Вскрывая череп: Почему мы не можем лечить заболевания мозга так же, как остальные болезни
Большинство наших органов могут рассматриваться как ремонтопригодный механизм. Почему мы не можем лечить психические заболевания, просто «починив» мозг?
Наше понимание и методики лечения психических расстройств примитивны. Почему? Наше общество испытывает огромные нагрузки. Четверть женщин страдает от депрессии на каком-то этапе своей жизни (мужчины впадают в депрессию вдвое реже). Большинство из них никогда не обратится к врачу, и их депрессия никогда не будет диагностирована. Примерно 40% из них не поможет первый курс лечения антидепрессантами, а для приблизительно 60% и второй курс окажется неэффективен. Около половины людей, больных шизофренией, пойдут на поправку или смогут жить нормальной жизнью, у другой половины будет рецидив или они никогда не вылечатся. От анорексии умирает больше пациентов, нежели от любого другого психического недуга. Но психические расстройства только одна из разновидностей — и довольно искусственная — нарушений деятельности мозга.
Лечение рассеянного склероза, болезни Паркинсона, инсульта и, прежде всего, болезни Альцгеймера остается на неудовлетворительном уровне. Боковой амиотрофический склероз неизменно фатален. Почему это происходит? Почему мы не можем лечить дисфункции мозга более эффективно? Вот простой ответ: мы недостаточно понимаем, как работает мозг. Но это приводит к более сложным вопросам. Что мы имеем в виду под «пониманием»? Что мы на самом деле ищем? Что нам нужно знать?
Давайте начнем с сердца. Не потому, что в древности полагали, что оно является хранилищем эмоций, и даже не потому, что оно «разбивается» из-за любви; просто на его примере можно показать, что имеется в виду под «пониманием» того, как работает та или иная часть тела.
Важным открытием стало то, что сердце является насосом: оно обеспечивает движущую силу для поддержания кровообращения. Нам не нужно знать, как происходит этот процесс, для того, чтобы воспроизвести его: аппарат искусственного кровообращения качает кровь, но не так, как это делает сердце. Так что это аналогичный механизм, а не гомологичный орган. Тем не менее, вы должны знать, как работает кровообращение, чтобы понять строение сердца.
Впервые функцию обеспечения кровотока обнаружил английский врач Уильям Гарвей в 17 веке, попутно предсказав, что должны быть крошечные капилляры, соединяющие артерии и вены. Сам он никогда не видел этого: их обнаружили после изобретения микроскопа. Но как только был открыт механизм кровообращения, стало очевидным, что кровь с низким содержанием кислорода поступает в правую сторону сердца из организма и должна перейти в легкие, где будет насыщена кислородом, и вернуться на левую сторону перед тем, как снова начнет прокачиваться по телу. Кровь должна циркулировать только в одну сторону, что и объясняет наличие клапанов в сердце, которые предотвращают обратный ток (рефлюкс). Это также разъясняет, почему повреждение этих клапанов ухудшает способность сердца качать кровь через легкие или тело, в зависимости от того, какой клапан поврежден. Так что теперь с успехом проводятся хирургические операции, во время которых поврежденные клапаны заменяются элементами, повторяющими их функцию.
Следующий вопрос — как работает насос? Как сердечная мышца производит сжатия, которые гоняют кровь по телу? Теперь мы понимаем физико-химические процессы, которые позволяют мышцам сокращаться. Мы также знаем, что есть область сердца, которая координирует сокращение каждой из четырех камер. Таким образом, если сердце начинает биться неровно, мы знаем, что делать. Еще было обнаружено, что сердце самостоятельно снабжает себя кровью и этот процесс может быть нарушен, что вредит работе сердца. Так были разработаны способы борьбы с закупоркой коронарных сосудов, и, поскольку стала известна причина, появилась возможность снизить вероятность возникновения такого заболевания.
Существует много способов изучения работы сердца человека. Некоторые методы сравнительно новые: число распознаваемых сердечных заболеваний увеличилось не потому, что они проявились, но потому, что мы научились гораздо лучше диагностировать различные сердечные дисфункции. Так лечение стало более эффективным и целенаправленным: мы знаем, что пошло не так, и, в определенной степени, что с этим делать. Не все, конечно; еще не все. Но каждый уровень понимания приводит к конкретным достижениям.
Если все методы лечения оказались неудачными, то можно даже пересадить сердце, что когда-то было невозможно. Это стало реальным, потому что мы узнали немало о том, как работает иммунная система, и как организм распознает «себя». Сердце больше не является тайной; принцип его работы понятен. Конечно, есть еще много того, чему надо научиться. Но путь к этим знаниям ясен.
Перейдем к мозгу, и наше ясное видение неожиданно затуманивается. Как и сердце, мозг состоит из определенных структурных единиц — нейронов. Мы хорошо понимаем, как активизируется каждый нейрон и как он действует на следующий. Но теперь мы подходим к главной проблеме: нам известно, как сердечная мышца качает кровь, но мы не знаем, как набор нейронов формирует мысли, память, решения, эмоции. Мы знаем, что представляют собой скопления нейронов, и моделирование показывает, что их поведение трудно предсказать, в отличие от отдельных нейронов. Но о чем могут сказать эти скопления нейронов?
Нейроны работают определенным образом: мозг является электрохимической машиной. Каждый из них активируется химическим веществом, вырабатываемым другим нейроном, это инициирует электрический сигнал, который проходит вниз по аксону и, в свою очередь, вырабатывает другое (или такое же) химическое вещество для следующего нейрона. Но это не простая цепочка: каждый нейрон может сообщаться с 10 000 других, что означает огромное количество возможных сочетаний. В человеческом мозге есть около 100 миллиардов нейронов, и около квадриллиона (10^15) возможных взаимодействий.
И даже в таком случае, предположим, мы знаем, что каждый нейрон делает в отдельный момент времени — какие и где были химические реакции. Допустим также, что мы могли бы связать это с тем, что мозг делает в этот момент (скажем, вызывает чувство голода или видит знакомого) — что далеко за пределами возможностей нынешней неврологии. Будем ли мы на самом деле «понимать» то, что мы наблюдаем? Будем ли мы «знать», почему это представляет собой мысль, восприятие, мотивацию или эмоциональное состояние? Сможем ли мы тогда предсказать, что будет при других ощущениях (скажем, жажды или узнавания денежной купюры)? У нас нет теории нейронных функций, которая позволит нам узнать это, помимо грубого представления о том, за что отвечает определенная деятельность нейронной сети или узла (и даже это может варьироваться в разных частях мозга). Мы на самом деле не знаем, что искать.
Мы понимаем мозг на другом уровне. Разные части головного мозга выполняют разные функции. Мы знаем, что есть отдельные участки, которые отвечают за движение, ощущают, обрабатывают зрительную информацию и так далее (хотя границы между ними расплывчаты). Например, мы знаем, что визуальная информация передается постепенно через ряд зон обнаружения, каждая из которых отвечает за отдельную характеристику вещей, которые мы видим (форма, цвет, движение и т.д.). А что происходит потом — тайна. Каким-то образом мозг соединяет все это в единое целое, поэтому мы видим один объект со всеми его атрибутами. Мы не понимаем, как это происходит. Хотя можно измерить активность нейронов в различных областях, мы не можем построить правдоподобную модель того, каким образом эта деятельность отвечает за феноменологические явления, происходящие в мозгу.
Главная проблема — это соотнесение событий на уровне нейронов с известными функциями мозга. И наше знание других органов тут не поможет: мы не можем экстраполировать ту информацию, что мы знаем о сердце, печени, даже иммунной системе (которая сама по себе очень сложная), чтобы узнать, как на самом деле работает мозг. Психология — это описание того, что делает мозг, цель же нейронауки — описать, как работает мозг. Таинственный и, казалось бы, непостижимый разрыв между ними сбивает с толку не только диагностику и лечение психических заболеваний, но и все попытки понять смысл существования человечества. Мы — это то, чем является наш мозг, а наши замечательные руки лишь выполняют его команды. Но если мы не можем объяснить, почему мы решили сделать какое-то движение, не говоря уже о том, как мы учимся выполнять его более точно, каким образом мы сможем разрешить величайшую загадку нашего мозга: объяснить, как мозг формирует сознание?
Здесь мы видим чарующую мощь аналогов. Мы способны построить компьютер, который, во многом (пусть пока и не очень глубоко) повторяет то, что человеческий мозг может делать. Он может производить расчеты, которые находятся за пределами возможностей большинства, если не всех людей. Машина может принимать решения, может учиться. Она может хранить информацию. И даже одурачить человека, заставив думать, что он общается с другим человеком. Но говорит ли это нам что-нибудь о том, как наш мозг делает подобные вещи?
Вовсе нет. Электронный компьютер — это не электрохимический механизм. Он работает совершенно не так, как человеческий мозг. Машина имитирует то, что делает мозг, не копируя это, так же, как электронные часы лишь имитируют механические. Искусственный интеллект может помочь людям, может заменить их, возможно, даже устранить их, но разработчикам не нужно знать, как работает мозг, по крайней мере не больше, чем производители аппарата искусственного кровообращения должны знать о сердце. В обоих случаях мы должны знать только то, что этот орган делает.
Если механик в гараже не понимает, как устроен двигатель автомобиля, то он не сможет сказать, почему мотор шумит, или как установить его правильно. Спросите любого психиатра, что происходит в мозге, когда люди находятся в депрессии, и он, вероятно, упомянет серотонин, одно из многих химических веществ, что вырабатывают нейроны. Психиатр выделяет его, потому что большинство препаратов, используемых для лечения депрессии, по всей видимости, работают изменяя уровень этого вещества в головном мозге. Изменение уровня норадреналина (похожего нейромедиатора) является не менее эффективным.
И все же, нет доказательств того, что уровни серотонина и норадреналина в мозге человека, страдающего депрессией, как-то отличаются от нормальных. Вы заклеиваете порез на пальце лейкопластырем, который способствует восстановлению, но нельзя сказать, что порез был вызван недостатком лейкопластырей. Таким образом, изменение уровня серотонина может ускорить процесс восстановления некоторых людей — а есть те, кто сомневается даже в этом, — но это ничего не говорит нам о том, что такое депрессия и что послужила причиной ее возникновения.
В настоящее время патологоанатомы, посмотрев на мозг человека с депрессией, не смогут отличить его от мозга здорового человека, тогда как посмотрев на мозг человека, больного рассеянным склерозом, можно заметить рубцы, которые оставляет болезнь. В психиатрических клиниках нет специальных устройств для выявления диагнозов или анализов крови. Как это отличается от работы, например, кардиологов, не правда ли?
С неврологами ситуация обстоит немного лучше. Современные методы визуализации могут обнаружить, что именно в мозге пошло не так, потому что эти болезни обычно связаны с наблюдаемыми изменениями в его структуре. Здесь проблема заключается в понимании, что же надо с ней делать, если это не какая-нибудь операбельная опухоль. На самом деле, это немного несправедливо по отношению к государственной неврологической медицине. Существуют обстоятельства, при которых лечение может быть по крайней мере частично эффективно, к тому же эта область активно исследуется. Лечение рассеянного склероза, например, за последние десять лет значительно улучшилось, и есть обнадеживающие намеки на то, что мы сможем помочь поврежденному спинному мозгу самовосстановиться, пока не поздно. Но сейчас неврологи крайне ограничены в способах лечения, и это также отражает наше непонимание того, как мозг работает и как его починить.
Психические заболевания, в отличие от неврологических, диагностируются и классифицируются исключительно по симптомам. Нет никаких объективных проверок: ни анализов крови, ни сканирования, ни физического обследования. Не существует ныне другой области медицины, к которой это было бы по-прежнему применимо (когда-то вся медицина базировалась на симптомах). В распоряжении врачей имеется широкий диапазон методов, которые используются как клинически, так и в рамках исследований мозга. Они очень полезны, даже можно сказать, жизненно необходимы. Но не в психиатрии. Психиатры упорно стараются найти надежный и последовательный способ выявления болезни, основываясь на симптоматике — но с переменным успехом.
Американская психиатрическая ассоциация разработала формальную классификацию симптомов, которая оказалась очень полезной для психиатров в различных клиниках и даже странах при диагностике психических заболеваний. Но эта система выявила две основные проблемы: у каждого заболевания огромное количество приписываемых ему симптомов, что привносит некоторый хаос в каждую категорию; симптомы каждого расстройства до какой-то степени совпадают с другими, таким образом размывая различия между диагнозами. Более того, у всех людей мозг отличается, из-за генетики и пережитого опыта. Таким образом, одно конкретное заболевание мозга может вызывать разные симптомы, в зависимости от индивидуальных особенностей человека. Причиной сравнительно малого количества поставленных психиатрических диагнозов является то, что мы не знаем, как их подробно анализировать.
Удивительно, но на самом деле, психических расстройств достаточно немного. Но сама система диагностики стала важной частью профессиональной структуры психиатрии и её очень сложно оспорить или изменить. История медицины показывает, что классификация заболеваний (первый шаг для их понимания) на основе одних только симптомов всегда неточна и не берет во внимание сложность и разнообразие расстройств органа или системы. Например, одышка когда-то считалась болезнью: теперь мы знаем, что это симптом, который может быть вызван рядом различных проблем, включая несколько сердечных нарушений, патологии легких, крови или мозга (к примеру, тревожные расстройства).
Вернемся к депрессии. У нас есть несколько идей о том, какие части мозга отвечают за генерацию эмоций, и даже некоторая весьма поверхностная информация о том, какие части мозга начинают функционировать неправильно во время депрессий (предполагая, что это одно расстройство, а не группа, хотя скорее всего, это не так). Но пока мы не выясним наверняка, чем отличается мозг больного депрессивным расстройством (или шизофренией, ОКР и т.д.) от нормального, мы не узнаем, как его исправить.
Это не обязательно означает, что знать о том, как эта часть мозга генерирует так называемую «депрессию» важнее, чем понимать формирование мозгом эффективной психологической защиты. Как мы уже заметили, частичного знания иногда достаточно, чтобы предложить эффективные средства защиты. Эдварду Дженнеру не понадобилось никаких знаний об иммунной системе, чтобы в конце восемнадцатого века разработать вакцину: он просто наблюдал развитие оспы у людей, работающих с коровами. Дженнер не имел ни малейшего понятия о том, как работает вакцина, но это никак не помешало ей стать эффективной. Возможно мы тоже сможем случайно или благодаря удаче открыть весьма эффективное средство борьбы с депрессией, не понимая как и почему оно работает: история медицины полна подобных счастливых случайностей (например, открытие пенициллина). Но для полного понимания мы должны узнать, что же именно не так.
Но почему мы до сих пор не изучили мозг больного депрессивным расстройством досконально?
Давайте в очередной раз отвлечемся от основной темы. Речь на этот раз пойдет о раке. Лечение рака за последние сто лет значительно продвинулось вперед — хотя все мы знаем, что предстоит еще больше. Сейчас около 75% детей, больных острым лейкозом, выживет. Ситуация с другими видам рака не столь обнадеживающая, но тенденция очевидна, и скорого появления новых лекарств ждут с оправданным нетерпением.
С психиатрией дела обстоят иначе: большинство препаратов либо используются уже очень давно, либо являются лишь модификациями старых (я не предполагаю, что самыми эффективными методами лечения психических заболеваний являются, или будут являться, именно лекарственные препараты). Причиной столь яркой перспективы борьбы с раком является тот факт, что существуют заслуживающие доверия, обоснованные модели исследований. Животные тоже болеют раком, его можно развить у них искусственным путем. Эти опухоли очень похожи на те, что развиваются у людей. Раковые клетки можно выращивать в пробирках, где они ведут себя предсказуемо. Мы понимаем, что рак является генетическим заболеванием: он вызван мутациями в генах, которые контролируют рост клеток. Мы много знаем о различных генах и как они меняются.
Этот факт, вкупе с нашей возможностью использовать проверенные экспериментальные модели, ведет нас к новому поколению лекарств. Например, были разработаны препараты на основе антител, которые находят и убивают раковые клетки. Они обещают быть намного эффективнее существующей грубой химиотерапии, с её ограниченной результативностью и серьезными побочными действиями. Таким образом, существует множество причин верить в светлое будущее борьбы с раком.
А вот будущее психиатрии остается неясным. Несмотря на множество свидетельств обратного, нейронауки не располагают достоверными экспериментальными моделями хотя бы какого-нибудь психического заболевания. Мы не можем вырастить нейроны в пробирке , чтобы они показывали психическое расстройство. Поэтому мы не можем изучить их достаточно хорошо. Многие крупные фармацевтические компании просто отказались от исследований новых препаратов для борьбы с психическими заболеваниями – они не представляют, в каком направлении идти, поэтому основная надежда на будущее лежит на небольших биотехнологических стартапах. Академическая неврология должна найти ответы на многие вопросы, но препятствия, технические и теоретические, как можно заметить из всего вышесказанного, все еще крайне тяжело преодолеть.
Сегодня нейроученых стало больше, чем когда-либо; правительства и другие организации объявляют о создании согласованных программ, направленных на решение описанных проблем. Некоторые из них не слишком хорошо продуманы, но хотя бы признается само наличие проблемы. Курс современной науки сфокусирован на биологии клетки, или на генах, которые клетки содержат и активируют. Нам больше известно о клетках, из которых состоит мозг, и том как они соединяются или преобразуют соединения между собой. Последние продвижения в понимании генома повлияли на исследования мозга, так же как и на все остальные сферы. В молекулярной и клеточной биологии и генетике настали удивительные времена. Но все же рывок к осознанию функций мозга как органа по-прежнему кажется неосуществимым. Именно по этой причине психиатрия еще некоторое время будет оставаться такой, какая она есть сейчас.
Но однажды чей-то невероятный прорыв (или даже несколько) выведет психиатрию на совершенно новый уровень. Уровень, который свяжет происходящее в мозгу пациента и наблюдения психиатра. Это можно будет разбирать на клеточном уровне: «Какие нейроны не работают?». Или на химическом: «Вырабатываются ли аномальные химические вещества?». Или на системном: «Работают ли аномальные сети или скопления нейронов?». Чтобы на самом деле это постичь, нам пришлось бы делать логичные и убедительные выводы об одном уровне на основе других. Как и в других областях науки, контрольное испытание определяет, получится ли предсказывать неврологическое и психологическое состояния по одному взгляду на данные. А потом нам надо будет научиться это знание правильно использовать. Возможно, это приведет к смягчению давнего разрыва между психиатрией и неврологией.
Интересно, что болезнь Альцгеймера перекочевала из психиатрии в неврологию. Почему это произошло? Потому что сейчас мы знаем те патологические изменения мозга, что лежат в её основе. Ученые-медики могут увидеть, что случилось в мозгу больного Альцгеймером. Сама болезнь не изменилась, но изменилось наше понимание болезни. И есть основания надеяться на то, что это приведет к её эффективному предотвращению, которое нельзя и представить без детального знания неврологической стороны проблемы. Давайте же представим день, когда вся психиатрия пойдет этой дорогой.
Когда с проклятьем душевных заболеваний — трагичной и изматывающей ношей для индивидов и общества — наконец-то будет покончено.
