Волновая активность

В явлении, которое традиционно называли распространяющейся корковой депрессией, на первом этапе происходит распространение волны возбуждения, поэтому сейчас вместо слова «депрессия» для обозначения того же процесса используют слово «деполяризация». Это мощное и согласованное возбуждение, которое исходит из точки, чаще всего находящейся в зрительной коре головного мозга (она расположена в затылочной области и является первым местом, куда идет электрический сигнал, создаваемый в ваших глазах в ответ на световой стимул). При распространяющейся корковой деполяризации буквально каждая клетка деполяризована, то есть активна, в один и тот же момент времени; это мозговой штурм. По своей картине он очень похож на активность мозга, характерную при эпилепсии.

Симптомы ауры объясняются волной возбуждения, медленно распространяющейся по коре со скоростью около 3 мм в минуту. Люди могут воспринимать более одной ауры, хотя, как правило, ауры возникают последовательно. Можно это представить себе таким образом. Допустим, возбуждение изначально исходит из затылочной коры мозга. Так как эта зона отвечает за обработку зрительных сигналов, ее активация заставит вас увидеть рисунок ауры, что было описано ранее. Когда возбуждение дойдет до височной коры, у человека может возникнуть некое слуховое нарушение или сбой в памяти. Примерно в это же время волна будет воздействовать и на теменную долю, поэтому могут проявляться сразу два симптома, и в такой момент вы будете чувствовать покалывание, обычно на противоположной стороне от места, где через вашу соматосенсорную кору проходит волна возбуждения.

Уайлдер Пенфилд, как уже говорилось, при помощи электрофизиологии прокартировал кору бодрствующих пациентов, перенесших операцию на головном мозге. Он понял, что чем более чувствительны участки тела, такие как губы или кончики пальцев, тем больше нейронов задействовано в обработке поступающей от них сенсорной информации. Каждая область тела представлена в соматосенсорной коре, которая находится непосредственно перед серединой мозга, если идти от задней части к передней. Если вы укажете на центр собственной головы (люди на удивление точно определяют эту зону), ваша соматосенсорная кора окажется примерно на расстоянии пальца позади него; она простирается вниз вдоль боковой стороны вашего мозга и содержит участки, представляющие все части вашего тела. Таким образом, когда здесь проходит волна, все эти области активируются.

Обычно волна останавливается в центральной борозде (большая трещина, обозначающая начало лобной доли), а если пересекает ее, то попадает прямиком в первичную моторную кору, которая устроена почти так же, как соматосенсорная кора. И снова Уайлдер обнаружил, что размер области, отвечающей за движение той или иной части тела, зависит от необходимой точности этого движения, поэтому область мозга, отвечающая за движения пальцев, намного больше, чем отвечающая за движения бедра, хотя руки у нас намного меньше бедер. Далее волна доходит до центров планирования, мышления и эмоций, а это означает, что в тот момент, когда она проходит через лобную кору, вы можете почувствовать себя немного неуверенным, неуклюжим, растерянным и вообще не в своей тарелке. Если волна достигнет передней части мозга, это повлияет на ваше обоняние и вкус. Для того чтобы волна прошла через весь мозг, потребуется 50 минут, а скорость составит 3 мм в минуту для пути в 15 см при среднем по размерам мозге; для обычного же распространения волны до середины мозга потребуется 30 минут.

Однако можно спросить: если волна не достигает лобной коры, почему симптомы, связанные с работой этой области, так характерны во время ауры? Ответ кроется в анатомической и функциональной связи между лобной и затылочной областями мозга.

Однажды со своей замечательной коллегой Элисон Лейн и с группой других прекрасных людей я провела эксперимент, в рамках которого мы снижали активность затылочных областей мозга методом электрической стимуляции и с помощью функциональной МРТ наблюдали, что при этом происходит в мозге. Оказывается, даже несмотря на то, что мы никак не влияли на работу лобной части мозга, было множество лобных областей коры, активность которых снизилась. Разумно предположить, что волна возбуждения и последующая волна депрессии будут оказывать отдаленное действие на области, располагающиеся гораздо дальше от места, где волна останавливается, не говоря уже о том, что происходит под корой в гипоталамусе и других структурах. Однако что же управляет полным угнетением активности, которое следует за возбуждением?

Мяч в свои ворота

Это чем-то похоже на последнюю минуту футбольного матча, когда вы проигрываете со счетом 1:0. Чтобы выиграть чемпионат, вам нужно всего лишь сыграть вничью, но если вы проиграете, то останетесь ни с чем. Вся ваша команда, включая вратаря, бросается вперед. Однако случается катастрофа, 11-й номер упускает мяч, а команда соперников идет в контратаку. Все ваши игроки находятся вне позиций и не могут предотвратить неминуемый гол. Если мы будем думать о ваших игроках как об ионах и свяжем это с тем, что происходит во время потенциала действия, то получим ответ на поставленный выше вопрос.

Наши потенциалы действия разворачиваются стремительно. Вы помните, что силу реакции определяет количество этих потенциалов, потому что они — события, происходящие по принципу «всё или ничего». Однако такие частые потенциалы действия через некоторое время перемещают все ионы, необходимые для генерации следующих потенциалов действия, в неправильное место. Натрий устремляется внутрь, а калий наружу, но при продолжительной генерации потенциалов действия натриево-калиевый насос не может восстановить баланс до надлежащего состояния покоя, когда калия больше внутри клетки, а натрия больше снаружи. Глиальные клетки не способны так быстро выводить калий из межклеточного пространства. Возможно, поскольку самое низкое соотношение глиальных клеток и нейронов в головном мозге отмечается в зрительной коре, наиболее распространенная и первая из наблюдаемых аур — зрительная. В итоге натрий накапливается внутри, а калий снаружи, что делает невозможным создание потенциала действия! Все останавливается.