3D-реконструкция необычного мозга помогла объяснить, почему пациент лишился памяти

Мозг, который стал настоящим сокровищем для неврологии и изменил наше представление о памяти, продолжает приносить пользу научному сообществу. На сей раз нейробиологам удалось создать 3D-реконструкцию мозга Генри Густава Молейсона (Henry Gustav Molaison), также известного как "пациент HM". Некогда операции на мозге излечили его от эпилепсии, но полностью лишили кратковременной памяти.

Пациент HM стал, пожалуй, самой известной личностью в неврологии, после того как в 1953 году ему удалили несколько областей мозга. Результатом операции стала амнезия. Постоянная готовность больного подвергаться всё новым и новым тестам на протяжении всей жизни дала учёным беспрецедентную возможность досконально изучить, в какой части мозга формируются и хранятся воспоминания.

После смерти Молейсона в 2008 году, миру наконец было объявлено настоящее имя пациента HM. Теперь же в издании Nature Communications были опубликованы результаты посмертных исследований его мозга: подробного вскрытия и последующей виртуальной 3D-реконструкции.

Ещё будучи ребёнком, Молейсон начал страдать от тяжёлых эпилептических припадков. Применение каких бы то ни было лекарственных препаратов не привело к ощутимым результатам. Тогда Генри решил прибегнуть к радикальным мерам и обратился за помощью к нейрохирургу Уильяму Сковиллу (William Scoville) из Хартфордского госпиталя в Коннектикуте. В возрасте 27 лет Молейсон пережил удаление некоторых тканей медиальных височных долей обоих полушарий, в том числе, как предполагалось, и гиппокампа с обеих сторон мозга.

В результате эпилептические припадки стали куда менее интенсивными, но при этом Молейсон потерял способность к формированию каких-либо новых воспоминаний. Это состояние называется антероградной амнезией. Также появились частичные признаки и ретроградной амнезии: он с трудом вспоминал своё дооперационное прошлое. До конца своей жизни он так и не запомнил ни одного события, он не помнил ни о своём дне рождения, ни даже о теме разговора, произошедшего считанные секунды назад. При этом его интеллект никоим образом не был повреждён, и все умственные способности сохранились. Он с радостью соглашался на любые предлагаемые ему тестирования и испытания памяти, которые порой были длительными и скучными. Возможно, соглашался Генри из-за того, что каждый эксперимент казался новым для него.

Молейсон скончался от дыхательной недостаточности в 2008 году в возрасте 82 лет. Он завещал свой мозг науке. Это позволило доктору Джакопо Аннезе (Jacopo Annese) и его коллегам из Обсерватории мозга в Сан-Диего (Brain Observatory in San Diego) сделать окончательные выводы о том, что проблемы с памятью были связаны с конкретными областями повреждённого мозга. Исследователи рассекли мозг пациента HM на тысячи тончайших слоёв, чтобы затем воссоздать его трёхмерный цифровой атлас.

Прежде многие исследователи полагали, что память "хранится" по всему мозгу. Однако случай Молейсона стал первым доказательством того, что она, по сути, заключена в гиппокампе и окружающих его структурах. Однако тестирования показали, что процедурная память, видимо, расположена за пределами гиппокампа, так как Молейсон остался в состоянии осваивать какие-то новые навыки (хотя он быстро забывал, для чего именно они нужны).

Сканирования мозга Молейсона в период с 1984 по 1993 годы помогли учёным понять, какие именно области мозга были удалены. Тем не менее, томографические снимки не обладали достаточно высоким разрешением, чтобы выявить точные анатомические границы поражений. Только после вскрытия удалось оценить настоящие масштабы травмы.

Аннезе и его коллеги сначала заморозили мозг Молейсона, а затем разрезали его на 2401 слой, каждый толщиной всего в 70 микрометров (то есть тоньше, чем лист бумаги). Для этой процедуры потребовалось более трёх дней напряжённой работы.

"Мне не хотелось оставлять этот мозг без присмотра, – рассказывает Аннезе, у которого даже начались галлюцинации от недосыпа. – Я был просто развалиной и постоянно просил всех отвечать на телефонные звонки, хотя телефон вообще ни у кого не звонил".

Теперь, благодаря подробнейшей 3D-модели, созданной командой Аннезе, любой исследователь может совершить путешествие во времени и проследить за тем, как именно Сковилл проводил свою операцию. Также любой желающий может подробно изучить каждый кусочек необычного органа.

Исследование показало, что на самом деле большая часть гиппокампа обоих полушарий Генри осталась сохранена. Тем не менее, удаление его энторинальной коры, действующей в качестве шлюза для передачи информации из гиппокампа одного полушария в другое, скорее всего, и помешало гиппокампу функционировать в полном объёме.

Молейсон никогда не говорил о своём внутреннем состоянии − он не мог чувствовать боль, жажду или голод. Вскрытие показало, почему: были полностью удалены обе миндалины, регулирующие эмоции и внутренние состояния. Также были обнаружены поражения левой части передних долей, о которых прежде никто не подозревал. Возможно, они появились во время операции, но также существует вероятность, что они были приобретены позднее.

"Посмертное изучение мозга может стать действительно полезным лишь в том случае, если у вас есть возможность проследить связь анатомии с реальным поведением реального человека. Только это поможет понять связь между тем, как выглядит наш мозг и тем, что мы делаем, – говорит Аннезе. – Благодаря пациенту HM у нас есть полувековая история поведения хозяина этого мозга".

Изучение мозга Молейсона теперь доступно онлайн для любого желающего.

Также по теме:
Cоздана самая детальная трехмерная карта человеческого мозга
Учёные создали полностью прозрачный мозг
Учёные дополнили атлас человеческого мозга информацией о генах
Проект Human Brain: в Швейцарии создают искуственный супермозг
Учёные нашли способ восстанавливать утраченную с возрастом память
Человеческие стволовые клетки восстановили память мышей
DARPA планирует восстанавливать утерянные воспоминания