Справка 12.3. Электрическое раздражение мозга

Для раздражения мозга применяют игольчатые электроды из биологически инертного материала с тефлоновой изоляцией на всём протяжении кроме кончика, который должен оказаться в заранее намеченной точке. Электроды погружают в мозг наркотизированного животного через трепанационное отверстие диаметром около 2 мм с помощью стереотаксического аппарата, позволяющего провести электрод в нужном направлении и на необходимую глубину. Для точной пространственной ориентации пользуются стереотаксическими атласами мозга соответствующего вида животных. Свободный конец электрода фиксируют в трепанационном отверстии зубным цементом, его используют для соединения с источником тока. Использование биологически инертных материалов даёт возможность оставлять электроды в мозгу в течение неограниченного времени: такие электроды называют вживлёнными.

Создатель метода Гесс описал поведение кошек при раздражении каудальной области гипоталамуса: «животное брызжет слюной, фыркает или ворчит. При этом шерсть у него на спине встаёт дыбом, хвост – трубой. Зрачки расширяются иногда максимально, уши прижаты или двигаются взад-вперёд, чтобы испугать несуществующего врага»[3]. Наряду с внешними проявлениями агрессивного поведения при раздражении каудальной области возникает симпатоадреналовая реакция, которая проявляется учащением сокращений сердца и повышением артериального давления. Электрическое раздражение дорсальной области гипоталамуса вызывает другие последствия, оно стимулирует поиск пищи, усиленное слюноотделение и повышение моторики в пищеварительном тракте.

Возможность активировать любую область мозга посредством вживлённых электродов привела к широкому использованию этого метода сначала в экспериментальной, а затем и в клинической практике. Американский физиолог Джеймс Олдз (Olds J.) в одном из экспериментов обнаружил область мозга крысы, после раздражения которой животное упорно стремилось в ту часть клетки, где получало стимуляцию. Олдз поместил крысу в ящик Скиннера (см. главу 10.4), где она могла бы сама раздражать мозг, нажимая на вмонтированную в клетку педаль. В первый раз животное нажимает на педаль случайно, в ходе ориентационной исследовательской деятельности, а затем продолжает нажимать на неё намеренно. Раздражение мозга при нажатии педали длится от 0,5 до одной секунды, крыса иногда жмёт на педаль до восьми тысяч раз в час, и продолжает это делать до полного изнеможения, порой на протяжении 24 часов. Если такую крысу поместить в клетку с другой конструкцией педали, то животное сразу же ищет способ раздражения собственного мозга и быстро находит нужную педаль. Если отключить педаль от источника тока, то, по описанию Олдза, происходит следующее: «Животное несколько раз с яростью нажимает на педаль и только после этого отворачивается от неё и начинает чиститься или засыпает. Время от времени крыса возвращается к педали и нажимает на неё, как бы желая убедиться, что ничего не упущено». Знакомые со способом самораздражения мозга крысы, оказавшись в экспериментальной клетке, немедленно бегут к педали, даже если они голодны, а рядом лежит пища. Стремясь к педали, животные готовы терпеть боль, когда бегут к ней по полу, через который пропущен электрический ток.

Не вызывает сомнений, что способные на такое поведение животные демонстрируют его только потому, что, нажимая педаль и раздражая этим собственный мозг, они получают удовольствие, к повторению которого стремятся в дальнейшем. Вживляя электроды в разные области мозга и сопоставляя их раздражение с поведением животных, Олдз обнаружил три варианта: 1) области, к повторной стимуляции которых животные неизменно стремились; 2) области, однократное раздражение которых заставляет крыс избегать даже приближения к педали; 3) нейтральные области, раздражение которых оставляет животных равнодушными. Зоны удовольствия составили около 35% объёма мозга крысы, наиболее плотно они сосредоточены по ходу следования медиального пучка переднего мозга, который связывает верхние отделы среднего мозга, гипоталамус и лимбическую систему. Эти области мозга модулируются дофаминэргическими и норадренэргическими нейронами.

Электрическое раздражение перивентрикулярных отделов промежуточного и среднего мозга действует на животных так, что они никогда больше не нажимают на педаль, избегая повторения полученного однажды ощущения. Эти области получили название зон наказания или зон избегания. Если раздражать эти области, сделав педаль инструментом размыкания электрической цепи, то крысы отчаянно мечутся в поисках размыкательной педали и продолжают её нажимать ещё некоторое время после прекращения стимуляции зон наказания. Наблюдения такого рода послужили поводом для утверждения «и рай, и ад расположены в мозгу животного».

Развитие нейрохирургии сопровождалось исследованием функций мозга человека с помощью электрического раздражения разных его областей, в том числе через вживлённые в мозг электроды, общее количество которых достигало двух – четырёх десятков. К внешним концам электродов крепили миниатюрные передатчики и одновременно приёмники для телеметрической передачи сигналов к мозгу и от него, это стимосиверы (от англ. stimulator – раздражитель; receiver – приёмник). Стимосиверы прикрепляли к голове пациентов при помощи повязки, а затем стали скрывать их под кожей головы. В результате больные оказывались под непрерывным наблюдением, регистрацию электрической активности мозга и его раздражение можно было проводить в любое время суток. Самым большим пропагандистом методов диагностики и лечения с помощью вживлённых электродов был Хосе Дельгадо (Delgado J.M.R.), окончивший в 1950 году Мадридский университет, а затем ставший профессором Йельского университета в США. Одна из его книг переведена на русский язык (Дельгадо Х. Мозг и сознание. – М.: Мир, 1971).