Каждый год во время занятий спортом травмы головного мозга получают примерно три миллиона подростков и взрослых людей. Сотрясение мозга – это лишь один из восьми способов получить черепно-мозговую травму, или ЧМТ, в результате удара головой о движущийся или неподвижный объект. Главный врач спортивной комиссии штата Нью-Йорк и медицинский советник Национальной футбольной лиги (НФЛ) Барри Джордан определяет сотрясение мозга как «сложный патофизиологический процесс, который негативно влияет на мозг и происходит под воздействием травматических биомеханических сил». Сотрясение мозга, полученное при занятиях спортом, постепенно приобретает масштабы эпидемии – пока непризнанной, но уже охватившей те страны, где популярны контактные виды спорта: американский футбол (или, если угодно, австралийский футбол), хоккей, классический футбол, бокс, регби и даже боевые искусства. Многие читатели не понаслышке знают симптомы сотрясения мозга: головокружение, тошнота, головная боль и потеря памяти. Но о природе сотрясения мозга – что это, как и почему оно возникает – пока известно не так много. Ведь удар по голове, подобный тому, что имитирует столкновение на скорости 20 км/ч при краш-тесте в Научном центре Онтарио, может даже и не привести к сотрясению, несмотря на кажущееся впечатление, что любой мозг от такого развалился бы на части.

Поскольку большинство черепно-мозговых травм происходит в результате несчастных случаев, чаще всего их детали неизвестны. Именно поэтому исследования сотрясения мозга сосредоточены главным образом на спортивных травмах. Телевизионные трансляции состязаний по американскому футболу очень популярны, поэтому почти каждое сотрясение мозга в НФЛ за последнее десятилетие было задокументировано. Пересматривая записи, подсчитывая сотрясения у игроков НФЛ и определяя, куда именно пришелся удар, исследователи сделали вывод, что у профессиональных игроков больше всего страдает боковая часть головы. У детей же, играющих в футбол, чаще уязвима макушка. Разница, вероятно, связана с тем, что вместе с квалификацией приходит понимание: лучше не опускать голову для отражения встречного столкновения. Этот урок я усвоил на своем горьком опыте еще в старших классах. Я получил сотрясение мозга в самом начале футбольного матча, когда отчаянно выставил голову навстречу нападающему. Этот случай научил меня держать голову выше и при ударе правильно перемещать центр тяжести, работая всем корпусом. И если для бейсбола я не подошел по физическим данным, то с футболом я завязал сам, когда понял, что мяса на моих костях недостаточно для хорошего удара с помощью центра тяжести. О, и кстати, если вам интересно, боксировал ли я хоть раз и было ли у меня сотрясение мозга, то признаюсь: да, было дело. Раз в жизни. Но соотношение честных ударов и ударов ниже пояса было настолько не в мою пользу, что тренер попросил меня снять перчатки после первой же тренировки. Итак, все мои сотрясения остались в средней школе, но я все еще помню их (по крайней мере некоторые из них), и это отнюдь не самые приятные воспоминания.

Когда человек получает сотрясение мозга, под воздействием биомеханической силы, нарушающей нормальное положение головы, происходят вращательные движения мозга внутри черепа. Мозг движется по отношению ко всем костям в голове, за исключением структур лица, таких как хрящи носа. Верхняя ретикулярная формация головного мозга расположена в конце ствола головного мозга рядом с варолиевым мостом. Тот находится в очень закрытой части мозга, встречается у всех позвоночных и содержит несколько нервных кластеров, называемых ядрами, которые несут чрезвычайно важную информацию в мозг и из него. Ядра, проходящие через эту часть мозга, получают импульсы от других областей мозга и передают их им же. Такая архитектура мозга имеет смысл, потому что в конечном счете это древняя его часть, контролирующая самые базовые функции – физиологические и двигательные. Электрические импульсы от зрительного нерва передаются сначала именно сюда, а затем рассеиваются по другим областям. То же самое происходит с сигналами от слуховой системы: их первая остановка обычно как раз в центре мозга, прямо в середине этого кластера нервной ткани. Кроме того, импульсы от тактильных, ноцицептивных и чувствительных к температуре нервов также проходят через эту область. Происходит следующее: биомеханическое воздействие провоцирует обширное движение в головном мозге, который, в свою очередь, привязан к спинному мозгу. Это движение создает крутящий момент на верхней ретикулярной формации, что затем приводит к травме. Часто мозг реагирует на все это кратковременным отключением (то есть человек теряет сознание). Мало того, движение мозга также провоцирует контакт мозга с внутренней частью черепа, когда отражается сила первоначального воздействия. Считается, что это движение мозга вокруг своей оси, и оно вызывает удар мозга о выступы на внутренней стороне черепа, которые обычно в контакт с мозгом не вступают.

Возможно, еще более опасны последствия черепно-мозговой травмы, возникающие позже. Эти вторичные повреждения являются результатом ушиба головного мозга: повреждения его тканей в том месте, где произошел контакт с внутренней частью черепа, и нарушения движения спинномозговой жидкости. Повреждения включают поверхностный ушиб ткани мозга и деформацию головного мозга, произошедшую в момент столкновения с внутренней стороной черепа. Там, где происходит деформация, клетки более подвержены гибели, вследствие чего их функции утрачиваются. Кровеносные сосуды ломаются, из-за чего те нервные клетки, которые они питали, становятся нефункциональными. Физическое повреждение глии и аксонов нейронов (двух видов нервных клеток в головном мозге) вызывает прекращение нервной деятельности в травмированных клетках. И хотя первичная черепно-мозговая травма не вызывает разрыва аксонов, дальнейшее воздействие на их структуру приводит к сильнейшему растяжению аксонов до таких пределов, что нарушается электрохимический процесс. Чтобы справиться с этой проблемой, клетки начинают работать в усиленном режиме, доходят до предела и в конечном итоге «ломаются». С помощью технических средств, таких как компьютерная томография и МРТ, подобные повреждения обнаружить нельзя, поэтому для визуализации повреждения аксонов исследователи используют третье техническое достижение – диффузионно-тензорную томографию (DTI). Этот метод довольно информативен, потому что с его помощью видно положение определенных нейронных путей в мозге. Он основан на магнитном резонансе, но, в отличие от МРТ, при которой отображается общая активность в области мозга, DTI показывает проходящие через мозг конкретные пути[41]. Этот метод в значительной степени зависит от компьютерной обработки, и он довольно дорогостоящий. Но он позволяет обнаружить посттравматические разрывы в аксонах.