Стимуляция таламуса улучшила работу повреждённого мозга

Психические функции пациента, в течение многих лет находившегося в так называемом состоянии минимального сознания, оказалось возможным частично восстановить с помощью стимуляции имплантированными электродами. Такой революционный для нейрохирургии и нейрофизиологии шаг сделал Николас Шифф (Nicholas D. Schiff), учёный-медик из медицинского колледжа университета Корнелла (Weill Medical College of Cornell University), и его коллеги.

Состояние минимального сознания возникает в результате тяжёлых травм мозга. Для этого состояния характерно частичное осознание окружающего мира, способность выполнять простейшие команды, осмысленное, хотя и крайне ограниченное поведение. Этот статус "лучше" вегетативного состояния, однако если у такого человека нет позитивных изменений на протяжении 12 месяцев лечения, то шансов на восстановление не остаётся.

Но уверенность в этом утверждении радикально поколебало исследование Николаса Шиффа. В его работе рассказано о 38-летнем человеке, который находился в состоянии минимального сознания на протяжении шести с лишним лет после несчастного случая.

Вместе с сотрудниками Шифф имплантировал электроды в мозг этого человека для электрической стимуляции таламуса. Эта часть мозга отвечает за моторику, а также способствует контролю работы различных систем (в частности, зрительной) со стороны коры головного мозга.

В результате стимуляции у пациента намного улучшилась эффективность психических функций. Теперь он может производить такие действия, которые раньше для него были недоступны: называть предметы, которые ему показывают, совершать достаточно точные жесты, жевать пищу.

На этой модели таламус выделен синим цветом. Как хорошо видно, эта структура находится достаточно глубоко, поэтому доступ к ней при оперативном вмешательстве всегда связан с определённым риском

Исследователи объясняют свой выбор пациента для этой работы именно тем, что, несмотря на его бесперспективное состояние, у него сохранны многие важные зоны мозга. Шифф замечает, что далеко не каждому пациенту в минимальном состоянии сознания помогла бы такая стимуляция. Тем не менее, по мнению учёного, данное лечение вполне могло бы помочь определённой группе таких людей.

Объясняя важность и актуальность своего исследования, Шифф говорит, что в настоящее время проводится слишком мало исследований состояния минимального сознания и, как следствие, существующие реабилитационные программы не очень эффективны.

По замечанию профессора Пола Мэттьюса (Paul M. Matthews), заведующего кафедрой клинической неврологии Имперского колледжа Лондона (Imperial College London), не участвовавшего в этой работе, данный способ реабилитации, хотя и апробирован всего на одном человеке, вполне может быть пригодным для некоторой части пациентов, пребывающих в состоянии минимального сознания достаточно долго.

Подробности исследования изложены в статье в журнале Nature. Кстати, некогда мы рассказывали о другой работе Николаса Шиффа, посвящённой исследованию пациента в коме, который восстановил свой повреждённый мозг.

Элен Хансма из университета Калифорнии в Санта-Барбаре вывела новую теорию возникновения жизни на Земле

Новую версию происхождения жизни выдвинула Элен Хансма из университета Калифорнии в Санта-Барбаре.

Она нашла прекрасное место, где ранние биологические молекулы могли бы образовать первые клетки. Самый ранний этап зарождения жизни — возникновение органики — в данной гипотезе оставлен за скобками. Она рассматривает тот период, когда образовались первые белки и РНК, а затем и первые клетки. Необходимые для этого условия, оказывается, существуют в тончайших зазорах между слоями слюды, помещённой в морскую воду. Толщина каждого такого слоя составляет нанометр, так что в миллиметре слюды их насчитывается миллион.

А что же между слоями? Во-первых, слои слюды скрепляются калием. И концентрация калия в слюде близка к концентрации калия в наших клетках. Во-вторых, морская вода, которая омывает слюду, богата натрием, точно так же, как наша кровь. В-третьих, нагревание и охлаждение породы днём и ночью заставляло бы слои слюды перемещаться вверх и вниз, а это предоставило бы энергию для изменений в сложных молекулах, попавших в зазоры между слоями, так как вызвало бы формирование и разрушение химических связей, необходимых для ранней биохимии. В-четвёртых, поверхность слоя слюды столь плоская и гладкая, что ДНК на ней возвышается как гора, так что это место идеально для «опытов» природы с большими молекулами.

Таким образом, слои слюды, возможно, обеспечили убежище и источник энергии для развития предклеточной жизни. А разделение слоёв могло стать важным условием для дарвинистской эволюции, в ходе которой наборы органических молекул фактически сформировали бы первые клетки без мембран. «Отпечаток» этого специфического места происхождения жизни, по мнению Элен, прекрасно можно увидеть и сегодня. И РНК, и многие белки, и липиды в наших клетках обладают отрицательными зарядами, как и поверхность слоёв слюды. А ещё — фосфатные группы РНК отстоят друг от друга на расстояние в половину нанометра, точно так же, как отрицательные заряды на слюде, уточняет журнал «Мембрана».

Хансма утверждает, что её гипотеза объясняет, как первые органические молекулы смогли получить правильное количество воды, чтобы сформировать устойчивые биополимеры. «Я полагаю, все ранние биологические молекулы возникли и развивались в “коммуналке” между слоями слюды на протяжении эпох, прежде чем обрести мембраны и выйти из слюды, чтобы завоевать мир», — подытожила она.