces études, le rythme de base des biocourants du cerveau humain a été enregistré pour la première fois - des oscillations sinusoïdales avec une fréquence de 8 à 12 Hz, appelées rythme alpha. Cela peut être considéré comme le début de l’ère moderne de la recherche sur la physiologie du cerveau humain (Fig. 6).

Les méthodes modernes d'électroencéphalographie clinique et expérimentale ont fait des progrès significatifs grâce à l'utilisation des ordinateurs. En règle générale, plusieurs dizaines d'électrodes en coupelle sont appliquées sur la surface du cuir chevelu lors d'un examen clinique d'un patient. Ces électrodes sont ensuite connectées à un amplificateur multicanal. Les amplificateurs modernes sont très sensibles et permettent d'enregistrer des oscillations électriques du cerveau avec une amplitude de quelques microvolts seulement (1 µV = 1/1000000 V). Ensuite, un ordinateur assez puissant traite l'EEG pour chaque canal. Un psychophysiologiste ou un médecin, selon que l'on examine le cerveau d'une personne saine ou d'un patient, s'intéresse à de nombreuses caractéristiques EEG qui reflètent certains aspects de l'activité cérébrale, par exemple les rythmes EEG (alpha, bêta, thêta, etc.) , caractérisant le niveau d'activité cérébrale. Un exemple est l’utilisation de cette méthode en anesthésiologie. Actuellement, dans toutes les cliniques chirurgicales du monde, lors d'opérations sous anesthésie, parallèlement à un électrocardiogramme, un EEG est également enregistré, dont les rythmes peuvent indiquer très précisément la profondeur de l'anesthésie et surveiller l'activité cérébrale. Ci-dessous, nous rencontrerons l'utilisation de la méthode EEG dans d'autres cas.

Approche neurobiologique de l'étude du système nerveux humain

Dans les études théoriques sur la physiologie du cerveau humain, l'étude du système nerveux central des animaux joue un rôle important. Ce domaine de connaissance s'appelle neurobiologie. Le fait est que le cerveau humain moderne est le produit de la longue évolution de la vie sur Terre. Au cours de cette évolution, qui a commencé sur Terre il y a environ 3 à 4 milliards d'années et qui se poursuit encore aujourd'hui, la nature a connu de nombreuses variantes concernant la structure du système nerveux central et de ses éléments. Par exemple, les neurones, leurs processus et les processus se produisant dans les neurones restent inchangés aussi bien chez les animaux primitifs (par exemple, les arthropodes, les poissons, les amphibiens, les reptiles, etc.) que chez les humains. Cela signifie que la nature s'est appuyée sur un exemple réussi de sa création et ne l'a pas modifié pendant des centaines de millions d'années. Cela s'est produit avec de nombreuses structures cérébrales. L'exception concerne les hémisphères cérébraux. Ils sont uniques au cerveau humain. Ainsi, un neuroscientifique, disposant d'un grand nombre d'objets de recherche, peut toujours étudier telle ou telle question de la physiologie du cerveau humain à l'aide d'objets plus simples, moins chers et plus accessibles. De tels objets peuvent être des animaux invertébrés. En figue. La figure 7 montre schématiquement l'un des objets classiques de la neurophysiologie moderne - le calmar céphalopode et la fibre nerveuse (appelée axone géant), sur lesquels ont été menées des études classiques sur la physiologie des membranes excitables.

Ces dernières années, des coupes intravitales du cerveau de rats et de cobayes nouveau-nés et même une culture de tissu nerveux cultivé en laboratoire ont été de plus en plus utilisées à ces fins. Quelles questions la neurobiologie peut-elle résoudre grâce à ses méthodes ? Tout d'abord, l'étude des mécanismes de fonctionnement des cellules nerveuses individuelles et de leurs processus. Par exemple, les céphalopodes (calmar, seiche) possèdent des axones géants très épais (500 à 1 000 µm de diamètre), à ​​travers lesquels l'excitation est transmise du ganglion céphalique aux muscles du manteau (voir Fig. 7). Les mécanismes moléculaires de l'excitation sont étudiés dans cette installation. De nombreux mollusques possèdent de très gros neurones dans leurs ganglions nerveux, qui remplacent le cerveau - jusqu'à 1 000 microns de diamètre. Ces neurones sont des sujets de prédilection pour étudier le fonctionnement des canaux ioniques dont l’ouverture et la fermeture sont contrôlées par des produits chimiques. Un certain nombre de questions de transfert d'excitation d'un neurone à un autre sont étudiées au niveau de la jonction neuromusculaire - synapse(synapse en grec signifie contact) ; Ces synapses sont des centaines de fois plus grandes que les synapses similaires du cerveau des mammifères. Des processus très complexes et mal compris se déroulent ici. Par exemple, un influx nerveux au niveau d'une synapse entraîne la libération d'une substance chimique dont l'action transmet l'excitation à un autre neurone. L'étude de ces processus et leur compréhension sont à la base de toute l'industrie moderne de production de médicaments et autres médicaments. La liste des questions que les neurosciences modernes peuvent résoudre est infinie. Nous examinerons quelques exemples ci-dessous.

Pour enregistrer l'activité bioélectrique des neurones et de leurs processus, des techniques spéciales sont utilisées, appelées technologie des microélectrodes. La technologie des microélectrodes, selon les objectifs de recherche, présente de nombreuses fonctionnalités. Généralement, deux types de microélectrodes sont utilisées : le métal et le verre. Les microélectrodes métalliques sont souvent constituées de fil de tungstène d'un diamètre de 0,3 à 1 mm. Dans un premier temps, des flans de 10 à 20 cm de longueur sont découpés (cela est déterminé par la profondeur à laquelle la microélectrode sera immergée dans le cerveau de l'animal étudié). Une extrémité de la pièce est affûtée par la méthode électrolytique jusqu'à un diamètre de 1 à 10 microns. Après avoir soigneusement lavé la surface avec des solutions spéciales, elle est recouverte de vernis pour l'isolation électrique. La pointe même de l'électrode reste non isolée (parfois une faible impulsion de courant traverse une telle microélectrode pour détruire davantage l'isolation à la pointe même).

Pour enregistrer l’activité de neurones individuels, la microélectrode est fixée dans un manipulateur spécial, ce qui permet de la déplacer avec une grande précision dans le cerveau de l’animal (Fig. 8). Selon les objectifs de la recherche, le manipulateur peut être monté sur le crâne de l’animal ou séparément. Dans le premier cas, il s’agit d’appareils très miniatures, appelés micromanipulateurs. La nature de l'activité bioélectrique enregistrée est déterminée par le diamètre de la pointe de la microélectrode. Par exemple, avec un diamètre de pointe de microélectrode ne dépassant pas 5 μm, il est possible d'enregistrer les potentiels d'action de neurones individuels (dans ces cas, la pointe de la microélectrode doit s'approcher du neurone étudié à une distance d'environ 100 μm). Lorsque le diamètre de la pointe de la microélectrode est supérieur à 10 μm, l'activité de dizaines et parfois de centaines de neurones est enregistrée simultanément (activité multipliée).

Un autre type courant de microélectrode est constitué de capillaires en verre (tubes). À cette fin, des capillaires d'un diamètre de 1 à 3 mm sont utilisés. Ensuite, sur un appareil spécial, appelé forge à microélectrodes, l'opération suivante est effectuée : le capillaire dans la partie médiane est chauffé jusqu'à la température de fusion du verre et brisé. En fonction des paramètres de cette procédure (température de chauffage, taille de la zone de chauffage, vitesse et force de rupture, etc.), on obtient des micropipettes dont le diamètre de pointe peut atteindre des fractions de micromètre. A l'étape suivante, la micropipette est remplie d'une solution saline (par exemple 2M KS1) et une microélectrode est obtenue. La pointe d'une telle microélectrode peut être insérée à l'intérieur d'un neurone (dans le corps ou même dans ses processus), sans endommager significativement sa membrane et en préservant son activité vitale. Des exemples d'enregistrement intracellulaire de l'activité neuronale sont donnés au chapitre. 2.

Un autre domaine de recherche sur le cerveau humain est apparu pendant la Seconde Guerre mondiale : neuropsychologie. L'un des fondateurs de cette approche était le professeur Alexandre Romanovitch Louria de l'Université de Moscou. La méthode est une combinaison de techniques d’examen psychologique avec une étude physiologique d’une personne dont le cerveau est endommagé. Les résultats obtenus dans de telles études seront cités à plusieurs reprises ci-dessous.

Les méthodes d'étude du cerveau humain ne se limitent pas à celles décrites ci-dessus. Dans l'introduction, l'auteur a plutôt cherché à montrer les possibilités modernes d'étude du cerveau d'une personne en bonne santé et d'une personne malade, plutôt que de décrire toutes les méthodes de recherche modernes. Ces méthodes ne sont pas nées de nulle part : certaines d’entre elles ont une histoire vieille de plusieurs siècles, d’autres ne sont devenues possibles qu’à l’ère de l’informatique moderne. En lisant le livre, le lecteur rencontrera d'autres méthodes de recherche dont l'essence sera expliquée au fur et à mesure de la description.

Des questions

1. Pourquoi un psychologue a-t-il besoin de connaître la physiologie du cerveau humain ?

2. Quelles sont les méthodes modernes pour étudier la physiologie du cerveau ?

3. Quelle est la justification de la recherche sur le système nerveux des animaux ?

Littérature

Yaroshevsky M.G. Histoire de la psychologie. M. : Mysl, 1985.

Berger G. Neurobiologie. M. : Mir, 1987. T. 1, 2.

Luria A.R.Étapes du chemin parcouru (autobiographie scientifique). M. : Maison d'édition Mosk. Université, 1982.

LIVRE POUR LE 10E ANNIVERSAIRE DU HUMAN BRAIN INSTITUTE

Medvedev Sviatoslav Vsevolodovitch
Institut du cerveau humain RAS

Le problème de l’étude du cerveau humain, le problème de la relation entre le cerveau et le psychisme, est l’un des problèmes les plus passionnants posés par la science. Le but est de connaître quelque chose d’égale en complexité à l’instrument de cognition lui-même. Après tout, tout ce qui a été étudié jusqu'à présent : l'atome, la galaxie et le cerveau d'un animal était plus simple que le cerveau humain. D’un point de vue philosophique, on ne sait pas si une solution à ce problème est en principe possible. Avons-nous au moins une opportunité fondamentale d’étudier ce cerveau, de bien comprendre ce qui s’y passe ? Après tout, les principaux moyens de connaissance ne sont ni les instruments ni les méthodes ; encore une fois, cela reste notre cerveau humain. Habituellement, le cerveau + l'appareil qui étudie un phénomène ou un objet est plus complexe que cet objet, dans ce cas, nous essayons d'agir sur un pied d'égalité - le cerveau contre lui-même.

C'est l'énormité de la tâche qui a attiré les grands esprits. Hippocrate, Aristote, Descartes et bien d’autres ont exprimé leurs idées sur les principes du cerveau. Au siècle dernier, sur la base de comparaisons cliniques et anatomiques, des régions cérébrales responsables de la parole ont été découvertes (Broca et Wernicke). Cependant, de véritables recherches scientifiques sur le cerveau ont commencé dans les travaux de notre brillant compatriote I.M. Sechenov. Ensuite, V.M. Bekhterev, I.P. Pavlov. . . Ici, j'arrêterai d'énumérer les noms, car il y avait de nombreux chercheurs exceptionnels sur le cerveau au XXe siècle et le danger de manquer quelqu'un (surtout ceux qui vivent aujourd'hui, à Dieu ne plaise) est trop grand. De grandes découvertes ont été faites. Mais la principale difficulté de l’étude du cerveau humain reste l’extrême pauvreté des approches méthodologiques : tests psychologiques, observations cliniques et, à partir des années trente, électroencéphalogrammes. Essentiellement, il s'agit soit d'un paradigme de boîte noire, soit d'une tentative d'apprendre comment fonctionne un téléviseur à partir du bourdonnement des lampes et des transformateurs et de la température du boîtier, ou, enfin, du rôle fonctionnel de l'unité a été étudié en fonction de ce qui arrive à l'appareil si cet appareil est cassé. Cependant, il convient de noter que la morphologie du cerveau a déjà été assez bien étudiée.

Il y avait une autre difficulté : le sous-développement des idées sur le fonctionnement des cellules nerveuses individuelles. Ainsi, il n’y avait pas de connaissance complète des briques et il n’y avait pas d’outils nécessaires pour étudier l’ensemble. Dans une certaine mesure, on peut dire que les concepts théoriques ont été développés de manière beaucoup plus complète que la base expérimentale. Depuis lors, des progrès véritablement gigantesques ont été réalisés grâce aux travaux d'Eccles et de P.G. Kostyuk dans la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la cellule nerveuse. Le fonctionnement d’un neurone est devenu beaucoup plus clair. Cependant, la question du fonctionnement de la communauté de cellules nerveuses n’a pas été automatiquement résolue.

En fait, la première percée dans l'étude du fonctionnement du cerveau humain (tel que défini par l'académicien N.P. Bekhtereva) a été associée à la recherche dans des conditions de contact multipoint direct avec le cerveau humain lors de l'utilisation de la méthode de longue et de courte durée. électrodes implantées pour le diagnostic et le traitement des patients. Avec le temps, le déploiement de cette méthode a coïncidé avec le début d’une compréhension du fonctionnement d’un neurone individuel, de la manière dont l’information est transférée du neurone a au neurone y et le long du nerf. Pour la première fois dans notre pays, l'académicienne N.P. Bekhtereva et son équipe ont commencé à travailler en contact direct avec le cerveau humain.

Les résultats obtenus grâce à cette première avancée ont fourni des informations vitales sur la manière dont le cerveau fonctionne pour soutenir des activités supérieures. Des données ont été obtenues sur la vie de certaines zones du cerveau, sur la relation entre le cortex et le sous-cortex, sur les capacités compensatoires du cerveau et bien plus encore. Cependant, il y avait ici un problème : le cerveau est constitué de dizaines de milliards de neurones, et à l'aide d'électrodes, il était possible d'en observer des dizaines, et pas toujours celles qui étaient nécessaires à la recherche, mais celles à côté desquelles se trouvait l'électrode thérapeutique. situé.

Dans les années 70, grâce à l’amélioration spectaculaire de la base élémentaire de l’électronique, une révolution technique a eu lieu dans le monde. Les ordinateurs personnels sont apparus. Des opportunités méthodologiques sont apparues pour explorer encore plus complètement le monde intérieur de la cellule nerveuse et, ce qui est très important pour nous, de nouvelles méthodes d'introscopie sont apparues. Il s'agit de la magnétoencéphalographie, de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et de la tomographie par émission de positons. De nouvelles capacités informatiques ont pratiquement relancé la recherche sur le soutien des fonctions supérieures du cerveau à l'aide de l'électroencéphalographie et des potentiels évoqués. Ainsi, de nouvelles capacités technologiques ont jeté les bases d’une nouvelle percée. Cela s'est réellement produit au milieu des années quatre-vingt.

Ainsi, l’intérêt scientifique et la possibilité de le satisfaire ont finalement coïncidé. C’est apparemment pour cette raison que le Congrès américain a déclaré que les années 90 seraient une décennie consacrée à l’étude du cerveau humain. Cette initiative est rapidement devenue internationale. Aujourd’hui, des centaines de laboratoires parmi les meilleurs travaillent à la recherche sur le cerveau humain partout dans le monde.

Il faut dire qu'à cette époque (ce n'est pas une comparaison, mais une affirmation) dans les échelons supérieurs du pouvoir, il y avait beaucoup de gens intelligents qui soutenaient l'État. Des professionnels qui pensent aussi au bien du pays. Par conséquent, nous avons également compris la nécessité d'étudier le cerveau humain et avons proposé, sur la base d'une équipe créée et dirigée par l'académicien N.P. Bekhtereva, d'organiser l'Institut du cerveau humain de l'Académie des sciences de Russie en tant que centre scientifique et pratique pour l'étude du cerveau humain et la création sur cette base de nouvelles méthodes de traitement de ses maladies.

Qu'est-ce qui distingue l'IMP RAS des autres instituts physiologiques et médicaux de profil similaire ?

Nous examinons tout d’abord exactement ce qui rend une personne humaine. Notre institut se concentre spécifiquement sur les recherches qui ne peuvent pas être étudiées chez les animaux. Traditionnellement, la plupart des recherches sur le cerveau ont été menées sur des animaux, mais les données obtenues sur des lapins ou des rats ne permettent pas toujours de comprendre adéquatement le fonctionnement du cerveau humain. Il existe des phénomènes qui ne peuvent être étudiés que chez l’homme. Par exemple, l'un des thèmes développés au laboratoire de tomographie par émission de positons est l'étude de l'organisation cérébrale du traitement de la parole, de son orthographe et de sa syntaxe. Convenez que cela est difficile à étudier chez un rat. Nous menons des études psychophysiologiques sur des volontaires en utilisant ce qu'on appelle. technique non invasive. En termes simples, sans « pénétrer » dans le cerveau et sans causer de désagréments particuliers : par exemple, des examens tomographiques ou une cartographie cérébrale par techniques électroencéphalographiques.

Mais il arrive qu’une maladie ou un accident « fasse une expérience » sur le cerveau humain : par exemple, la parole ou la mémoire du patient sont altérées. Dans cette situation, il est possible d'examiner les zones du cerveau dont le fonctionnement est altéré. Ou, au contraire, le patient a perdu ou endommagé une partie de son cerveau, et les scientifiques ont une occasion unique d'étudier quelles « tâches » le cerveau ne peut pas accomplir avec une telle violation. Cette méthodologie est apparue dans l'Antiquité, a prospéré dans la seconde moitié du XIXe siècle et est encore utilisée avec succès. Il est inacceptable d'expérimenter sur une personne, mais une maladie est comme une expérience mise en place par la nature elle-même, et au cours du processus de traitement, des informations inestimables sont obtenues sur les mécanismes du cerveau.

Les principales orientations des activités de l’institut sont la recherche fondamentale sur l’organisation du cerveau humain et ses fonctions mentales complexes : parole, émotions, attention, mémoire, créativité. Chez le sujet sain et chez le patient. Dans le même temps, les scientifiques doivent rechercher des méthodes permettant de traiter les patients chez lesquels ces fonctions cérébrales importantes sont altérées. C'est pourquoi l'un des principaux axes de notre travail est d'optimiser le diagnostic et le traitement des maladies cérébrales. A cet effet, l'institut dispose d'une clinique de 160 lits. Deux tâches - la recherche et le traitement - sont inextricablement liées dans le travail de nos collaborateurs. La combinaison de la recherche fondamentale et du travail pratique avec les patients était l’un des principes fondamentaux du travail de l’institut, développé par sa directrice scientifique Natalya Petrovna Bekhtereva.

C'est la présence de la clinique qui détermine en grande partie les possibilités de recherche fondamentale et appliquée en HMI. Alors tout d’abord, quelques mots sur elle. Nous disposons d’excellents médecins et infirmières hautement qualifiés. Sans cela, c'est impossible : après tout, nous sommes à l'avant-garde et nous avons besoin des qualifications les plus élevées pour accomplir des tâches nouvelles et inhabituelles. Nous effectuons presque toutes les manipulations classiques et, avec elles, le traitement chirurgical de l'épilepsie et du parkinsonisme, des opérations psychochirurgicales sont réalisées, y compris le traitement chirurgical du syndrome obsessionnel-compulsif provoqué par l'héroïne, la fameuse « greffe de cerveau », ou plutôt l'implantation de cerveau fœtal. tissus, traitement du magnétisme, simulation cérébrale, traitement de l'aphasie par stimulation électrique et bien plus encore. Nous avons accumulé dix années d’expérience dans les examens cliniques utilisant la tomographie par émission de positons. Les chiffres montrent une petite fraction de ce que cette méthode de tomographie peut diagnostiquer. Nous avons des patients gravement malades et nous essayons d'aider en utilisant les méthodes ci-dessus même lorsque toutes les autres tentatives ont échoué. Bien entendu, cela n’est pas toujours possible. Mais il est impossible de donner des garanties illimitées dans le traitement des personnes, et si quelqu'un les donne, cela soulève toujours des doutes très sérieux.

Conséquences d'un accident vasculaire cérébral aigu. Zone dépourvue de flux sanguin, de forme typiquement conique (flèches rouges), caractéristique des conséquences d'un accident vasculaire cérébral aigu. Devant lui se trouve une zone de diminution du flux sanguin (flèche blanche).	Épilepsie du lobe temporal. Une diminution marquée du niveau de consommation de glucose (flèches rouges) dans le cortex du lobe temporal gauche, où se situe le foyer de l'épilepsie.
Diagnostic différentiel des tumeurs cérébrales. Le produit radiopharmaceutique ne s'accumule pas dans la zone touchée (flèches rouges), ce qui exclut une tumeur cérébrale.	Tumeur cérébrale maligne. Foyer délimité d'une accumulation hétérogène fortement accrue de 11 C-méthionine dans une tumeur maligne du lobe temporal gauche (flèches rouges), qui n'était pas clairement délimitée sur l'imagerie par résonance magnétique.

Presque tous les laboratoires de l'institut sont connectés aux départements de la clinique, ce qui est la clé de l'émergence continue de nouvelles méthodes et approches de traitement.

Une sorte d'orientation inévitable pour notre Institut du Cerveau Humain est l'étude des fonctions supérieures du cerveau : attention, mémoire, pensée, parole, émotions, créativité. Plusieurs laboratoires travaillent sur ces problèmes, dont celui que je dirige, le laboratoire de l'académicien N.P. Bekhtereva, laboratoire du docteur en sciences biologiques, lauréat du Prix d'État de l'URSS Yu.D. Kropotov. Ces études fondamentales constituent l’un des principaux axes théoriques de l’IMP. Les fonctions cérébrales propres à l'homme ou particulièrement prononcées chez l'homme sont étudiées par diverses approches : un électroencéphalogramme « ordinaire », mais à un nouveau niveau de cartographie cérébrale, les potentiels évoqués sont également à un nouveau niveau, l'enregistrement de ces processus ainsi que l'activité impulsionnelle des neurones en contact direct avec le tissu cérébral dans les conditions d'utilisation thérapeutique et diagnostique des électrodes implantées et, enfin, la technique de tomographie par émission de positons.

Les travaux de l'académicien N.P. Bekhtereva dans ce domaine ont été largement couverts par la presse scientifique et de vulgarisation scientifique. Elle a commencé une étude systématique du support cérébral des phénomènes mentaux même lorsque l'écrasante majorité des scientifiques considérait cela comme pratiquement impossible, c'est-à-dire « c'est possible, bien sûr », mais seulement en principe, dans un avenir lointain, en utilisant une technologie différente. . Comme il est bon que, au moins en science, la vérité ne dépende pas de la position de la majorité, qui d'ailleurs dit désormais que cette recherche est nécessaire, prioritaire, etc. !

Je voudrais noter quelques résultats intéressants, pas les plus importants, mais ceux que je voudrais mentionner dans l'article. Détecteur d'erreur. Chacun de nous a rencontré son œuvre. Vous quittez la maison et déjà dans la rue, un sentiment étrange commence à vous tourmenter : « Quelque chose ne va pas ». Vous revenez, c'est vrai, vous avez oublié d'éteindre la lumière dans la salle de bain. Autrement dit, vous avez manqué l'action stéréotypée et le mécanisme de contrôle dans le cerveau s'active immédiatement. Ce mécanisme a été découvert au milieu des années soixante et décrit par N.P. Bekhtereva et ses collègues dans la littérature, y compris occidentale. Au début des années 90, la détection des erreurs a été découverte non seulement dans les structures profondes, mais également dans le cortex. Des études sur les mécanismes neuronaux de détection d'erreurs dans le processus d'activité mentale ont confirmé de manière statistiquement fiable la différence de réaction d'un nombre limité de populations neuronales du cortex pariétal de l'hémisphère droit (champ 7) et du sillon rolandique (champ 1- 4) sous la forme d'une augmentation progressive de la fréquence des décharges uniquement dans les essais avec des tâches d'exécution erronées. Dans le cortex pariétal supérieur, deux populations neuronales ont été trouvées dans lesquelles des réactions sélectives à des performances erronées aux tests n'étaient observées que lors de la récupération dans la mémoire à court terme. Dans une population neuronale, dans le cortex périrolandique, de telles réactions ont été observées uniquement lors de la mémorisation, et dans une autre, dans la région pariétotemporale, ces réactions ont été observées à la fois lors de la mémorisation et lors de la récupération de la mémoire à court terme lorsque le test a été mal effectué.

Dans des études sur le cerveau humain utilisant des électrodes intracérébrales, des populations de neurones ont été découvertes de manière fiable qui réagissent sélectivement à la classification erronée des images présentées - « détection d'erreurs ». Dans les histogrammes de décharges post-stimulus présentés (modèles de fréquence actuelle), on peut voir des différences significatives dans le comportement d'une telle population neuronale (la limite du putamen et du globus pallidum) avec des réactions différentes aux stimuli. M1 - classement correct ; M2 - absence de classement (non identification) ; M3 - mauvaise classification. L'axe des ordonnées des histogrammes montre les écarts relatifs par rapport à la fréquence moyenne des décharges en arrière-plan. L'axe des x représente le temps (les cases sont marquées par des points sur la ligne sous-jacente, chaque point vaut 100 ms). La ligne pointillée verte indique les moments de présentation de l’image, le signal de début de réponse et le signal de fin de réponse du sujet. Les lignes rouges sont des indicateurs d'une différence statistiquement significative dans la fréquence des décharges neuronales dans les cases correspondantes : sous les histogrammes - par rapport à la fréquence en arrière-plan ; sur les lignes marquées M12, M13, M23 - entre les types de réactions correspondants. La longueur de la ligne rouge correspond au niveau de confiance.

Aujourd’hui, le détecteur d’erreurs a été « redécouvert » en Occident par des gens qui connaissent le travail de nos scientifiques, mais qui n’hésitent pas à emprunter directement, par exemple, à « ces Russes ». Il a même été nommé exactement comme dans les travaux de N.P. Bekhtereva. En général, d'ailleurs, la disparition d'une grande puissance, c'est un euphémisme, a changé l'attitude à notre égard. Les cas de plagiat direct se sont multipliés.

Recherche sur ce qu'on appelle la microcartographie cérébrale. Nos études ont révélé des microcorrélats de diverses activités. Micro signifie ici au niveau de groupes individuels de cellules. Nous avons même découvert des mécanismes aussi inattendus qu'un détecteur de l'exactitude grammaticale d'une phrase significative. Par exemple, « ruban bleu » et « ruban bleu ». Le sens est clair dans les deux cas. Mais il existe un petit mais fier groupe de neurones qui « surgissent » lorsque la grammaire est brisée et en signalent au cerveau. Pourquoi est-ce nécessaire ? Il est probable que la compréhension de la parole vient souvent précisément de l'analyse de la grammaire (rappelez-vous le « buisson lumineux » de l'académicien Shcherba), et s'il y a quelque chose qui ne va pas avec la grammaire, une analyse supplémentaire doit être effectuée.

Lors de la microcartographie du cerveau humain à l'aide d'électrodes intracérébrales, des corrélats de divers types d'activité ont été découverts au niveau de groupes individuels de cellules (microcorrélats). Les histogrammes post-stimulus (modèles de fréquence actuels) des décharges dans ce cas montrent des différences significatives dans le comportement de la population neuronale dans les champs 1 à 4 du cortex de l'hémisphère gauche chez l'un des patients lorsque l'on compare la réaction à une réponse grammaticalement correcte et grammaticalement incorrecte. phrase (différence 1-2). L'axe des ordonnées des histogrammes montre les écarts relatifs par rapport à la fréquence moyenne des décharges en arrière-plan. L'axe des x représente le temps (les cases sont marquées par des points sur la ligne sous-jacente, chaque point vaut 100 ms). La ligne pointillée verte indique les moments de présentation de l’image, le signal de début de réponse et le signal de fin de réponse du sujet. Les lignes rouges sont des indicateurs d'une différence statistiquement significative dans la fréquence des décharges neuronales dans les cases correspondantes : sous les histogrammes - par rapport à la fréquence en arrière-plan ; sur les lignes marquées 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4 - entre les types de réactions correspondants. La longueur de la ligne rouge correspond au niveau de confiance.

Des corrélations entre les différences entre les mots et les récits concrets et abstraits ont été trouvées. Outre le point de vue répandu sur la localisation des centres de comptage et d'opérations arithmétiques dans le cortex cérébral humain, il a été démontré que certaines populations neuronales dans les structures sous-corticales jouent un rôle important dans les mécanismes cérébraux de soutien des processus de traitement des chiffres. Dans le même temps, dans les structures sous-corticales, ainsi que dans le cortex cérébral humain, il existe des populations neuronales qui assurent sélectivement diverses étapes des processus de traitement des nombres : comme la perception des caractéristiques physiques de l'information présentée, la réalité opérations de comptage et d'arithmétique, dénomination des nombres, préparation de la future réponse motrice. Les données obtenues confirment la théorie du soutien cérébral de l'activité mentale par le système cortico-sous-cortical avec des liens de divers degrés de rigidité.

Des différences dans le fonctionnement des neurones lors de la perception d'un mot dans la langue maternelle (cup), d'un quasi-mot dans la langue maternelle (chokhna) et d'un mot étranger (waht - time en azerbaïdjanais) sont présentées. Cela signifie que la population neuronale (avec le cerveau tout entier, bien sûr) analyse presque instantanément la structure phonétique (?) du mot et le classe en types : je comprends, je ne comprends pas, mais quelque chose est familier et je évidemment je ne comprends pas.

Diverses implications des neurones du cortex et des structures profondes pour assurer l'activité ont été découvertes. Dans les ouvrages profonds, on observe principalement une augmentation de la fréquence des rejets, peu spécifique par rapport à la zone. C’est comme si tous les problèmes étaient résolus par le monde entier. Une image complètement différente dans le cortex. Forte spécificité locale des réponses. Neuron dit : "Allez, les gars, taisez-vous, c'est mon affaire, et je vais en décider moi-même." Et en effet, tous les neurones, à l'exception de quelques-uns, réduisent la fréquence des impulsions, et seuls ceux choisis par le cerveau pour une activité donnée l'augmentent.

L'utilisation de méthodes d'enregistrement d'indicateurs physiologiques complémentaires avec la même structure de test permet de voir la localisation, la structure temporelle et les caractéristiques de l'interaction spatiale des processus de développement des réactions émotionnelles dans le cerveau humain. En haut à gauche - potentiels évoqués (PE) dans les tests avec présentation d'évaluations positives et négatives de l'activité dans diverses structures du lobe temporal du cerveau humain, enregistrées à l'aide d'électrodes intracérébrales. Potentiels moyens de sept patients. La ligne rouge représente le VP moyen pour présenter des notes « 5 ». La ligne bleue représente le VP moyen pour présenter des notes de « 2 ». Les zones grisées sont les zones de différences statistiquement significatives entre les EP pour la présentation des évaluations positives et négatives. Les premières différences significatives dans les réactions aux stimuli émotionnellement positifs et émotionnels négatifs se trouvent dans le cortex temporal et l’amygdale. En haut à droite - différences spatiales dans l'augmentation du flux sanguin cérébral local au cours d'une série de tests dans lesquels les sujets ont reçu 90 % de notes positives et d'une série de tests dans lesquels les sujets ont reçu 90 % de notes négatives.

L’un des principaux axes de travail du laboratoire est l’étude des mécanismes de soutien cérébral aux émotions. Grâce à l'analyse des potentiels évoqués enregistrés à partir d'électrodes implantées et du cuir chevelu, à l'aide de l'analyse des résultats TEP, la participation d'un certain nombre de formations du cortex et du sous-cortex pour assurer le déclenchement des émotions, le développement d'émotions positives et négatives est montrée . La figure démontre un système complexe de connexions entre les structures corticales qui apparaît lors de la fourniture d'émotions.

Actuellement, sous la direction de N.P. Bekhtereva, des recherches ont été organisées sur le soutien cérébral de la créativité, c'est-à-dire une activité dont le résultat n'est pas une action mécanique ou préprogrammée avec les informations présentées dans la tâche. Expliquons avec un exemple de tâche similaire à celle que nous avons réellement utilisée dans l'étude. Si l'on présente au sujet les mots : « Moi, le soir, je sors, jardine, respire, frais, air » et qu'on lui demande de composer une histoire à partir d'eux, alors son contenu est évident. Et si la même tâche, mais les mots : « moi, soir, existentialisme, électron, canard, radar, ballet, sanglier ? Essayez de les relier à une histoire. À l'heure actuelle, nous ne pouvons pas encore parler de l'exhaustivité de cette recherche, mais nous pouvons dire qu'il a été possible de détecter des corrélats d'activité créatrice à la fois dans l'EEG et dans le flux sanguin cérébral étudié par TEP. Mais cela signifie qu’il était possible d’espionner l’organisation d’activités peut-être les plus humaines connues.

Une étude de l'organisation cérébrale de la pensée créatrice. En comparant les processus physiologiques du cerveau enregistrés pendant le processus de composition d'une histoire à partir de mots de différents champs sémantiques (une tâche avec des éléments de créativité prononcés) et pendant le processus de restauration d'un texte cohérent avec des changements dans les formes des mots (ces éléments sont absent), des différences localisées fiables ont été révélées. La partie gauche montre les différences dans les caractéristiques des connexions EEG interzonales selon les estimations des fonctions de corrélation croisée interzonales.

Données moyennes pour le groupe de sujets. Les connexions sont représentées par des lignes reliant les emplacements des électrodes correspondantes. La couleur rouge correspond à une augmentation des connexions, le bleu à une diminution. L'épaisseur des lignes reflète le niveau de signification statistique des différences de connexions. Des différences significatives se trouvent principalement dans les connexions interhémisphériques. L'effet le plus prononcé des éléments créatifs de la tâche réside dans l'augmentation des connexions de la zone temporale antérieure gauche, couvrant d'autres zones du lobe antérieur du cerveau. Dans ce cas, les connexions entre les zones temporales antérieures et frontales antérieures de l'hémisphère droit sont renforcées avec les zones antérieures du cortex et affaiblies avec les zones postérieures. Les connexions entre les structures corticales pariétales et occipitales sont également affaiblies. Le côté droit montre des différences dans l’augmentation du flux sanguin cérébral local lorsque les sujets effectuent les mêmes tâches. Données moyennes pour le groupe de sujets. En haut se trouve l'hémisphère gauche, en bas se trouve l'hémisphère droit. La cartographie par électrodes de l'activité cérébrale démontre clairement que l'un des hémisphères humains n'est pas du tout silencieux, comme le prétendent certains mystiques « scientifiques », mais qu'il est actif avec l'autre.

De manière générale, grâce à la technique de tomographie par émission de positons (ou TEP en abrégé), il est devenu possible d'étudier simultanément en détail toutes les zones du cerveau responsables de fonctions cérébrales « humaines » complexes. L'essence de la méthode est qu'une petite quantité d'un isotope est introduite dans une substance qui participe aux transformations chimiques à l'intérieur des cellules cérébrales, puis nous observons comment la distribution de cette substance change dans la zone du cerveau qui l'intéresse. nous. Si le flux de glucose radiomarqué vers cette zone augmente, cela signifie que le métabolisme a augmenté, ce qui indique une augmentation du travail des cellules nerveuses dans cette zone du cerveau.

Imaginez maintenant qu'une personne effectue une tâche complexe qui nécessite qu'elle connaisse les règles d'orthographe ou de pensée logique. Dans le même temps, ses cellules nerveuses sont les plus actives dans la zone du cerveau « responsable » de ces compétences. Le renforcement du travail des cellules nerveuses peut être enregistré indirectement par TEP, en augmentant le flux sanguin local dans la zone activée. (Il y a plus de cent ans, il a été démontré qu’une activité accrue des cellules nerveuses entraînait une augmentation du flux sanguin cérébral local dans cette zone.)

Ainsi, il a été possible de déterminer quelles zones du cerveau sont « responsables » de la syntaxe, de l'orthographe, du sens de la parole et de la résolution d'autres problèmes. Nous présentons à des sujets des tâches diversement organisées, au cours desquelles il est nécessaire « d'utiliser » certaines propriétés de la parole. Par exemple, des mots individuels, des phrases, du texte connecté. En comparant les images TEP obtenues à partir de cette activité, nous pouvons déterminer où se produit dans le cerveau le traitement d'un mot individuel, où se trouve la syntaxe et où se trouve la signification du texte. Des zones sont visibles et s'activent lorsque des mots sont présentés, qu'ils doivent être lus ou non. Zones responsables du sens du texte, et autres. Fait intéressant, et cela sera discuté ci-dessous, il a été possible de découvrir des zones activées pour « ne rien faire ».

Dans des études sur les mécanismes cérébraux de perception de la parole basées sur les résultats d'une étude TEP utilisant le flux sanguin local, il a été constaté que lors de la lecture d'un texte, les principaux changements se produisent dans la région du lobe temporal gauche (38, 22, 43, 41, 42, 40 et 38 champs), 3, 4, 6, 44, 45 et 46 champs et à droite dans la zone des champs 22, 41, 42, 38, 1, 3 et 6 . La comparaison avec les données d'autres chercheurs nous permet de corréler certains de ces résultats avec les processus de mémorisation, de lecture de mots et de compréhension du sens d'un. Il est devenu possible de séparer les domaines associés à la perception du sens et à la mémorisation du texte des domaines associés au traitement des mots individuels. Ces résultats sont en corrélation avec ceux obtenus précédemment en utilisant l'analyse de l'activité neuronale. Les résultats obtenus par l'étude de l'activité neuronale sur l'implication de zones cérébrales situées dans d'autres zones dans la production de la parole, aux côtés des zones classiques, ont également été confirmés. Lors de l'étude du support cérébral de la parole, les zones du cortex cérébral humain impliquées dans les différentes étapes d'analyse des caractéristiques orthographiques et syntaxiques ont été cartographiées. Il a été démontré que le cortex extrastrié médial est impliqué dans le traitement de la structure orthographique des mots ; une partie importante du cortex temporal supérieur gauche (aire de Wernicke) est très probablement impliquée dans l'analyse sémantique volontaire, et moins probablement dans le traitement de la structure syntaxique ; le cortex frontal inférieur de l'hémisphère gauche est un maillon du système d'analyse sémantique verbale, sa participation éventuelle au traitement syntaxique se limite au traitement des formes de mots et des mots fonctionnels, mais pas à l'ordre de leur apparition dans une phrase ; La partie antérieure du cortex temporal supérieur est impliquée dans la détermination de la structure syntaxique d'une phrase basée sur l'analyse de l'ordre des mots. Sur la base de l'analyse du flux sanguin cérébral, il a été possible de montrer que lorsqu'une personne se voit présenter un texte cohérent, même sans avoir besoin de le lire - la tâche consistait à compter l'apparition d'une certaine lettre - le cerveau est néanmoins significativement , impliqué plus intensément dans le traitement des caractéristiques linguistiques des stimuli, qui s'exprime dans l'activation de certaines zones que lorsqu'on lui présente la même tâche des mêmes mots, mais sans rapport, mélangés dans un ordre aléatoire.

Le système cérébral de traitement syntaxique involontaire. Projections sur les surfaces latérales des hémisphères cérébraux des zones d'activation (p< 0,01), полученных в условиях поиска буквы в связном тексте, предъявляемого бегущей строкой, в сравнении с аналогичной задачей при предъявлении синтаксически

Activation cérébrale pendant le traitement de texte. Zones d'augmentation locale de l'activité fonctionnelle du tissu nerveux obtenues dans les conditions de la tâche de compréhension d'un texte lisible, par rapport à la tâche de recherche d'une lettre dans une séquence de lettres dénuée de sens. Les projections des zones significatives (p< 0,0001) активаций на три ортогональных плоскости (вид справа, сзади и сверху, соответственно, в верхнем ряду справа и слева, в нижнем ряду - слева). Внизу справа показаны проекции кортикальных латерал ьных активций в левом полушарии на реконструированную поверхность левого полушария «стандартного» мозга.

Activation cérébrale au repos. Zones d'activité fonctionnelle accrue (p< 0,0001) в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами по сравнению с прослушиванием связного текста. Для примера показаны два горизонтальных ПЭТ- «среза» на уровнях, обозначенных красными линиями на схеме «стандартного» мозга в стереотаксической системе координат.

Le problème du soutien cérébral à l’attention humaine est très important. Mon laboratoire et celui de Yu.D. Kropotov y travaillent dans notre institut. La recherche est menée conjointement avec une équipe de scientifiques dirigée par le professeur finlandais R. Naatanen, qui a découvert les corrélats électrophysiologiques du soi-disant mécanisme de l'attention involontaire. Pour comprendre de quoi nous parlons, imaginez la situation : un chasseur se faufile dans la forêt à la poursuite de sa proie. Mais lui-même est la proie d'un animal prédateur, qu'il ne remarque pas, car il est déterminé uniquement à rechercher un cerf ou un lièvre. Et soudain, un crépitement aléatoire dans les buissons, peut-être peu perceptible parmi le chant des oiseaux et le bruit du ruisseau, détourne instantanément son attention et donne le signal : « le danger est proche ». Le mécanisme de l'attention involontaire s'est formé chez l'homme dans l'Antiquité comme mécanisme de sécurité, mais il fonctionne encore aujourd'hui : par exemple, une personne conduit une voiture, écoute la radio, entend les cris des enfants qui jouent dans la rue, perçoit tout les bruits du monde environnant, son attention est distraite, et tout à coup le bruit sourd d'un moteur déplace instantanément son attention vers la voiture - il se rend compte que quelque chose ne va pas avec le moteur (d'ailleurs, c'est un phénomène fondamentalement similaire à un détecteur d'erreur). Ce commutateur d’attention fonctionne pour chaque personne. Nous avons découvert des corrélats TEP de ce mécanisme et Yu.D. Kropotov a découvert des corrélats électrophysiologiques chez les patients porteurs d'électrodes implantées. Drôle. Nous avons terminé ce travail avant un colloque très important et prestigieux. Pressé. Nous y sommes allés, et là où nous avons tous deux eu des rapports, avec surprise et un « sentiment de profonde satisfaction », nous avons remarqué de manière inattendue que l'activation se faisait dans les mêmes zones. Oui, parfois deux personnes assises l’une à côté de l’autre doivent se rendre dans un autre pays pour discuter.

Qu'avons-nous obtenu ? Le TEP est corrélé à l'attention inconsciente, ce qu'on appelle. le phénomène de négativité des décalages - changement involontaire d'attention vers des stimuli acoustiques déviants. Des études ont été menées sur la négativité de l'inadéquation lors de la présentation à la fois de stimuli auditifs simples (tonalités) et de stimuli plus complexes : accords et phonèmes. Pour tous ces types de stimuli, des corrélats similaires de négativité des mésappariements ont été trouvés. Le premier modèle d'activation est situé dans les régions temporales supérieures (cortex auditif) des deux hémisphères, indiquant une réponse aux changements de tonus, même mineurs, avec une activation plus prononcée du cortex temporal se produisant lorsque des stimuli déviants sont mélangés à des stimuli standards que lorsque seuls des stimuli déviants sont présentés. Une activation plus prononcée était présente dans l'hémisphère droit, ce qui concorde avec les découvertes électrophysiologiques antérieures. Le deuxième modèle était l'activation du lobe frontal, et ils étaient présents à la fois lorsqu'ils étaient stimulés uniquement par des stimuli déviants et lorsqu'ils étaient combinés avec des stimuli standards et déviants. Il y avait des foyers d'activation préfrontale dans le lobe frontal, ce qui correspond également aux données électrophysiologiques antérieures, ainsi que dans la région des gyri frontaux moyen et supérieur. Des activations du cortex cingulaire antérieur et des activations bilatérales des zones pariétales postérieures ont également été notées (une activation pariétale droite a été décrite par magnétoencéphalographie). Les activations du lobe frontal sont très probablement à l'origine de la croyance consciente du sujet en la modification d'un stimulus déjà inconsciemment identifié par le cortex auditif des deux hémisphères. Ce rôle du lobe frontal en tant que structure de déplacement de l'attention est soutenu par les schémas d'activation prononcés évoqués par des tonalités déviantes lorsqu'elles sont présentées seules à des intervalles relativement longs et irréguliers, comme le montrent des études antérieures. Les activations du cortex cingulaire antérieur et du cortex pariétal peuvent être impliquées dans les mécanismes cérébraux de changement d'attention. De plus, une activation du cortex de l'insula de Reilly a été révélée, ce qui n'était pas connu dans les études électro- et magnéto-encéphalographiques précédentes, mais des activations similaires ont également été obtenues à partir des résultats de l'enregistrement direct des potentiels évoqués de ces structures via des électrodes implantées dans la programmation d'action. laboratoire de l'Institut de chimie de chimie de l'Académie des sciences de Russie. Le rôle de cette structure dans le soutien des processus d’attention est actuellement inconnu et fait l’objet d’études plus approfondies. Ainsi, des modèles d'activation cérébrale ont été identifiés qui mettent en lumière les mécanismes par lesquels des stimuli auditifs déviants provoquent des déplacements involontaires de l'attention.

Si les mécanismes d’attention sont perturbés, on peut alors parler de maladie. Dans le laboratoire de Yu.D. Kropotov étudie des enfants atteints du trouble dit d'hyperactivité avec déficit de l'attention. Ce sont des enfants difficiles, souvent des garçons, qui n'arrivent pas à se concentrer en classe, ils sont souvent grondés à la maison et à l'école, mais en fait ils ont besoin d'être soignés car certains mécanismes du fonctionnement cérébral sont perturbés. Jusqu'à récemment, ce phénomène n'était pas considéré comme une maladie et les méthodes « énergiques » étaient considérées comme la meilleure méthode pour le combattre. Nous pouvons désormais non seulement déterminer la présence de cette maladie, mais également proposer un traitement à ces enfants difficiles.

Le trouble déficitaire de l'attention est caractérisé par trois composantes : 1) l'inattention - l'incapacité de se concentrer sur une chose pendant une longue période ; 2) impulsivité - l'incapacité de retarder une réponse aux changements de l'environnement afin d'analyser plus soigneusement ces changements ; 3) distraction pathologique - une réaction d'orientation excessive à tout stimulus externe non lié à la tâche. Très souvent, ces troubles s'accompagnent d'hyperactivité, c'est-à-dire une telle condition lorsque l’activité générale motrice et vocale dépasse largement celle normale. Cela survient chez 5 à 10 % des écoliers. Ce trouble du comportement ne permet pas aux enfants atteints de cette maladie de s'adapter à l'école et à la famille ; il provoque des réactions négatives de la part des parents, des enseignants et même des pairs, entraîne de mauvais résultats scolaires et conduit très souvent à l'alcoolisme, à la toxicomanie et à d'autres manifestations antisociales. C'est en raison de ces conséquences que le trouble déficitaire de l'attention fait l'objet d'une attention particulière parmi les médecins, les enseignants et les scientifiques aux États-Unis, au Japon et en Europe occidentale. Dans ces pays, des fonds importants provenant du budget et des capitaux privés sont consacrés à la prévention, au diagnostic et au traitement de cette maladie. Depuis 1995, le Laboratoire de neurobiologie de la programmation de l'action de l'Institut du cerveau humain de l'Académie des sciences de Russie a inclus dans son plan de travail scientifique la recherche sur les corrélats électrophysiologiques du déficit de l'attention dans le but de les utiliser pour le diagnostic objectif de cette maladie.

Cependant, j'aimerais contrarier certains jeunes lecteurs. Toutes les farces ne sont pas associées à cette maladie, et puis. . . les méthodes « énergiques » sont justifiées.

Une personne vivant dans un monde complexe et en constante évolution dispose d'un vaste répertoire de programmes d'action qu'elle est capable de mettre en œuvre dans diverses situations. Ces actions comprennent des fonctions perceptuelles simples et complexes (telles que juger de la couleur ou de la forme d'une image visuelle), diverses opérations mentales (telles que le calcul arithmétique ou jouer aux échecs) et des actes moteurs orientés vers un objectif (tels que tourner la tête dans la direction souhaitée). direction et déplacer une pièce d'échecs). À chaque instant, une personne choisit (sélectionne) parmi tout cet ensemble immense de programmes d'action uniquement ceux qui sont les plus adéquats dans une situation donnée. Les processus cérébraux responsables de ce choix sont généralement regroupés sous le nom de processus de contrôle (au sens large e) ou d'attention sélective et de contrôle moteur (au sens étroit e). Les recherches du laboratoire de Kropotov ont montré que les mécanismes centraux de contrôle sont divisés en processus d'implication dans une action nécessaire (initiation, sélection d'un acte sensori-moteur-cognitif) et en processus de suppression d'une action inutile. Ces deux mécanismes impliquent des voies aller et retour dans des circuits reliant le cortex, les noyaux gris centraux, le thalamus et le cortex dans une boucle de rétroaction complexe. Il a été démontré que les processus d'implication et de suppression sont détectés dans les composantes positives des potentiels évoqués enregistrés à la surface du cuir chevelu, et chez les enfants présentant un trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité, les composantes d'implication et de suppression sont considérablement réduites en amplitude. Sur la base des résultats de ces études, on peut supposer que chez les enfants présentant un trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité, les mécanismes d'engagement et d'inhibition des actions sont altérés en raison d'un hypofonctionnement des noyaux gris centraux.

Pourquoi est-ce important maintenant ? Car un critère objectif est apparu pour diagnostiquer ce syndrome et suivre son traitement. Comme il s'est avéré au cours de nombreuses études, dans certains cas, ce ne sont pas les enfants qui ont besoin d'être traités (ils n'ont rien de mal au cerveau), mais leurs parents, qui imposent des exigences trop élevées à leurs enfants. L'utilisation d'une nouvelle méthode de diagnostic a permis non seulement de poser un diagnostic correct, mais également de contrôler l'efficacité d'une méthode particulière dans le traitement de la maladie.

De plus, le laboratoire a proposé une nouvelle méthode de traitement basée sur le phénomène de biofeedback, lorsque l'écart entre les biopotentiels qui devraient être normaux et ceux qui existent réellement est affiché sous une forme ou une autre sur le moniteur, et que le patient essaie de " entraîner » votre cerveau afin de se rapprocher le plus possible de la normale. Aussi étrange que puisse paraître cette description, cette méthode donne de bons résultats et, surtout, contrairement à la thérapie médicamenteuse, elle est absolument inoffensive. Dans le laboratoire de Yu.D. Kropotova essaie également de trouver d'autres méthodes de traitement efficaces. Des méthodes sont utilisées pour activer l'activité métabolique du cerveau : la méthode de micropolarisation et de stimulation électrique du cerveau grâce à des électrodes cutanées, ainsi que des méthodes de phytothérapie.

Voies directes et indirectes dans les interactions cortico-sous-cortico-corticales (à gauche), les histogrammes pré-stimulus (PSTH) et les potentiels évoqués thalamiques (ERP) en réponse aux stimuli go-go (GO) et à l'inhibition de l'action préparée (NOGO) (à droite) . La « mise en marche » de la voie directe conduit à l’activation des neurones thalamiques et à une onde positive dans les potentiels évoqués. La « mise en marche » de la voie indirecte entraîne une inhibition des neurones thalamiques et une onde négative des potentiels évoqués. AC - cortex associatif, Cd - noyau caudé, GPi et GPe - segments internes et externes du globe pallidus, Th - thalamus.

Des études psychophysiologiques menées avec enregistrement des potentiels évoqués du cerveau ont montré la présence de plusieurs sous-groupes de patients diagnostiqués avec des troubles de l'attention liés à la violation de diverses fonctions d'attention chez l'homme, et chacun de ces sous-groupes nécessite ses propres méthodes de traitement adéquates. Ce qui peut donner de bons résultats chez les enfants présentant un trouble dominant des processus d'implication dans les activités ne fonctionne pas chez les enfants présentant un trouble dominant des processus d'inhibition et vice versa. C’est pourquoi il est important de disposer d’une gamme de traitements contre le trouble déficitaire de l’attention. En traitant ces enfants, nous contribuons à la prévention de la toxicomanie et de l'alcoolisme, car ces enfants sont exposés à ces vices. Comme le montrent les statistiques étrangères, la probabilité de devenir toxicomane ou alcoolique pour ces enfants est d'un ordre de grandeur plus élevée que pour les enfants normaux. Les enfants sans « freins » sont facilement impliqués dans des entreprises criminelles et commencent à se stimuler avec des drogues et de l'alcool. Notons entre parenthèses qu'en Occident, des psychostimulants (comme le Ritlin), dont le mécanisme d'action s'apparente à celui de la cocaïne, sont utilisés pour traiter les enfants présentant des troubles de l'attention. C'est pourquoi aux États-Unis, on parle en plaisantant de deux mafias de la drogue : colombienne et pharmaceutique. En Russie, dans notre Institut, nous essayons de trouver d'autres méthodes alternatives de traitement. Et nous réussissons !

En plus de l’attention involontaire, il existe également une attention sélective. La soi-disant attention portée au cocktail. Tout le monde parle en même temps, et vous ne faites que suivre votre interlocuteur, supprimant les bavardages inintéressants de votre voisin de droite. Une situation similaire est représentée sur la figure. Les histoires se racontent dans les deux oreilles. Différent. Dans le premier cas, on suit l’histoire à l’oreille droite, et dans le troisième, à la gauche. Vous pouvez voir comment l’activation des régions du cerveau change. A noter d'ailleurs que l'activation de l'historique dans l'oreille droite est bien moindre. Pourquoi? Mais parce que la plupart des gens prennent le téléphone dans leur main droite et le portent à leur oreille droite. Il est donc plus facile de suivre l’histoire avec l’oreille droite.

Latéralisation du support cérébral pour une attention sélective. A gauche, concentrez-vous sur l'oreille gauche, à droite, bien sûr, à droite. On constate que différentes zones sont activées.

Comparaison de l'attention sélective auditive et visuelle. Dans la tâche d'attention sélective auditive du côté gauche par rapport à l'attention visuelle lors d'une écoute dichotique et d'une présentation visuelle simultanée de divers textes, l'activation du cortex auditif de l'hémisphère opposé est également déterminée, ce qui, comme dans la figure précédente, reflète le réglage sélectif. du cortex auditif, indépendamment du type et de la complexité des incitations présentées. Le processus de suppression du traitement de stimuli visuels non pertinents mais significatifs pendant l'attention auditive provoque une activation prononcée du cortex visuel (occipital).

Il a été démontré que l'attention sélective auditive lors d'une stimulation binaurale active sélectivement des zones du cortex temporal spécifiques à la présentation auditive des signaux. Ces résultats sont cohérents avec les données globales, confirmant que la gravité de cette latéralisation hémisphérique dépend également de la direction de l'attention. Nos données indiquent que cet effet de latéralisation (unilatéralité) est concentré dans le cortex auditif primaire, avec une attention sélective aux sons latéralisés augmentant l'activité du cortex auditif principalement dans les aires auditives primaires contralatérales à la direction de délivrance du stimulus. Autrement dit, le cortex auditif est réglé de manière sélective en fonction de la direction de l'attention, ce qui n'est généralement pas détecté par l'enregistrement extracrânien de l'activité électrique ou magnétique du cerveau. Il est très probable que la latéralisation hémisphérique de l'activation du cortex auditif qui se produit, associée à une attention auditive spatialement focalisée, soit causée par l'accord préparatoire à l'attention du cortex auditif gauche et droit conformément à la direction de l'attention, précédant la présentation. de stimuli et se produisant lors de la concentration de l'attention spatiale. Le cortex préfrontal semble être impliqué dans le contrôle de l’attention car... dans un certain nombre d'études, une augmentation du flux sanguin cérébral local et une augmentation de l'activité électrique ont été révélées. Dans nos études, une activité préfrontale accrue, en particulier dans sa région dorsolatérale, est associée au contrôle de l'ajustement de l'attention dans le cortex auditif droit et gauche, et la plus grande sévérité d'activation dans la région frontale pendant l'attention sélective auditive par rapport à l'attention visuelle est très probable. causé par un effort cognitif plus important pour effectuer une discrimination auditive lorsque l'attention devait être dirigée vers l'un des deux flux de stimuli concurrents, alors que la performance dans une tâche d'attention visuelle ne nécessitait pas d'attention sélective intramodale. Ainsi, il a été démontré que le cortex auditif s’ajuste sélectivement en fonction de la direction de l’attention. Cet ajustement est contrôlé par le mécanisme exécutif préfrontal, comme en témoigne l'augmentation de l'activité préfrontale lors de l'attention sélective auditive.

Que se passera-t-il s'il y a également un troisième texte sur le moniteur et que vous devez suivre l'auditoire ou le texte sur le moniteur. Nous avons évoqué l'activation de zones pour éviter de faire quelque chose. Souvenez-vous du fameux « ne pense pas au singe blanc ». Il s'est avéré que si trois histoires sont présentées simultanément : une dans une oreille, une dans l'autre et une sur le moniteur, et qu'il est demandé d'en suivre une (attention sélective), alors les activations qui apparaissent ne sont pas si faciles à expliquer. Il semblerait que lorsqu'on prête attention à une histoire présentée visuellement, les parties occipitales (visuelles) du cortex devraient être plus activées, et lorsqu'on prête attention à une histoire présentée à l'oreille, le cortex temporal (auditif). Non! Lors de l'attention auditive, les régions cuneus et précuneus, c'est-à-dire le cortex visuel associatif, sont activées. Pourquoi? Nous ne pouvons toujours pas répondre avec certitude, mais il semble très probable que les informations significatives et adéquates présentées visuellement soient toujours analysées par le cerveau et traversent diverses structures, sont comparées au contenu de la mémoire et retournent dans la région du coin avec le verdict. : "Oui, c'est significatif." Des informations précieuses et significatives, et cela signifie telle ou telle chose. Mais la tâche est différente, ces informations sont non seulement inutiles, au contraire, elles sont nuisibles, elles interfèrent. Et l’activation observée reflète un travail en mode « anormal », quand « on ne peut pas penser à un singe blanc ».

Une autre étude TEP qui a accès à la clinique. L’anxiété existe. En général, à partir du nom, vous pouvez comprendre de quoi il s'agit. Chaque personne se caractérise à un moment donné par un certain niveau, déterminé à l'aide d'un questionnaire spécial et assez simple. Les répondants peuvent être grossièrement divisés en trois groupes : niveau élevé, moyen et faible. Quelles structures cérébrales déterminent ce niveau ? Il s’est avéré qu’il ne s’agissait pas d’une seule structure, mais de tout un ensemble. C'est leur état coordonné qui détermine le niveau d'anxiété. Dans ce cas, il serait logique de supposer que plus l’anxiété est élevée, plus l’activation de la structure est forte (ou moindre). Il s'est avéré que tout était plus compliqué et plus intéressant. En effet, dans un domaine, le niveau d’activation est en corrélation linéaire avec le niveau d’anxiété. Mais dans le gyrus parahippocampique de gauche, l'activation est minime à un niveau d'anxiété moyen, et lorsqu'elle augmente ou diminue, elle augmente. Il existe donc un système composé d'un grand nombre de structures, chaque maillon jouant son rôle particulier.

Séparément, je voudrais parler de la méthode de stimulation électrique pour restaurer la vision et l'audition. Cela semble impossible avec une atrophie presque complète du nerf optique ou auditif : après une série de stimulations, une personne commence à voir ou à entendre. La justification théorique de ce phénomène est encore loin d'être entièrement comprise, cependant, il a été démontré que lorsqu'une stimulation électrique de l'œil se produit, des changements complexes se produisent dans l'activité électrique de l'ensemble du cerveau, c'est-à-dire que des processus compensatoires complexes sont activés. et diverses substances biologiquement actives sont libérées qui stimulent fortement la restauration des nerfs endommagés.

Dynamique des champs visuels au cours du traitement. Expansion des champs visuels après une série d'effets électriques modulants pulsés sur les entrées afférentes du système visuel.
	Cartographie spectrale de puissance de l’électroencéphalogramme avant (A) et après (B) le traitement. L'apparition d'un rythme alpha régulier dans les parties postérieures du cerveau chez un patient présentant une dynamique clinique positive des fonctions visuelles.

Ici, je veux parler d’une méthode de traitement qui porte un nom fantastique : la transplantation cérébrale. Cette opération a été réalisée pour la première fois dans notre pays à l'ICH. Son essence, schématiquement, est qu'une section du cerveau d'un embryon humain est transplantée dans le cerveau et commence à produire des substances dont la carence conduit à une maladie, par exemple la maladie de Parkinson. Cette partie étrangère du cerveau peut prendre racine car il n’y a pas de réaction de rejet dans le cerveau. Cependant, il s’est avéré que non seulement une telle transplantation cérébrale ciblée, lorsque des cellules étrangères sont prélevées dans certaines structures du cerveau d’un embryon (obtenues par un avortement légal) et introduites dans certaines structures du cerveau du receveur, a un effet thérapeutique. Si vous prenez et plantez « simplement » le tissu nerveux d'un embryon dans la paroi abdominale, celui-ci ne prendra bien sûr pas racine, mais les substances actives qu'il contient ont un effet extrêmement stimulant sur le corps humain, et un tel traitement aide avec épilepsie, coma, etc.

Cette tâche est due au fait que le cerveau d'une personne est situé dans son corps. Il est impossible de comprendre son travail sans considérer la richesse de l'interaction des systèmes cérébraux avec divers systèmes de l'organisme tout entier. Parfois, cela est évident : la libération d'adrénaline dans le sang oblige le cerveau à passer à un nouveau mode de fonctionnement. Un esprit sain dans un corps sain repose sur l’interaction entre le corps et le cerveau. Cependant, tout n’est pas clair ici. Cette interaction est certainement importante à explorer.

Aujourd'hui, nous pouvons dire que l'on sait beaucoup de choses sur le fonctionnement d'une cellule nerveuse, que de nombreux points blancs sont saturés de signification sur la carte cérébrale et que des zones responsables de nombreuses fonctions mentales ont été identifiées. Mais entre la cellule et la région du cerveau, il existe un autre niveau très important : un ensemble de cellules nerveuses, un ensemble de neurones. Il y a encore beaucoup d’incertitude ici. Grâce à la TEP, nous pouvons retracer quelles zones du cerveau sont « activées » lors de l'exécution de certaines tâches, mais que se passe-t-il à l'intérieur de ces zones, quels signaux les cellules nerveuses s'envoient les unes aux autres, dans quel ordre, comment elles interagissent les unes avec les autres, nous Je vais en parler pour l'instant, nous en savons peu. Bien qu'il y ait quelques progrès dans cette direction. Ici, la microcartographie a permis de déchiffrer quels processus physiologiques se produisent dans les parties postérieures inférieures du lobe frontal, selon les données TEP, associées à la fourniture d'une sémantique.

Auparavant, on croyait que le cerveau était divisé en zones clairement délimitées, chacune étant « responsable » de sa propre fonction - c'est la zone de flexion du petit doigt, et c'est la zone d'amour des parents. Ces conclusions reposent sur des observations simples : si une zone donnée est endommagée, alors la fonction qui lui est associée est également altérée. Au fil du temps, il est devenu évident que tout est plus compliqué : les neurones situés dans différentes zones interagissent les uns avec les autres de manière très complexe, et il est impossible d'établir partout un « lien » clair d'une fonction avec une zone du cerveau en termes d'assurance. fonctions supérieures. Nous pouvons seulement dire que ce domaine est lié à la parole, à la mémoire et aux émotions. Mais dire que cet ensemble neuronal du cerveau (pas un morceau, mais un réseau distribué), et lui seul est responsable de la perception des lettres, et ceci et cela s'y passe (certainement au niveau cellulaire), et cela un - mots et phrases, est une tâche pour l'avenir.

La fourniture par le cerveau de types d'activité supérieurs est similaire à l'éclair d'un feu d'artifice : au début, nous voyons beaucoup de lumières, puis elles commencent à s'éteindre et à se rallumer en se faisant des clins d'œil, certaines pièces restent sombres, d'autres clignotent. De la même manière, un signal d'excitation est envoyé à une certaine zone du cerveau, mais l'activité des cellules nerveuses à l'intérieur est soumise à ses propres rythmes particuliers, sa propre hiérarchie. En raison de ces caractéristiques, la destruction de certaines cellules nerveuses peut constituer une perte irréparable pour le cerveau, tandis que d’autres pourraient bien être remplacées par des neurones voisins « réappris ». Chaque neurone doit être considéré au sein de l’ensemble des cellules nerveuses. La tâche principale consiste désormais à déchiffrer le code nerveux, c'est-à-dire à comprendre exactement comment les fonctions supérieures sont assurées. Très probablement, cela peut être réalisé grâce à l’étude des effets coopératifs dans le cerveau et de l’interaction de ses éléments. L'étude de la façon dont les neurones individuels sont combinés en une structure, et la structure en un système et dans l'ensemble du cerveau. C’est la tâche principale du siècle prochain.

Le Laboratoire des États fonctionnels, dirigé par le professeur V.A. Ilyukhina, lauréat du Prix d'État de l'URSS, mène des développements dans le domaine de la neurophysiologie des états fonctionnels du cerveau. Ce que c'est? Tout le monde sait qu’une même influence, une même phrase est parfois perçue de manières diamétralement opposées par une personne, selon ce qu’on appelle l’état fonctionnel actuel du cerveau et du corps. Ceci est similaire à la façon dont la même note jouée sur un orgue a un timbre différent selon le registre. Notre cerveau et notre corps constituent un système complexe à plusieurs registres, dans lequel le rôle du registre est joué par l'État. En pratique, on peut dire que l'ensemble des relations entre une personne et son environnement est largement déterminé par son état fonctionnel. Cela s’applique également à la possibilité d’une « panne » pour un opérateur humain sur le panneau de commande d’une machine complexe et aux caractéristiques de la réaction du patient au médicament pris.

La tâche du laboratoire est d'étudier les états fonctionnels, par quels paramètres ils sont déterminés, comment ces paramètres et les états eux-mêmes dépendent de l'état des systèmes de régulation du corps, comment les influences externes et internes modifient les états, provoquant parfois des maladies, et comment, à leur tour, les états du cerveau et du corps influencent l’évolution de la maladie et l’effet des médicaments. Il est montré que, comme la réaction de l’organisme tout entier, les réactions des structures individuelles sont modulées et dépendent de leur état ou, selon la terminologie de l’auteur, du niveau de fonctionnement relativement stable (LSF). Sur la base de ces études, des idées sur le principe hiérarchique d'organisation des systèmes cérébraux et le rôle des processus infra lents dans le contrôle de l'état des structures cérébrales ont été formulées. Il a été constaté que la répartition spatiale de l'USF sur de vastes zones du cerveau et le maintien de la stabilité relative de l'état cérébral sont dus à l'équilibrage réciproque des niveaux de fonctionnement relativement stable des zones des structures cérébrales. Ce phénomène fonctionne de manière à préserver l'état actuel de la structure et un certain nombre de structures fonctionnellement liées sans changements significatifs, avec la possibilité de changements locaux dans des zones individuelles. En termes quantitatifs, l'UOSF est déterminé par le signe, l'ampleur et le temps de stabilité des valeurs de l'un des types de processus physiologiques ultra-lents - le potentiel stable a de la gamme millivolt (potentiel oméga a). Dans les conditions d'études à long terme de plusieurs jours et plusieurs mois, il a été constaté que l'UOSF détermine les caractéristiques amplitude-temps de l'activité impulsionnelle multicellulaire spontanée des neurones (puissance du flux d'impulsion), le type d'ESCoG ou ECoG, l'amplitude- caractéristiques temporelles des oscillations infra-lentes du potentiel neuronal comprises entre 0,05 et 0,5 oscillations par seconde (ondes zêta, tau, epsilon), enregistrées simultanément dans les mêmes zones des structures cérébrales. Des changements spontanés ou induits dans l'état et l'activité physiologique des zones des formations cérébrales se sont reflétés dans la variabilité de différents types de neurodynamique, ce qui a permis d'observer des transformations spatio-temporelles complexes de processus neurophysiologiques se produisant en parallèle à différentes vitesses, leur subordination et une indépendance relative, c'est-à-dire observer réellement le travail dynamique de ce système hiérarchique complexe.

Lors de la réalisation d'activités stéréotypées d'urgence (activation de l'attention, préparation à l'action, mobilisation de la mémoire à court terme), les systèmes cérébraux qui les soutiennent sont formés de liens potentiellement physiologiquement actifs, c'est-à-dire prêt à démontrer cette activité dans des conditions spécifiques. Dans le même temps, en fonction de la structure de l'activité, l'activité physiologique des unités du système se déroule dans une certaine séquence temporelle avec l'apparition possible d'une réaction d'abord dans la dynamique de l'activité impulsionnelle des neurones et dans les premières phases des potentiels évoqués ( EP). De plus, retardés dans le temps (période de latence - dizaines et centaines de ms), modifications des composants tardifs de l'EP, faibles en intensité (amplitude de dizaines de µV) des processus physiologiques ultra-lents de la deuxième gamme (CNV, changements de phase typiques de ondes zêta) peuvent se produire. Il a été constaté que les maillons du système permettant de fournir des activités stéréotypées d'urgence conservent leur activité physiologique jusqu'à ce que leur état actuel change en raison d'une influence exogène ou endogène (USF). Il convient de souligner qu'une modification des zones UOSF des structures cérébrales dans ces conditions entraîne la disparition de l'activité physiologique de certaines unités et, à l'inverse, la manifestation de l'activité physiologique d'autres.

La réciprocité des changements dans les différentes zones et la redistribution de leur activation apparaissent comme l'une des propriétés fondamentales du cerveau, déterminant sa stabilité et sa richesse en capacités et fonctions de protection. Cela était particulièrement évident dans les études sur le soutien cérébral des émotions menées sous la direction de N.P. Bekhtereva dans les années quatre-vingt. Il a été constaté que chez une personne émotionnellement équilibrée, au cours du développement de toute émotion, certains changements dans les processus physiologiques ultra-lents, déterminés par l'ampleur et le signe du potentiel oméga a dans certaines structures, s'accompagnent généralement de changements de cet indicateur d'opposé. signer dans d’autres structures. Ce mécanisme empêche le développement excessif de toute émotion, maintient une personne émotionnellement équilibrée et équilibrée. Lorsqu'il est violé, de graves troubles émotionnels se développent précisément parce que le mécanisme permettant de freiner le développement excessif d'une certaine émotion ne fonctionne pas. Dans des études sur l'activité impulsionnelle (Medvedev, Krol), il a été montré que même lors de l'exécution d'activités extrêmement monotones, dans le but de stabiliser complètement le fonctionnement du cerveau, des réarrangements spontanés endogènes se produisent dans le fonctionnement de ses structures. En d’autres termes, même lors de l’exécution d’une activité mentale stéréotypée monotone, le système qui la soutient est continuellement réorganisé. Ainsi, on peut dire que pour accomplir une tâche, un collectif de travail temporaire est constitué, qui change tout le temps, et tous ses membres, d'une part, sont formés pour effectuer diverses tâches, et, d'autre part, ont régulièrement la possibilité de prendre une pause.

En tenant compte des caractéristiques des conditions du cerveau et du corps, on peut choisir correctement entre des voies de traitement alternatives. La définition des capacités d’adaptation d’une personne est intéressante : on peut prédire la stabilité d’un individu donné sous n’importe quelle influence ou stress. Il s'est avéré que certains, même les jeunes, ont déjà épuisé leurs capacités d'adaptation et que même un stress modéré peut provoquer chez eux une réaction pathologique. Il est possible d'identifier ces personnes et de leur fournir un traitement correctif en temps opportun.

Le laboratoire de neuroimmunologie (professeur, docteur en sciences médicales I.D. Stolyarov) est engagé dans cette tâche. On sait désormais que de nombreuses maladies nerveuses sont associées à un dysfonctionnement du système immunitaire. Les troubles de l’immunorégulation entraînent souvent de graves maladies cérébrales. Les systèmes nerveux et immunitaire exercent leurs fonctions protectrices en étroite interaction. Ils sont unis par des principes d'organisation communs, des molécules intermédiaires communes et des fonctions de régulation importantes pour l'organisme dans son ensemble. Les modèles découverts de réaction neuro-immune à un stimulus étranger ont permis d'utiliser les données obtenues pour le diagnostic et le traitement d'un certain nombre de maladies cérébrales. Les cliniciens ont déjà noté que, d'une part, la destruction ou le sous-développement des structures cérébrales s'accompagne d'un déficit immunitaire, et d'autre part, les déficits immunitaires primaires et secondaires conduisent à des troubles fonctionnels ou à des maladies du cerveau. Dans le développement de nombreuses maladies chroniques du système nerveux, les mécanismes infectieux, viraux et immunopathologiques revêtent une importance bien plus grande que prévu.

La sclérose en plaques est une maladie chronique grave du cerveau et de la moelle épinière qui touche des personnes relativement jeunes entre 20 et 40 ans. L'ambiguïté de nombreux problèmes d'apparition et de mécanismes de développement de la maladie, les difficultés de diagnostic dans les premiers stades de développement, la variété des variantes cliniques de l'évolution avec un handicap rapide et le manque de méthodes de traitement efficaces ont amené l'étude de la sclérose en plaques à l'ensemble des problèmes les plus urgents de la médecine moderne. Le Laboratoire de neuroimmunologie de l'Institut du cerveau humain de l'Académie des sciences de Russie a développé une nouvelle approche qui permet, simultanément à l'utilisation de méthodes immunologiques spécifiques pour évaluer les dommages causés aux cellules du système nerveux central, d'utiliser la résonance magnétique et le positon. tomographie par émission pour visualiser le processus pathologique. La nouveauté fondamentale est que cette approche permet d'évaluer simultanément à la fois les troubles auto-immuns systémiques dans la sclérose en plaques et les changements fonctionnels et morphologiques locaux dans le système nerveux central. Un examen neuroimmunologique, instrumental et clinique complet de patients atteints de sclérose en plaques a permis d'établir le rôle important des lésions du cortex et des structures sous-corticales dans les mécanismes de développement de cette maladie.

Si auparavant le diagnostic de « sclérose en plaques » sonnait comme une condamnation à mort, l’utilisation de médicaments immunocorrecteurs modernes génétiquement modifiés peut désormais améliorer considérablement la qualité de vie du patient et maintenir sa capacité de travail pendant une longue période. Pour accroître l'efficacité de l'utilisation de ces médicaments, le laboratoire de neuroimmunologie a développé des critères immunologiques pour évaluer l'efficacité des médicaments immunocorrecteurs et génétiquement modifiés chez les patients atteints de sclérose en plaques.

Les mécanismes immunologiques ne jouent pas seulement un rôle dans la sclérose en plaques. La destruction d’une partie du tissu cérébral lors d’un accident vasculaire cérébral provoque également des modifications immunologiques. De plus, les complications infectieuses causées par un déficit immunitaire secondaire sont parmi les plus graves, aboutissant souvent à la mort du patient suite à ces complications d'accident vasculaire cérébral. Des recherches menées par des employés du laboratoire de neuroimmunologie ont montré que le côté de la lésion cérébrale lors d'une ischémie cérébrale dans des expériences et des cliniques peut déterminer la particularité des changements dans la réactivité immunologique. Et dans le cadre du développement global de nouvelles méthodes de traitement et de rééducation des patients post-AVC, il a été prouvé pour la première fois que la stimulation électrique des structures du cortex cérébral lors d'accidents vasculaires cérébraux ischémiques subaigus, utilisée par les employés actuels d'IMC depuis 1972, s'accompagne par normalisation des paramètres immunologiques. Un traitement immunocorrecteur opportun peut réduire considérablement la gravité des complications, voire les éviter complètement. Il y a peu, le directeur de ce laboratoire a rejoint le conseil d'administration du Comité européen pour la recherche et le traitement de la sclérose en plaques.

La seconde moitié du XIXe siècle et la majeure partie du XXe siècle avaient pour devise la victoire sur la nature. Et en effet, l’homme a célébré victoire après victoire sur la nature. Il a vaincu les rivières et les maladies. Mais il s’est avéré qu’il ne s’agissait pas d’un asservissement de la nature, mais d’une retraite tactique pour regrouper ses forces. Nous pouvons maintenant donner de nombreux exemples, pour ainsi dire, de contre-attaques réussies de la nature. Cela inclut le SIDA, l’hépatite C et bien plus encore. La nature a réagi en particulier par le fait que les problèmes créés par l'homme lui-même, ce qu'on appelle les problèmes créés par l'homme, sont devenus particulièrement aigus. Nous vivons dans des champs magnétiques puissants (tramways, métros, lignes électriques, etc.), sous la lumière de lampes à gaz - clignotant à 50 hertz, regardant un écran d'ordinateur pendant des heures - le même hertz, parlant sur un téléphone portable, etc. . . Tout cela est loin d'être indifférent à une personne, et une fatigue accrue n'est pas la pire des choses. Ces études sont réalisées par un laboratoire sous la direction d'un Docteur en Sciences Médicales. E.B. Lyskova.

Nous ne pouvons plus vivre sans téléphone, sans télévision, sans courant électrique et sans autres acquis de la civilisation. Des recherches sont donc nécessaires sur la manière de coexister pacifiquement avec eux. Par exemple, il est bien connu que les lumières clignotantes peuvent même provoquer une crise d’épilepsie. Cependant, il est étonnant de constater à quel point les mesures les plus simples peuvent réduire considérablement le danger. Contre-mesure – fermez un œil et aucune généralisation n’aura lieu. Pour réduire considérablement "l'effet dommageable" d'un radiotéléphone - cela n'a d'ailleurs pas encore été définitivement prouvé - il suffit de modifier la conception de manière à pointer l'antenne vers le bas, et le cerveau ne sera pas irradié. Le laboratoire a par exemple montré que l’exposition à un champ magnétique alternatif avait un effet négatif sur l’apprentissage. Cependant, pas n’importe quel champ, mais un champ avec une certaine fréquence et amplitude. Ce sont donc ces paramètres que vous devriez essayer d’éviter. Un moniteur avec un taux de rafraîchissement de 50 à 60 Hz est nocif, surtout si vous êtes assis à proximité. Cependant, si la fréquence est réglée à au moins 80 Hz, l'effet nocif diminuera fortement. Nous avons désormais appris à identifier les personnes à risque, celles qui sont hypersensibles aux impacts d'origine humaine. Expliquant ainsi des troubles nerveux apparemment sans cause. Ces travaux sont menés dans le cadre d'une coopération internationale très étroite.

La recherche sur le cerveau est considérablement entravée par la difficulté d’y accéder directement.

Lors d'une opération abdominale conventionnelle, la peau est incisée et le chirurgien a presque immédiatement accès à l'organe qui l'intéresse. A la fin de l'opération, la peau est suturée et au bout de deux à trois semaines il ne reste plus qu'une cicatrice. Le cerveau est recouvert par le crâne et pour y accéder, le chirurgien doit procéder à une trépanation du crâne, c'est-à-dire en détruire une partie, parfois non petite. Mais ce n’est pas le pire. Si la lésion est située profondément dans le cerveau, il faut alors l'atteindre en écartant (et parfois en détruisant « en cours de route ») les autres zones du cerveau. Cela augmente considérablement la morbidité de l’opération et la rend parfois impossible, car ces dommages collatéraux peuvent avoir des conséquences pires que la maladie elle-même.

Cette contradiction peut être résolue grâce à la technique stéréotaxique. La stéréotaxie est une technologie médicale de haute technologie qui offre la possibilité d'un accès peu traumatisant, doux et ciblé aux structures profondes du cerveau et d'effets dosés sur celles-ci. La stéréotaxie est à bien des égards la neurochirurgie du futur ; elle est capable de remplacer un certain nombre d'interventions neurochirurgicales « ouvertes » par de larges trépanations ostéoplasiques aux effets peu traumatisants et économes.
La neurochirurgie moderne utilise des techniques éprouvées pour localiser avec précision les lésions cérébrales. Aujourd'hui, cela est principalement réalisé à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique, dont la résolution couvre les besoins de détermination du site d'intervention chirurgicale. Dans les conditions typiques d'une clinique moderne http://hospital.ukr/neurosurgery, presque toute la gamme des soins neurochirurgicaux est réalisée, y compris les méthodes les plus modernes de localisation du site d'impact.

L'essence de la stéréotaxie : savoir très précisément où dans le cerveau se trouve une structure (cible) qui doit être influencée - coaguler, geler, évacuer, stimuler, et à travers un petit trou dans le crâne - d'environ un centimètre - insérer un mince instrument, d'environ deux millimètres de diamètre, qui souvent ne perce pas, mais écarte plutôt le tissu cérébral avec un impact traumatique minimal. Au bout de cet instrument se trouve un effecteur qui produit l’effet nécessaire. Dans ce cas, il est toujours extrêmement important d'atteindre avec précision la structure cible avec l'outil.

Dans les pays développés, principalement aux États-Unis, la stéréotaxie clinique a pris la place qui lui revient en neurochirurgie. Il existe actuellement aux États-Unis environ 300 neurochirurgiens stéréotaxiques membres de l’American Stereotactic Society. La base de la stéréotaxie repose sur les mathématiques et les instruments de précision qui permettent une immersion ciblée d'instruments subtils dans le cerveau. Les méthodes et dispositifs modernes d'introscopie, qui permettent de « regarder » dans le cerveau d'une personne vivante, jouent un rôle important dans la stéréotaxie. Comme mentionné ci-dessus, il s'agit de la tomographie par émission de positons, de l'imagerie par résonance magnétique et de la tomodensitométrie à rayons X. "La stéréotaxie est une mesure de la maturité méthodologique de la neurochirurgie" - l'opinion du regretté neurochirurgien L.V. Abrakov. Et enfin, il est très important pour la méthode de traitement stéréotaxique de connaître le rôle des noyaux individuels, des « points » dans le cerveau humain, de comprendre leur interaction, c'est-à-dire savoir où et ce qui doit être fait exactement dans le cerveau pour traiter une maladie particulière.

Laboratoire de méthodes stéréotaxiques de l'Institut du cerveau humain de l'Académie des sciences de Russie sous la direction du Dr med. A.D. Anichkov, lauréat du Prix d'État de l'URSS, est le principal centre stéréotaxique de Russie. Ici est née la direction la plus moderne de la stéréotaxie - la stéréotaxie informatique avec des logiciels et des mathématiques implémentés sur un ordinateur (avant ces développements, les calculs stéréotaxiques étaient effectués par des neurochirurgiens pendant une intervention chirurgicale, ou le patient dans un cadre traumatique devait subir une introscopie (IRM ou CT ) immédiatement avant l'opération. ). Des dizaines de dispositifs stéréotaxiques ont également été développés ici, dont certains ont fait l'objet d'essais cliniques et ont été utilisés pour résoudre les problèmes les plus complexes de guidage stéréotaxique. En collaboration avec des collègues de l'Institut central de recherche Elektropribor, un système stéréotaxique informatisé a été créé et, pour la première fois en Russie, est produit en série, ce qui est supérieur aux modèles étrangers similaires dans un certain nombre d'indicateurs clés. "Enfin, les timides rayons de la civilisation ont illuminé nos sombres grottes", - auteur inconnu.

Dans notre Institut, la stéréotaxie est utilisée dans le traitement des patients souffrant de troubles du mouvement (maladie de Parkinson, chorée de Huntington, autres hémihyperkinésies, etc.), d'épilepsie, de douleurs indomptables (notamment le syndrome de la douleur fantôme) et de certains troubles mentaux. De plus, la stéréotaxie peut être et est utilisée pour le diagnostic et le traitement précis de certaines tumeurs cérébrales, le traitement des hématomes, des abcès et des kystes cérébraux. Il est important de souligner que les interventions stéréotaxiques (comme toutes les autres interventions neurochirurgicales) ne sont proposées au patient que si toutes les possibilités de traitement (médicamenteux) non chirurgical ont été épuisées et que la maladie elle-même présente un danger pour le patient (ou le prive de sa capacité à travailler, le désocialise). Bien entendu, toutes les opérations sont réalisées à la clinique ICH uniquement avec le consentement du patient et de ses proches, après consultation de spécialistes de profils variés.

On peut parler de deux types de stéréotaxies. Le premier, non fonctionnel, est utilisé lorsqu’il existe une sorte de dommage organique profond dans le cerveau. Par exemple, une tumeur. Lorsque vous essayez de l'enlever à l'aide de la technologie conventionnelle, vous devrez passer par des structures saines qui remplissent des fonctions importantes, et le patient pourrait en subir des dommages, parfois même incompatibles avec la vie. Cependant, cette tumeur est clairement visible grâce aux outils modernes d’intravision : tomographes à résonance magnétique et à émission de positons. Vous pouvez calculer ses coordonnées et la détruire, ou, par exemple (une autre méthode développée à l'IMC), introduire des sources radioactives à l'aide d'une sonde fine peu traumatisante, qui brûlera la tumeur et se désintégrera en même temps. Les dommages au passage dans le tissu cérébral sont minimes, seule la tumeur sera détruite, parfois de forme très complexe, très agressive, et détruite radicalement. Nous avons effectué un certain nombre d'opérations de ce type il y a plusieurs années et il reste encore des patients pour lesquels il n'y avait aucun espoir avec les méthodes de traitement traditionnelles.

L’essence de cette méthode est que nous éliminons le « défaut » clairement visible. Le problème est de savoir comment y accéder, quelle voie choisir pour ne pas toucher des zones importantes, quelle méthode adéquate d'élimination du « défaut » choisir : implantation de sources, thermocoagulation ou cryodestruction, mais l'essence est la même : on élimine ce que nous voyons clairement.

La situation est fondamentalement différente avec la stéréotaxie « fonctionnelle », utilisée dans le traitement d'un certain nombre de maladies décrites ci-dessus. La cause de la maladie est souvent due au fait qu’un petit groupe de cellules, ou plusieurs groupes proches ou éloignés, ne fonctionnent pas correctement. Soit ils ne libèrent pas les substances nécessaires, soit ils en libèrent trop. Ils peuvent être excités pathologiquement et provoquer une « mauvaise » activité des cellules saines. Ces mauvaises cellules doivent être trouvées et soit détruites, isolées, soit (ce qui est très intéressant) « rééduquées » par stimulation électrique. L'important est que la zone touchée ne soit pas visible ici. Il faut la calculer, comme Le Verrier a calculé l'orbite de Neptune.

C’est là que les connaissances fondamentales sur les principes du cerveau, l’interaction de ses parties et le rôle fonctionnel de chaque partie du cerveau sont d’une importance cruciale. Il est important d'utiliser les résultats d'une nouvelle direction développée par un membre de notre équipe, le regretté professeur V.M. Smirnov - la neurologie stéréotaxique. C'est de la voltige. Cependant, c’est précisément sur cette voie que réside la possibilité de traiter de nombreuses maladies graves, y compris mentales.

Les résultats, dont nos recherches, ont montré que presque toute activité complexe, et notamment l'activité mentale, est assurée dans le cerveau par un système complexe réparti dans l'espace et fondamentalement variable dans le temps, constitué de liens plus ou moins rigides. . Il est clair qu’il est beaucoup plus difficile d’interférer avec le fonctionnement du système. Cependant, dans un certain nombre de cas, qui seront discutés ci-dessous, nous pouvons le faire.

Certaines cellules nerveuses sont prêtes à travailler dès la naissance. Il s’agit par exemple des neurones du cortex visuel primaire. D’autres sont élevés au cours de l’ontogenèse et apprennent quelque chose. Comment cela peut-il arriver? Premièrement, un grand groupe de cellules participe à la fourniture d’une nouvelle activité. Puis, comme elle est « stéréotypée », les territoires sont minimisés et le nombre de neurones qui la fournissent est radicalement réduit. Les cellules restantes semblent oublier ce qu’elles savaient faire. Mais comme nous avons pu le montrer, pas pour toujours. Même après cette spécialisation, ils sont en principe capables d'assumer d'autres tâches ; ils n'ont pas complètement « oublié » comment travailler différemment. Par conséquent, vous pouvez essayer de les forcer à reprendre le travail des cellules nerveuses perdues et à les remplacer.

Les neurones du cerveau fonctionnent comme l'équipage d'un navire : l'un est doué pour guider le navire tout au long de sa route, un autre pour tirer et un troisième pour préparer la nourriture. Mais vous pouvez apprendre à un tireur comment cuisiner du bortsch et à un cuisinier comment viser une arme à feu. Il vous suffit de leur expliquer comment cela se fait. En principe, il s’agit d’un mécanisme naturel : si une lésion cérébrale survient chez un enfant, ses cellules nerveuses « réapprennent » spontanément. Chez l’adulte, des méthodes spéciales doivent être utilisées pour « recycler » les cellules.

C'est la base de la méthode de traitement : à l'aide d'une stimulation électrique ponctuelle ou magnétique distribuée, certaines cellules nerveuses sont entraînées à effectuer le travail d'autres, qui ne peuvent plus être restaurées. Très probablement, la stimulation électrique active ici de manière brusque et non spécifique une région du cerveau, tout en augmentant le niveau de sa plasticité. De bons résultats ont déjà été obtenus dans ce sens : par exemple, certains patients présentant des lésions traumatiques des zones de Broca et de Wernicke, responsables de la formation de la parole, ont pu réapprendre à parler et à comprendre la parole.

C'était la rééducation des neurones. Mais un certain nombre de maladies cérébrales, notamment celles conduisant à des troubles mentaux graves, comme le syndrome obsessionnel-compulsif (états obsessionnels), la maladie de Gilles de la Tourette, l'agressivité pathologique, surviennent en raison de l'hyperactivité de certaines structures cérébrales. Ici, la tâche de la chirurgie stéréotaxique est d'éliminer ce foyer d'excitation. Il s’agit en principe d’une tâche « propre » à la stéréotaxie fonctionnelle. Contrairement à la méthode de stimulation électrique, elle est utilisée lorsqu'il y a un phénomène « plus » (excitation pathologique, surproduction d'une substance et hyperkinésie associée, excitation émotionnelle, etc.) et qu'elle doit être détruite, et n'est pas utilisée lorsqu'elle est phénomènes «moins» lorsque, par exemple, la plégie survient en raison de l'hypoactivité d'une partie du cerveau.

Prenons un exemple qui est désormais devenu un sujet brûlant : le traitement chirurgical du trouble obsessionnel-compulsif lié aux médicaments. L’une des terribles propriétés d’une drogue est sa dépendance, si addictive que le toxicomane en devient dépendant et ne peut plus s’en passer. Il existe deux types de dépendance : physique et psychologique. Le premier type d’addiction est dû à l’intégration de l’héroïne dans le mécanisme de consommation énergétique de la cellule cérébrale. La cellule s'habitue à manger une version plus légère (mais pas efficace) et ne veut pas revenir à l'ancienne et efficace. Par conséquent, lorsque vous arrêtez de prendre le médicament, un « sevrage » se produit - une abstinence, qui est extrêmement douloureuse et peut même entraîner la mort du toxicomane. Cependant, la médecine moderne a appris à traiter ce problème de manière relativement simple et indolore ; il existe différents moyens très efficaces d'éliminer la dépendance physique, utilisés avec succès dans de nombreuses cliniques. Ainsi, le toxicomane est « blanchi ». Son corps n'a plus besoin de médicaments. Mais il se souvient du merveilleux sentiment qu'il a ressenti en les utilisant, et de toutes les fibres de son âme, il rêve de le revivre. Ce n'est pas un caprice, c'est une maladie mentale grave : le syndrome obsessionnel-compulsif - et il est impossible de résister à cette attirance. Les arguments raisonnables ne fonctionnent pas sur lui. Malheureusement, l'efficacité du traitement de la dépendance psychologique aux drogues est encore extrêmement faible et se situe entre 3 et 8 pour cent. Considérant que la durée de vie moyenne d’un héroïnomane est de quatre ans, on peut dire que le patient est condamné. En ce sens, l'héroïne peut être comparée à une tumeur maligne et, en règle générale, on ne peut pas parler de guérison, mais d'une période de survie, d'un retard dans une fin terrible.

Notre clinique utilise une méthode chirurgicale pour traiter le syndrome obsessionnel-compulsif lié à l'héroïne. L'explication théorique du syndrome lui-même et du mécanisme d'action de la méthode de traitement proposée ne peut pas encore être considérée comme complètement complète, nous présenterons donc ci-dessous l'un des concepts que nous considérons comme les plus probables. Naturellement, dans cet article, destiné au grand public, il sera présenté sous une forme simplifiée, pour laquelle je m'excuse auprès des spécialistes.

L'envie pathologique de drogue est causée par l'empreinte de la mémoire émotionnelle des sentiments ressentis après sa prise. Cette excitation émotionnelle est si forte qu’elle éclipse presque tout. La vie entière d'un toxicomane est subordonnée à l'idée de retrouver le même état. Comme tous les phénomènes psychologiques, cela correspond à certains processus neurophysiologiques. Le système limbique est le système le plus important qui génère des émotions. Schématiquement, cela peut être représenté comme un cercle vicieux constitué de diverses structures cérébrales, et les phénomènes émotionnels correspondent à une certaine impulsion (activation ou désactivation) des neurones de ces structures. Selon le concept auquel nous adhérons, un état obsessionnel se manifeste par l'apparition d'une hyperexcitation pathologique dans ce cercle qui, circulant dans un cercle, par un mécanisme de rétroaction positive, atteint le niveau de saturation, supprime toute autre émotion et devient incontrôlable. . (Voir ci-dessus sur l'équilibre des émotions.) Ce mécanisme est le même pour un état obsessionnel de toute nature.C’est la même excitation réverbérante qui détermine l’essence principale de la mémoire à court terme. Habituellement, ces excitations ne s'éteignent que pendant le sommeil, mais un état obsessionnel est si fortement éveillé et soutenu par certains stimuli externes qu'il ne l'est pas. Il continue à être actif même après le sommeil, c'est pourquoi il se manifeste comme obsessionnel et constant. Naturellement, l’idée surgit de briser ce cercle vicieux. Par conséquent, dans les années soixante, les structures du système limbique ont été proposées comme structures cibles pour les opérations du syndrome obsessionnel-compulsif. En particulier, la cible que nous utilisons dans le traitement des toxicomanes a été proposée en 1962. Cependant, le niveau méthodologique insuffisant qui existait à cette époque n'a pas permis à cette opération de se généraliser. La situation a radicalement changé avec l’introduction des stéréotaxies modernes, développées entre autres dans notre institut. Il s'est avéré possible, grâce à une approche peu traumatisante utilisant une cryosonde d'un diamètre extérieur de 2,6 mm, de geler une petite partie du gyrus cingulaire entre ses parties antérieure et médiane et ainsi de couper ce cercle vicieux. L’opération elle-même est extrêmement peu traumatisante, c’est comme une injection dans le cerveau. La méthode d'exposition choisie - la congélation - diffère favorablement de la thermocoagulation et d'autres influences destructrices de tissus en ce qu'elle laisse intactes les parois des artères et des artérioles, minimisant ainsi le risque de saignement. En règle générale, le patient déjà sur la table d'opération déclare qu'il n'est plus attiré par les drogues. Pourquoi? Oui, car malgré le fait qu'il se souvienne de la drogue, cette hyperimpulsivité pathologique n'existe plus, et cette mémoire n'est pas colorée émotionnellement. Oui. Il se souvient qu’il s’est injecté lui-même, mais il ne se souvient pas pourquoi c’était si génial. Cette excitation émotionnelle qui emporte tout sur son passage disparaît, et ce qui reste n'est que souvenir. Il est intéressant de noter que des études spécialement menées ont montré que le profil de personnalité ne change pas, sauf peut-être en raison de l'expansion naturelle de la sphère émotionnelle. Naturellement, il ne pensait qu'à la drogue, mais maintenant il remarqua qu'il y avait aussi de belles filles.

Il s’agit d’un mécanisme possible pour le traitement stéréotaxique d’états obsessionnels de diverses natures. Cela inclut le syndrome de la douleur fantôme, au cours du traitement duquel nous avons découvert la disparition des envies de drogue (les patients étaient obligés de prendre des médicaments pour soulager la douleur), et d'autres.

Mais bien entendu, l’opération reste une opération. C’est toujours potentiellement dangereux, c’est pourquoi nous ne le faisons que lorsque toutes les autres méthodes de traitement conservateur ont été épuisées. Ainsi, les mécanismes de l'effet thérapeutique des opérations psychochirurgicales visant à désactiver les structures du système limbique peuvent s'expliquer par l'interruption partielle des impulsions pathologiques circulant le long des voies nerveuses. Cette impulsion, qui est une conséquence de l'hyperactivité (activité excessive) de différentes zones (pour différentes maladies) du cerveau, est un mécanisme commun à un certain nombre de maladies chroniques du système nerveux, telles que l'épilepsie et les troubles obsessionnels compulsifs. Ces chemins doivent être trouvés et détournés le plus doucement possible. Les interventions psychochirurgicales stéréotaxiques (plusieurs centaines d'entre elles ont été réalisées et la plupart aux États-Unis) sont une méthode moderne de traitement des patients souffrant de certains troubles mentaux (principalement TOC - troubles obsessionnels compulsifs, c'est-à-dire états obsessionnels), pour lesquels non- les méthodes chirurgicales se sont révélées inefficaces.

Au niveau cellulaire, tout le travail cérébral est associé à des transformations chimiques de diverses substances, c'est pourquoi les résultats obtenus dans le laboratoire de neurobiologie moléculaire dirigé par le professeur S.A. Dambinova sont importants pour nous. Le laboratoire explore les bases neurochimiques de l'intégrité fonctionnelle du cerveau et du corps à l'aide d'approches moléculaires modernes. En d’autres termes, le laboratoire étudie les processus moléculaires associés à la transformation de signaux chimiques simples en signaux intégratifs complexes qui assurent les fonctions de l’organisme tout entier. Voyons comment cela se produit.

Par exemple, parallèlement aux études physiologiques de l'activité cérébrale dans les troubles du mouvement, le métabolisme des neurotransmetteurs (substances qui transmettent l'information du neurone a au neurone y) a été étudié : glutamate, GABA, dopamine et sérotonine. Il a été constaté que leur dynamique clinique chez les patients atteints de parkinsonisme s'est stabilisée grâce à l'effet positif de la stimulation électrique thérapeutique (TES). Cependant, la compensation du déficit en dopamine et en sérotonine par un traitement pharmaceutique n'a pas produit l'effet escompté chez les patients atteints de parkinsonisme. Ce n'est qu'après la découverte de fractions peptidiques de faible poids moléculaire, apparues immédiatement après le LES et accompagnées d'une amélioration de l'état clinique des patients - diminution des tremblements, de la rigidité et de l'apparition de réactions émotionnelles positives, que leur rôle fondamental dans la neurochimie du mouvement est devenu clair.

Avec une étude plus approfondie de ces fractions peptidiques, des peptides du groupe tachykinine ou des peptides du groupe substance P ont été isolés et caractérisés. L'introduction de ces peptides dans le liquide céphalo-rachidien du patient à l'aide de la méthode de transfusion autohémolytique du liquide céphalo-rachidien développée par nos soins en collaboration avec des neurochirurgiens répété l'effet thérapeutique du LES et la stimulation simultanée d'émotions positives chez les patients atteints de parkinsonisme.

Il s’est avéré que ces peptides régulent les voies anticholinergiques et dopaminergiques et possèdent des propriétés qui inhibent l’hyperfonctionnement de la prolactine. Les effets à long terme du LES sont associés, tout d'abord, à la normalisation et à la compensation des déficits moléculaires du système neurotransmetteur-neuropeptide-neurohormones dans l'organisation des réactions motrices et émotionnelles étroitement liées. Il est particulièrement intéressant de noter que des schémas similaires ont été découverts plus tard chez des patients toxicomanes à l'héroïne, qui ont montré des changements significatifs dans la teneur en dopamine et en sérotonine des fluides biologiques. Par conséquent, la création de nouveaux agents pharmacologiques basés sur les neuropeptides découverts constitue une direction très prometteuse dans le traitement du parkinsonisme, de la toxicomanie et des états dépressifs.

Afin de comprendre les mécanismes spécifiques qui sous-tendent les fonctions motrices et émotionnelles du cerveau, il était nécessaire d’étudier le niveau des neurorécepteurs intercellulaires, qui se situe au deuxième rang dans la hiérarchie de la transmission du signal.

Les neurorécepteurs sont des macromolécules présentes sur la membrane d'un neurone dont la mosaïque détermine la spécificité de ses fonctions, les fonctions d'une zone ou d'une structure cérébrale. La structure polyréceptrice du cerveau reflète la multifonctionnalité des systèmes qui soutiennent diverses activités des mêmes cellules et zones du tissu nerveux.

Localisation des récepteurs opiacés mu et delta dans les structures cérébrales.	L'administration d'opiacés entraîne l'activation des neurones dopaminergiques et la libération de dopamine dans l'aire tegmentale ventrale et le noyau accumbens. Cet effet des opiacés est médié par l'inhibition de l'activité des neurones GABAergiques.

Ainsi, en laboratoire, une attention particulière est accordée à l'étude de la structure et des fonctions des neurorécepteurs du glutamate, des opiacés et de leurs métabolites, qui sont impliqués dans le développement de l'ischémie cérébrale et des réactions convulsives et dans l'émergence d'une dépendance mentale et physique aux médicaments psychotropes. On suppose que ce sont ces récepteurs cérébraux excitateurs qui sont principalement impliqués dans l'interaction et la réorganisation des systèmes qui assurent les fonctions complexes du cerveau humain associées au mouvement et au comportement émotionnel.

Le fonctionnement des neurorécepteurs dans une cellule, la manière dont ils interagissent au sein du système et leurs connexions intersystémiques, quelles sont leurs propriétés en matière de santé et de maladie, font l'objet de recherches neurochimiques approfondies.

Sur la base de nombreuses années de recherche en laboratoire, il a été possible d'établir que les récepteurs du glutamate et des opiacés modifient leurs fonctions dans le tissu cérébral lors d'une hyperexcitation et sont capables de modifier l'état de l'organisme tout entier lorsqu'ils sont stimulés par des agonistes et des antagonistes pharmacologiques. L'étude des propriétés moléculaires de ces récepteurs a révélé leur similitude dans la dynamique de réorganisation de diverses fonctions du système « cerveau-corps » associée à une altération du métabolisme des métabolites des récepteurs (glutamate, aspartate, opiacés) dans les fluides biologiques. Donnons les exemples suivants de la participation des récepteurs opiacés aux mécanismes d'organisation des expériences émotionnelles à l'aide d'un modèle expérimental d'auto-administration d'héroïne chez le rat. Les modèles suivants ont été identifiés :

Il a été établi que les effets bénéfiques des drogues (héroïne et morphine) sont médiés par des récepteurs opiacés situés dans le système mésolimbique et régulant une augmentation de la teneur en dopamine dans l'espace intercellulaire.
- il a été démontré que l'activation chronique des récepteurs opiacés par l'héroïne entraîne la stimulation de récepteurs supplémentaires, qui nécessitent de nouvelles portions de drogue pour remplir leurs fonctions et participent à la formation d'une envie irrésistible de consommation d'héroïne.
- il a été révélé qu'au stade initial il y a une augmentation de l'expression des gènes des récepteurs opiacés et une stimulation significative de l'activité cérébrale - activation des réactions comportementales, stimulation des expériences émotionnelles (absence de peur, douleur, euphorie).

En revanche, la consommation systématique et à long terme d'héroïne perturbe la stabilité du système cerveau-corps et conduit progressivement à la destruction des quantités excédentaires puis nécessaires de neurorécepteurs, qui traduisent la restructuration du système d'organisation des fonctions cérébrales et de la degré de processus destructeurs des cellules nerveuses dans ses structures. L’organisme réagit à ces troubles en produisant des « auto-anticorps » contre des fragments spécifiques de récepteurs opiacés, comme « témoins » d’antigènes « étrangers » du tissu nerveux. Il s’est avéré que l’apparence et la quantité d’auto-anticorps dirigés contre des fragments individuels de récepteurs opiacés sont en corrélation avec la gravité des symptômes de toxicomanie. Par conséquent, en analysant le sang pour le contenu des auto-anticorps contre les neurorécepteurs du cerveau, il est devenu possible de déterminer l'état fonctionnel du cerveau et du corps des animaux et des humains, et un kit de diagnostic « Drug Test » a été créé, qui permet de objectivement évaluer le degré de toxicomanie et surveiller l'efficacité du traitement des toxicomanes.

Des schémas similaires ont été identifiés lors de l'étude des mécanismes moléculaires du développement de l'épilepsie et des lésions cérébrales ischémiques, ce qui a permis de développer des indicateurs originaux et objectifs d'évaluation de la fonction cérébrale (test PA et test CIS) pour le diagnostic précoce en laboratoire de l'activité paroxystique et de l'ischémie cérébrale. chez les humains. Ces méthodes de diagnostic en laboratoire sont déjà utilisées dans certaines institutions scientifiques et médicales du pays et à l'étranger.

Ainsi, la recherche fondamentale dans le domaine de la neurochimie apporte déjà des résultats pratiques pour la médecine. Dans ce cas, la neurochimie agit comme un « langage » moléculaire de base qui permet de déchiffrer des processus intégratifs complexes dans le cerveau et le corps dans des conditions pathologiques chez l’homme.

Il convient de noter que le Laboratoire de neurobiologie moléculaire est l'un des principaux centres neurochimiques en Russie et possède ses propres groupes de recherche en Italie et aux États-Unis. Au cours de l’année écoulée, comme probablement beaucoup d’autres, j’ai été interrogé sur les plus grandes réalisations du siècle dernier et sur les perspectives pour le siècle à venir. On peut discuter de réalisations spécifiques, mais de manière générale, on peut dire que le XXe siècle a été le siècle de la technologie et de la physique. Cependant, ces dernières années ont clairement montré que le siècle prochain sera celui de la biologie, et on peut s'attendre à ce que la compréhension des mécanismes de l'activité cérébrale et, surtout, du code de l'activité nerveuse occupera des positions prioritaires. Ce que j'ai dit ici brièvement sur l'institut et ses laboratoires est développé de manière beaucoup plus complète dans les articles dont la liste est jointe.

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Cet article de synthèse présente les réalisations scientifiques de nombreux scientifiques célèbres dans l’étude du cerveau humain. Le corps humain est un travail coordonné du cerveau avec d’autres organes et systèmes. Des études sur les fonctions cérébrales humaines ont été menées par des scientifiques aussi célèbres que I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, N.P. Bekhterev et bien d'autres. Ils ont exploré et démontré des idées fondamentales sur les fonctions du cerveau. Malgré de nombreuses études, le cerveau humain reste l’organe le plus mystérieux et le plus méconnu de la science. Il ne révèle pas facilement ses secrets. La matière grise du cerveau définit un monde intérieur unique et diversifié avec des souvenirs, des fantasmes, des émotions et des désirs. Grâce au développement de méthodes de recherche modernes dans le domaine de la neurophysiologie et à la possibilité d'utiliser les équipements les plus récents, les scientifiques ont pu découvrir certains secrets du cerveau.

neurophysiologie

médecine

signal d'excitation

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Avec le développement de nouvelles méthodes en neurophysiologie, les capacités cachées du cerveau humain deviennent l'objet de recherches scientifiques. V.M. Bekhterev, N.P. Bekhtereva, N.I. Kobozev et bien d'autres ont prouvé dans leurs recherches que le cerveau physiologique n'est pas capable d'assurer pleinement les fonctions conscientes et surtout inconscientes en raison de la faible vitesse de transmission des impulsions électriques dans les synapses interneuronales. On sait que dans les synapses, les impulsions sont retardées de 0,2 à 0,5 millisecondes, alors que la pensée humaine surgit beaucoup plus rapidement.

À ce stade de développement de la neurophysiologie, nous avons une bonne idée du fonctionnement d'une cellule nerveuse. Sur la base des données de recherche scientifique de l'académicien P.K. Anokhin, l'émergence d'une connexion temporaire lors de la formation de réflexes conditionnés réside dans la convergence sensori-biologique des impulsions sur chaque cellule du cortex. La méthode PET permet de retracer quelles zones fonctionnent lors de l'exécution de certaines fonctions mentales, mais ce qui est encore mal connu, c'est ce qui se passe à l'intérieur de ces zones, dans quel ordre et quels signaux les cellules nerveuses s'envoient et comment elles interagissent les unes avec les autres. . La carte cérébrale identifie les zones responsables de certaines fonctions mentales. Mais entre la cellule et la région du cerveau, il existe un autre niveau très important : un ensemble de cellules nerveuses, ce qu'on appelle l'ensemble des neurones, dont les fonctions présentent un grand intérêt scientifique.

Dans son ouvrage « Réflexes du cerveau », I.M. Sechenov a été le premier à affirmer que la base des processus mentaux est le principe réflexe de l'activité. Il a fourni des preuves affirmatives de la nature réflexe de l'activité mentale, c'est-à-dire que toutes les expériences, pensées et sentiments résultent de l'influence d'un stimulus physiologique sur le corps. I.P. Pavlov a créé sa théorie des réflexes conditionnés, selon laquelle la connexion temporaire corticale horizontale dans la formation des réflexes conditionnés est basée sur les propriétés des centres nerveux - irradiation, excitation dominante des centres de stimuli inconditionnés et chaussée. De nombreuses recherches ont été menées par V.M. Bekhterev, qui a étudié la structure du cerveau, y a associé ses fonctions. Il a proposé une méthode qui permet une étude approfondie des voies des fibres nerveuses et des cellules le long desquelles « l'atlas cérébral » a été créé. Une véritable avancée dans l’étude du cerveau se produit lorsqu’il est possible d’entrer en contact direct avec une cellule cérébrale. La méthode implique l'implantation directe d'électrodes dans le cerveau à des fins diagnostiques et thérapeutiques. Des électrodes sont implantées dans diverses parties du cerveau ; lorsqu'elles sont stimulées, son activité augmente, ce qui permet d'étudier en détail les processus qui s'y déroulent.

On pensait que le cerveau était divisé en zones clairement délimitées, chacune étant « responsable » de sa propre fonction spécifique. Par exemple, c’est la zone responsable de la flexion du petit doigt, et c’est la zone responsable de l’amour. Ces conclusions reposaient sur des observations simples : si une zone donnée était endommagée, alors sa fonction était en conséquence altérée.

Il apparaît désormais clairement que tout n'est pas si simple : les neurones situés dans différentes zones interagissent les uns avec les autres de manière très complexe, et il est impossible de « lier » clairement une fonction à une zone du cerveau partout dans le monde pour assurer des fonctions supérieures, c'est-à-dire Autrement dit, on peut seulement dire que ce domaine est lié à la mémoire, à la parole, aux émotions. Il est encore difficile d'expliquer que cet ensemble neuronal n'est pas une partie du cerveau, mais un réseau largement répandu, et que lui seul est responsable de la perception des lettres, et qu'un autre ensemble est responsable de la perception des mots et des phrases. Le travail complexe du cerveau pour assurer des types d'activité mentale plus élevés est semblable à l'éclair d'un feu d'artifice : au début, nous voyons de nombreuses lumières, puis elles commencent à s'éteindre et à se rallumer en se faisant des clins d'œil, certaines pièces restent sombres, d'autres clignotent. De la même manière, un signal d'excitation est envoyé à une certaine zone du cerveau, mais l'activité des cellules nerveuses qui s'y trouvent est soumise à ses propres rythmes particuliers, sa propre hiérarchie. Grâce à ces caractéristiques, la destruction de certaines cellules nerveuses peut constituer une perte irréparable pour le cerveau, tandis que d'autres pourraient bien remplacer les neurones voisins « réappris », c'est-à-dire que la propriété des centres nerveux - la plasticité - se manifeste. Un certain nombre de neurones sont prêts à faire leur travail dès la naissance, et certains neurones peuvent être « éduqués » au cours du développement, vous pouvez donc essayer de les forcer à reprendre le travail des cellules perdues.

Les neurones des structures sous-corticales profondes du cerveau résolvent ensemble le problème du monde entier. Alors que les neurones du cortex, qui résolvent ce problème par eux-mêmes, augmentent en fait son activité et la fréquence des impulsions des neurones des structures profondes diminue. Les fonctions supérieures du cerveau sont assurées par le déchiffrement du code neuronal, c'est-à-dire par la compréhension de la manière dont les neurones individuels sont combinés en structures, et la structure en un système et dans l'ensemble du cerveau.

Selon les scientifiques, un champ à haute fréquence a été identifié autour du cerveau, qui diffère du champ biologique humain général. Il tire son nom du champ psycho. Le champ psycho assure le déroulement normal à grande vitesse de tous les processus neurophysiologiques. Il a été déterminé que ce champ psycho est si énergétique qu’il nécessite des supports spéciaux, à savoir les cristaux de la glande pinéale. Ils permettent de conserver un énorme volume d'informations énergétiques dans le corps protéique sans dénaturer la protéine.

Dans les années 60 du 20e siècle, le professeur N.I. Kobozev, étudiant le phénomène de la conscience, est arrivé à la conclusion que la physiologie matérielle du cerveau en elle-même ne fournit pas la pensée ni d'autres fonctions mentales. Ceci est possible grâce à des sources externes de particules-psychons ultra-légères, qui constituent la base énergétique des impulsions mentales et émotionnelles. La recherche a identifié un organoïde capable de capturer les flux psychoniques. Il a été constaté que les cristaux de la glande pinéale sont porteurs d'hologrammes qui déterminent le déploiement spatio-temporel de tous les programmes psychogénétiques établis à la naissance. Une énorme quantité d'informations sur divers programmes positifs et négatifs de la vie humaine est stockée dans les cristaux de la glande pinéale. Les forces d'influence mentale et spirituelle sur les cristaux de la glande pinéale déterminent comment et quels programmes seront mis en œuvre par une personne au cours de sa vie. Pour de nombreuses personnes, ce processus se produit inconsciemment et elles ne peuvent pas pleinement réaliser leur potentiel énergétique et informationnel. Et pour cette raison, même les personnes brillantes ne réalisent leurs inclinations que de 5 à 7 pour cent.

Dans une situation critique, lorsque le problème doit être résolu immédiatement, la production active d'énergie psychique d'une puissance énorme commence. Et puis un processus psychoénergétique spontané et incontrôlé d'influence sur les cristaux de la glande pinéale se produit et le programme de sortie de la situation de crise est activé en eux. Seule la production d'énergies puissantes et hautement spirituelles est de courte durée, et lorsque la crise est résolue, les plus grands moments de tension psychoénergétique sont oubliés. Et peu de gens peuvent contrôler consciemment l'énergie psychique et résoudre divers problèmes avec son aide.

La science neurophysiologique moderne accorde une attention particulière à l'étude des processus psychoénergétiques dans le cerveau. Il existe de nombreux instituts et laboratoires développant des problèmes théoriques dans ce domaine, dont les développements permettent à la psychologie pratique de traiter les problèmes d'activation des réserves du psychisme humain, en s'appuyant non seulement sur l'expérience empirique, mais également sur des données scientifiques. Les problèmes complexes non standard ne peuvent être résolus efficacement qu'en activant des programmes de développement et en éveillant les réserves cachées de la psyché. Cette approche permet de démontrer tout le potentiel d'un individu et de proposer des moyens efficaces de le réaliser.

Entre 40 et 70 ans, le cerveau a ses propres caractéristiques. Le « pouvoir » intellectuel associé à un mode de vie sain ne diminue pas avec l’âge, mais ne fait qu’augmenter. La manifestation maximale des fonctions cognitives se situe entre 40 et 60 ans. À partir de 50 ans, pour résoudre des problèmes, une personne utilise non pas un hémisphère à la fois, comme chez les jeunes, mais les deux (ambidextrie cérébrale). On pense qu'à l'âge mûr, une personne devient plus résistante au stress et peut travailler plus efficacement dans des conditions de fort stress émotionnel. Les neurones du cerveau ne meurent pas, comme on le croyait, jusqu'à 30 %, mais les connexions entre eux peuvent disparaître si une personne ne s'engage pas dans un travail mental sérieux. La quantité de myéline (la substance blanche du cerveau) dans le cerveau augmente avec l'âge, et atteint un maximum après 60 ans, tandis que l'intuition augmente considérablement.

Le cerveau âgé de 40 à 70 ans est généralement considéré non pas comme mature, complet et prêt à travailler, mais comme en déclin et ne remplissant pas pleinement ses fonctions. Un certain nombre de psychologues russes sont arrivés à la même conclusion : avec l’âge, le cerveau d’une personne commence à fonctionner plus efficacement que chez les jeunes.

Lien bibliographique

Zhumakova T.A., Ryspekova Sh.O., Zhunistaev D.D., Churukova N.M., Isaeva A.M., Alimkul I.O. SECRETS DU CERVEAU HUMAIN // Revue internationale de recherche appliquée et fondamentale. – 2017. – N° 6-2. – P. 230-232 ;
URL : https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11656 (date d'accès : 19/09/2019). Nous portons à votre connaissance les magazines édités par la maison d'édition "Académie des Sciences Naturelles"