В лаборатории Фредерика Гейджа, работавшей с мышами, было сделано два других важных открытия. Первое заключалось в том, что при когнитивной стимуляции мышей в обогащенной среде (для этого в стандартный виварий помещались игрушки, такие как шары и трубки) у мышей сохранялись нейроны гиппокампа – то есть эти нейроны отмирали значительно медленнее. Второе открытие, сделанное коллегой Гейджа Генриеттой Ван Прааг, показало, что когда мышей помещали в обогащенную среду, самым эффективным средством для формирования новых нейронов было использование «беличьего колеса»[56]. Как я уже говорил, животные в «беличьем колесе» на самом деле не бегут из-за отсутствия сопротивления, а занимаются быстрой ходьбой. Через месяц быстрой ходьбы на колесе мыши удвоили количество новых нейронов в гиппокампе. Гейдж предположил, что рост происходит из-за того, что в естественной обстановке животное занимается быстрой ходьбой, когда попадает в новое место, требующее изучения и запоминания новой информации. Поэтому быстрая ходьба вызывает то, что он называет «упреждающим ростом». В ответ на эти открытия сообщество неврологов разразилось бурной дискуссией. Может ли быстрая ходьба и обогащенная среда увеличить активность мозга и влиять на другие его отделы? Каково соотношение между когнитивной активностью и физической активностью? Какие еще нейропластические процессы (если они есть) вступают в действие при быстрой ходьбе? Может ли мозг при нейродегенеративном расстройстве, например при болезни Паркинсона, Альцгеймера, Хантингтона или даже при рассеянном склерозе, излечиться или прийти в лучшее состояние благодаря этой деятельности? Когда молодой австралийский невролог Энтони Ханнан учился в Оксфорде, у него появилась смелая гипотеза касательно болезни Хантингтона, которая приводит к слабоумию, тяжелому моторному расстройству и депрессии. До тех пор болезнь Хантингтона рассматривалась как «воплощение генетического детерминизма»; она настолько однозначно обусловлена генетикой, что никакая внешняя среда не может повлиять на ее развитие. Генетическое «запинание» (ошибочное повторение части генетического кода) приводит к избыточной выработке глутамина в мозге, что в конце концов убивает его. Большинство ученых полагали, что преодоление этого внутреннего молекулярного процесса практически невозможно без прорыва в генной инженерии. Но доктор Ханнан считал, что неуклонная деградация, связанная с болезнью Хантингтона, должна иметь отчасти нейропластическую природу. Зная об открытиях Гейджа и других исследователей в области нейропластики, он гадал, может ли фактическое «отравление» глутамином быть причиной нейропластической дисфункции, влиять на образование новых связей (синапсов) между нейронами. «Судя по всему, при болезнях мозга, таких как болезнь Хантингтона и Альцгеймера, синапсы начинают функционировать неправильно из-за изменения структуры молекул, которые формируют синапс, и из-за этого передача информации между нейронами нарушается, – сказал мне Ханнан. – Эта перемена нарушает функционирование мозга. В некоторых случаях синапсы полностью разрушаются, что расстраивает работу мозга, особенно память и способность к обучению. И я захотел выяснить, что происходит, когда мы стимулируем рост новых синапсов, повышая уровень сенсорной, когнитивной и физической активности». Вместе с аспирантом Антоном Ван Делленом Ханнан провел новаторский эксперимент, продемонстрировавший, что мыши с человеческим геном болезни Хантингтона, трансплантированным в их ДНК, с помощью когнитивной стимуляции в обогащенной среде с массой новых объектов для исследования, существенно замедлили развитие болезни[57]. Это была первая демонстрация возможности благотворного влияния когнитивной стимуляции на генетической модели нейродегенеративного расстройства. Второе исследование группы Ханнана показало, что количество времени, проведенного мышами на «беличьем колесе», влияло на отсрочку наступления болезни Хантингтона[58], хотя когнитивная и сенсорная стимуляция тоже имела важное значение. И это те самые задачи, которые выполняет Пеппер: он занимается быстрой ходьбой, но он также обеспечивает себя постоянной когнитивной стимуляцией: напряженная сосредоточенность при наблюдении за каждым движением и сокращением мышц привлекает к работе его сенсорные и когнитивные способности. После вынесения диагноза он также нагружал свой разум с помощью кроссвордов и головоломок-судоку, играл в бридж, покер, шахматы и домино, записывал собственные песни на компакт-диске, учил французский язык и присоединился к программе развития мозга Posit Science. Сейчас он работает над компьютерной программой, которая, как он надеется, позволит определять выигрышные номера в лотерее – не только чтобы выигрывать чаще, но и чтобы заставить свой мозг активно работать. Он также путешествует, что очень хорошо, так как знакомство с другими странами и культурами заставляет его постоянно усваивать что-то новое и усиливает выработку дофамина и норэпинефрина (по словам невролога Элконона Голдберга, это соединение преобладает в правом полушарии, которое «особенно искусно в обработке новой информации»[59]). Путешествия также предполагают усиленную ходьбу. Пеппер совершил более семидесяти пяти зарубежных поездок в такие разные страны, как Турция, Исландия, Ливан, Египет, двадцать восемь штатов США, включая Аляску, а также в Китай, Аргентину, Чили, Малайзию, Австралию и разные страны Африки. Ханнан (глава лаборатории нейронной пластичности в Институте неврологии и психического здоровья имени Флори в Мельбурне) и его коллеги показали на мозге мышей, что они могут пользоваться нейропластическими инструментами для регуляции многих симптомов болезни Хантингтона: моторного и когнитивного дефицита, ухудшения настроения, уменьшения размера мозга и нарушения работы молекулярных механизмов. Теперь его лаборатория, ближайшие коллеги и другие члены неврологического сообщества получили свидетельство того, что обогащенная среда и интенсивная физическая активность может задержать манифестацию или привести к замедлению развития и более мягкому протеканию болезни Паркинсона и Альцгеймера, эпилепсии, инсульта и травматического повреждения мозга[60]. Сотрудники лаборатории Ханнана сумели продемонстрировать, что упражнения не менее эффективны, чем флуокситин[61] (прозак) у мышей с депрессивными симптомами болезни Хантингтона, и доказали наличие значимого благотворного влияния обогащенной среды на мышиных моделях синдрома Ретта[62] (расстройство аутистического спектра) и шизофрении. Доктор Эмма Берроуз, молодая коллега Ханнана, работавшая с генетически модифицированными мышами, чьи психические процессы были сходны с шизофренией, показала, что у мышей-шизофреников, выросших в обогащенной среде – со всевозможными новшествами и широкими возможностями для исследовательской активности, – нормализуются когнитивные реакции на стресс, и общий эффект так же заметен, как при употреблении антипсихотических препаратов[63]. Но только добровольные упражнения на беличьем колесе замедляли процесс нейродегенерации. «Если вы заставляете их бегать, то стресс нивелирует положительные эффекты», – говорит она. Почти все исследования нейродегенеративных расстройств в лаборатории нейронной пластичности показали, что сочетание физических упражнений и психической стимуляции (через обогащенную среду) является залогом хорошего результата. Есть надежда доказать этими экспериментами, что мыши с генетической предрасположенностью к нейродегенеративным заболеваниям могут при помощи надлежащих физических и когнитивных нагрузок создать некоторый запас прочности. Этот запас прочности должен являть собой «запасные» нейронные связи, которые будут замедлять развитие симптомов болезни и компенсировать ущерб, вызванный генетической предрасположенностью животного или человека к нейродегенеративному заболеванию[64]. Серьезные исследования влияния упражнений на болезнь Паркинсона начались в 1950-х годах в ответ на клинические отчеты и небольшие исследования, которые показывали, что некоторые люди с болезнью Паркинсона смогли улучшить таким способом свое состояние[65]. Они изучали эффективность упражнений, пользуясь теми же животными моделями, которые они использовали для тестирования новых препаратов. В 1982 году было установлено, что два химических вещества, MPTP и 6-OHDA, могут вызвать у людей симптомы, сходные с болезнью Паркинсона. MPTP – это нейротоксин, который уничтожает дофаминэргические нейроны в черном веществе и причиняет такой же ущерб, как болезнь Паркинсона. Когда ученые давали мышам MPTP, они начинали стабильно демонстрировать симптомы паркинсонизма, а значит, теперь у исследователей появилась «мышиная модель» болезни Паркинсона, на которой они могли пробовать новые лекарства и методы терапии для проверки их надежности и эффективности. Второе вещество, 6-OHDA, инъецированное в мозг крысам, тоже приводило к потере дофамина и синдрому паркинсонизма. Позднее 6-OHDA был обнаружен в организме людей, страдающих болезнью Паркинсона[66]. Важнейшее исследование Дженнифер Тиллерсон и ее коллег из Института неврологии при Техасском университете в Остине с использованием животных моделей MPTP и 6-OHDA показывает, что умеренное количество упражнений на «беличьем колесе» – если они начинаются в один день с введением вещества, истощающего дофамин в базальных ядрах, – защищает их дофаминовую систему от разрушения. Эти животные с симптомами болезни Паркинсона выполняли умеренный объем упражнений после приема соответствующих веществ. Они сохранили способность двигаться и смогли полностью восполнить ущерб от токсинов[67], если выполняли упражнения по два раза в день. Благотворный эффект сохранялся от девятнадцати дней до четырех недель после окончания упражнений. На этом этапе мозг животных был подвергнут анализу. Было установлено, что дофаминовая система в черной субстанции лучше сохранилась у животных, выполнявших упражнения, по сравнению с теми, кто упражнениями не занимался. Этот эксперимент стал поразительным подтверждением того, что Джон Пеппер испытал на себе: если приступить к упражнениям на достаточно раннем этапе болезни и выполнять их постоянно, то моторные функции сохраняются. (Тот факт, что мозг животных больше не выглядел как у больных паркинсонизмом, должен сделать Пеппера осторожным в предположении, что после его смерти сканирование мозга докажет скептикам истинность его заболевания. Возможно, что нейропластические упражнения, которые он выполнял, обеспечат относительную сохранность его дофаминовой системы, как у этих подопытных животных.) Другим крупным прорывом стало обнаружение того факта, что во время выполнения физических упражнений у животных с симптомами БП вырабатываются два вида факторов роста: GDNF (глиальный нейротрофический фактор) и BDNF (мозговой нейротрофический фактор), обеспечивающие формирование новых связей между клетками мозга. Майкл Зигмонд из Питтсбургского института нейродегенеративных заболеваний, мировой лидер в области исследований болезни Паркинсона и роли упражнений в поддерживающей терапии, пишет: «Наши собственные результаты – как опубликованные, так и неопубликованные – не оставляют сомнений: регулярные пробежки в сочетании с обогащенной средой резко снижают потерю DA (дофаминовых) клеток[68] как у крыс, обработанных 6-OHDA, так и у обезьян и мышей, обработанных MPTP; сходные результаты были получены и другими исследователями». С помощью крыс, мышей и мартышек на «беличьем колесе» доктор Зигмонд продемонстрировал, что физические упражнения могут «включить» производство факторов роста нервных клеток, которые защищают мозг животных с симптомами БП[69]. Он и его коллеги начали тренировать животных за три месяца до инъекции MPTP или 6-OHDA и продолжали тренировки в течение двух месяцев после инъекции. Упражнения уменьшили выраженность моторных симптомов и вместе с тем увеличили количество GDNF. Поскольку у людей с болезнью Паркинсона содержание GDNF в черной субстанции понижено[70], этот результат внушает оптимизм. Сканирование и химический анализ мозга животных показали, что дофаминэргические клетки намного лучше сохранились у животных, которые занимались физическими упражнениями. Группа Зигмонда также обнаружила, что небольшой кратковременный стресс фактически может увеличить выработку дофамина у животных. Зигмонд предполагает, что умеренный стресс защищает организм животного, заранее подготавливая его к серьезной нагрузке и тем самым позволяя избежать внезапного перенапряжения. Джон Пеппер всегда утверждал, что, занимаясь ходьбой, он поддерживал такую скорость, чтобы от напряжения его бросало в пот. Та же группа исследователей установила, что хронический стресс приводит к утрате нервных клеток. Пеппер оставил работу, когда сосредоточился на борьбе с болезнью, поскольку работа была источником постоянного стресса в его жизни. Мы знаем, что упражнения способствуют увеличению количества связей между нейронами. Фактор BDNF, также вырабатываемый при упражнениях, скорее всего играет в этом важную роль. Когда мы выполняем задачу, требующую одновременного срабатывания конкретных нейронов, наш мозг вырабатывает BDNF. Этот фактор роста консолидирует связи между активированными нейронами, и в будущем они синхронизируются еще надежнее. (Когда BDNF добавляют в нейронный препарат в чашке Петри, нейроны в препарате начинают выпускать отростки, соединяясь друг с другом. Рост тонкой жировой оболочки вокруг нейронов, которая ускоряет передачу электрических сигналов, тоже усиливается.) BDNF также защищает нейроны от вырождения[71]. Крысы, которые не могут бегать, вырабатывают меньше BDNF[72]. Его содержание также понижено в черной субстанции у людей с болезнью Паркинсона. Неврологи Карл Котман, Хитер Олиф и их коллеги продемонстрировали, что мыши, которые добровольно выполняют упражнения на колесе, увеличивают свой уровень BDNF[73]. Чем длиннее дистанция, тем выше показатель BDNF. Это увеличение происходит в гиппокампе, где, как мы видели, происходит превращение краткосрочных воспоминаний в долговременные (консолидация памяти), что необходимо для обучения. (Краткосрочная память резко ухудшается при болезни Альцгеймера[74], но пациенты с болезнью Паркинсона тоже испытывают проблемы с памятью.) BDNF также может защищать нейроны[75] и стимулировать рост нейронов в части базальных ядер, называемой полосатым телом (стриатум). Многочисленные исследования показывают, что упражнения улучшают способность животных к обучению пропорционально росту уровня BDNF[76]. Люди лучше справляются с когнитивными тестами, если они занимаются физподготовкой и находятся в хорошей физической форме во время экзамена. Котман и его коллега Николь Бертольд полагают, что сочетание учебы и упражнений помогает сохранять пластичность мозга и даже увеличивает ее, так как обучение усиливает транскрипцию генов, кодирующих BDNF, а BDNF способствует обучению. Таким образом, чем больше люди учатся, тем больше они способны учиться и изменять свой мозг в соответствии с усвоенными навыками. Учеба и физические упражнения – это удачное сочетание. Когда люди достигают среднего возраста, мозг начинает утрачивать нейронные связи. Физическая активность – один из немногих способов противодействия этому процессу. Понимание этого как никогда важно, поскольку многие люди ведут сидячий образ жизни перед экранами компьютеров и не двигаются с места большую часть дня. Многочисленные исследования показывают, что сидячий образ жизни является значительным фактором риска[77] не только для болезней сердца, но также для рака, диабета и нейродегенеративных расстройств. Если в медицине существует панацея, то это ходьба. Выученная беспомощность. Пациенты с болезнью Паркинсона пойманы в сжимающуюся петлю. Быстрая ходьба может помочь им, но быстрая ходьба – как раз то, чего они практически не могут делать. А человек с болезнью Паркинсона, отказавшийся от ходьбы, не сохраняет «статус-кво»: его состояние ухудшается. Этому есть несколько причин. Во-первых, болезнь прогрессирует. Во-вторых, мозг – это орган, работающий по принципу «используй или потеряй». Если из-за затруднений при ходьбе пациент снижает уровень двигательной активности, то сохранившиеся еще нейронные сети, отвечающие за моторику ходьбы, продолжают распадаться из-за неиспользования. Если спустя какое-то время человек пытается снова воспользоваться ими, у него может ничего не выйти. Тогда его мозг, регистрирующий любые изменения, «выучит», что организм больше не может ходить. Выученная беспомощность впервые наблюдалась у людей, перенесших инсульт. Более ста лет было известно, что после инсульта мозг входит в шоковое состояние, называемое диасхизом[78] (в буквальном переводе – «расщепление»). Шок возникает из-за того, что после гибели нейронов из умерших клеток попадают в межклеточную среду химические вещества, повреждающих другие клетки, возникает воспаление и закупорка кровотока вокруг мертвой ткани. Эти события нарушают нормальное функционирование не только в месте инсульта, но и по всему мозгу. Кроме того, сразу же после травмы мозг испытывает «энергетический кризис»[79], так как ему приходится расходовать очень много глюкозы, чтобы справиться с повреждением. (Даже в здоровом состоянии мозг требует огромного количества энергии. Он составляет лишь 2 % от веса тела, но на его долю приходится 20 % всей потребляемой организмом энергии.) Период диасхиза обычно продолжается около шести недель, и в этот период поврежденный мозг особенно уязвим[80], так как у него не хватает энергии, чтобы справляться с еще каким-то ущербом[81]. До того, как мы осознали, что мозг является пластичным, врачи обследовали пациентов через шесть недель после инсульта с целью выяснить, какие умственные функции у них сохранились. Поскольку считалось, что мозг не может «перепрограммировать» себя или сформировать новые связи, врачам оставалось лишь ждать и смотреть, какие когнитивные способности сохранятся после выхода из шокового состояния. Они предполагали, что по прошествии шести недель у пациента восстанавливается 95 % функций, которые в принципе могут быть восстановлены. Возможно, в течение следующих шести месяцев или года пациент добьется еще какого-то незначительного прогресса. Реабилитация пациента заключалась лишь в попытке задействовать для компенсации повреждений те функции, которые остались сохранными. Этот процесс продолжался недолго, поэтому реабилитация была короткой – несколько часов в неделю на протяжении шести недель. Она определенно не рассматривалась как упражнение для формирования новых связей или обучения здоровых областей мозга выполнению утраченных функций. (К сожалению, даже в наши дни большинство пациентов получают очень ограниченную реабилитацию.) Эдвард Тауб, один из ведущих специалистов по нейропластике, провел серию экспериментов и обнаружил, что ни животные, ни люди не были обречены жить только с теми функциями, которые у них сохранились спустя шесть недель после инсульта. Когда пациенты после инсульта пытались поднять парализованную руку во время диасхиза и обнаруживали, что не могут этого сделать, то «учились» не пользоваться этой рукой и полагаться на действующую руку. Из-за неупотребления нейронные сети, управлявшие этой рукой, приходили в негодность. Тауб продемонстрировал, что человек может восстановить контроль над парализованной рукой. Он поместил действующую руку пациента в гипс и стал тренировать парализованную или частично парализованную руку. Гипс на здоровой руке сковывал движения, пользоваться ею было неудобно. И тогда пациент учился пользоваться парализованной рукой. Эта методика работала даже спустя годы после инсульта. Тауб с успехом применил эту методику, получившую название «терапия вынужденного ограничения» для пациентов после инсульта, которые не могли пользоваться руками, а потом перешел к парализованным ногам. МРТ-исследования мозга показывали, что, когда после терапии Тауба пациенты восстанавливали подвижность конечности, нейроны, соседствующие с поврежденным участком в мозге, заменяли поврежденные или мертвые нейроны. (Подробности его работы обсуждаются в пятой главе книги «Пластичность мозга».) Эксперименты Тиллерсона, Г. У. Миллера, Зигмонда и других над животными с симптомами паркинсонизма показали, что выученная беспомощность играет важную роль в развитии болезни Паркинсона[82] и что ее можно преодолеть с помощью терапии Тауба, добиваясь поразительных улучшений. Инъекция 6-OHDA в мозг крысы может вызвать острые симптомы паркинсонизма с одной стороны тела животного, поскольку это вещество вызывает девяностопроцентное истощение дофаминовой системы. У одной группы экспериментальных животных здоровые конечности помещали в гипс в течение первых семи дней после инъекции, поэтому они были вынуждены пользоваться пораженными конечностями. Когда гипс снимали, конечности, которые должны были быть парализованы, двигались без труда. Это был еще один поразительный результат. Упражнения каким-то образом предотвратили значительную деградацию поврежденной системы даже при отсутствии 90 % дофамина. Потом ученые на семь дней наложили гипс на поврежденную конечность, чтобы животное не могло пользоваться ею. В результате все приобретенные навыки оказались утраченными[83]. (Вспомните, что когда Пеппер был прикован к постели легочной инфекцией или операцией и не мог заниматься ходьбой, все его симптомы возвращались.) Тиллерсон и Миллер смогли показать, что животные, вынужденные пользоваться пораженной конечностью, не имели проблем с движением, уровень дофамина в их мозге значительно не менялся. Если ученые откладывали наложение гипса на здоровую конечность на три дня, то происходило лишь частичное восстановление функций и снижение уровня дофамина. Если они увеличивали задержку до четырнадцати дней, наложение гипса практически не давало эффекта – уровень дофамина стремительно снижался. Эти исследования означают, что развитие последствий тяжелого, изменяющего жизнь заболевания даже на значительной стадии развития иногда можно предотвратить, если животное остается активным. Применительно к людям это значит, что физические упражнения должны быть одной из первых рекомендаций для человека с ранними признаками болезни Паркинсона. Тиллерсон, Миллер и Зигмонд показали, что животные с 20 %-ной потерей дофамина быстро теряют 60 %, если их движения ограниченны. «Эти результаты подразумевают, что подавленная физическая активность не только является симптомом БП, но обеспечивает условия для дальнейшей дегенерации»[84]. Вероятно, худшее, что может сделать пациент, узнавший свой диагноз, – это снизить свою физическую активность. Когда я думаю о Пеппере и этих экспериментах, я надеюсь, что в будущем пациенты с болезнью Паркинсона после постановки диагноза будут не только получать рецепт на медицинские препараты, но и зачисляться в «учебный лагерь болезни Паркинсона» вместе со своими опекунами. Там специалисты объяснят им, что упражнения и физическая активность жизненно необходимы для борьбы с болезнью, расскажут о достижениях нейропластики, проанализируют их походку, научат их методике сознательной ходьбы и системе специальных упражнений и подключат их к программе ходьбы вроде «Ходи/бегай ради жизни», чтобы они не травмировали и не переутомляли себя. Цель состоит в том, чтобы заставить пациентов двигаться, пока они еще могут это делать, чтобы стимулировать интенсивную выработку нейротрофических факторов роста. Хотя пациенты с болезнью Паркинсона часто кажутся пассивными, это не совсем так. Но многим трудно начать двигаться, и учебный лагерь нужен как раз для того, чтобы они почувствовали возможность контроля над ходом своей болезни и освободились от заблуждения, что лечение заключается лишь в регулярном приеме таблеток. К тому же ходьба – не единственный вид упражнений. (Вспомните, что Пеппер также выполняет упражнения на растяжку, координацию и силовую тренировку для людей старшего возраста.) Специалисты по опорно-двигательной терапии, инструкторы пилатес и многие другие рекомендуют свои упражнения для пациентов с болезнью Паркинсона, и хотя упражнения без аэробной тренировки не способствуют выработке нейротрофических факторов роста в такой же степени, как ходьба, они могут давать другие полезные эффекты, например преодоление жесткости, устранение проблем с равновесием и улучшение подвижности лицевых мышц. «Терапия вынужденного ограничения» Тауба тоже может применяться в учебном лагере для больных паркинсонизмом. Можно пользоваться и другими приемами, помимо методики осознанной ходьбы Пеппера. Оливер Сакс описал случай, когда обездвиженный пациент с болезнью Паркинсона спрыгнул с кресла-каталки, чтобы спасти утопающего[85]. Обычно пациенты на столь поздних стадиях болезни не могут произвольно совершать действия вроде этого. Но в экстренных ситуациях мозг реагирует быстрее, чем сознание, и подключает другие механизмы, позволяющие начать движение. Такое неожиданное движение называется парадоксальной кинезией. Доктор Бастиан Блойм, невролог из Нидерландов, с удивлением обнаружил, что пациент на поздней стадии болезни Паркинсона, который едва мог ходить и часто «застывал», мог держаться в форме, катаясь на обычном велосипеде по несколько миль в день и получая от таких поездок такую же пользу, как от ходьбы. На велосипеде он казался абсолютно нормальным человеком[86], с прекрасным чувством равновесия и плавными движениями. Как только он слезал с велосипеда, то начинал «застывать». Предположительно, когда колеса начинают вращаться, проблема инициации движения исчезает. Сейчас д-р Блойм проводит клиническое испытание шестисот пациентов с болезнью Паркинсона с целью выяснить, может ли интенсивная езда на велосипеде замедлить прогресс заболевания. Поскольку многим пациентам трудно ходить из-за проблем с равновесием, тренировка на велосипеде является превосходной альтернативой. Упражнения для равновесия[87] тоже имеют очень важное значение для реабилитации больных БП. Новые открытия показывают, что связь между мотивацией и опорно-двигательной системой, между дофамином и нейропластичностью гораздо сложнее, чем казалось раньше. Традиционно считалось, что дофамин необходим для движения, а поскольку люди с БП имеют слишком мало дофамина в черной субстанции и полосатом теле, они не могут нормально двигаться. Но выясняется, что дофамин также необходим для «чувствования» того, что именно сейчас стоит начать движение; то есть люди нуждаются в дофамине, чтобы ощущать мотивацию к началу движения, особенно к привычным, автоматическим формам движения. Дофамин имеет еще одно очень хорошо известное предназначение. Его часто называют нейротрансмиттером вознаграждения, поскольку когда люди продвигаются к достижению любой цели, он высвобождается в мозге в ожидании благоприятного результата. Чем выше ценность этого результата и чем быстрее люди продвигаются к его достижению, тем выше уровень дофамина[88]. Выделение дофамина порождает субъективное чувство удовольствия от хорошо выполненной работы и ощущение прилива энергии. Кроме того, оно укрепляет связи между нейронами в тех цепочках и сетях, которые помогли нам достигнуть цели. Таким образом, дофамин имеет как минимум три характеристики, имеющие отношение к болезни Паркинсона: во-первых, он дает мотивацию к движению, во-вторых, он ускоряет это движение и способствует его непрерывному выполнению, и наконец, он нейропластически укрепляет связи между нейронами в тех сетях, которые помогли нам достигнуть благоприятного результата. Недавнее исследование показывает, что «мотивация к движению» нарушается у пациентов с болезнью Паркинсона, но если им обеспечить надлежащую мотивацию, то они оказываются способны нормально двигаться. Контрольное исследование Пьетро Маццони и его коллег из лаборатории моторной активности в Колумбийском университете показало, что пациенты с болезнью Паркинсона могут совершать нормальные движения[89]. В своем исследовании они сравнивают пациентов со здоровыми людьми в различных задачах на движение и демонстрируют, что пациенты способны двигаться так же точно и быстро, как и здоровые люди, но им нужно больше практиковаться. Маццони и его коллеги объясняют свою замечательную находку следующим образом. Каждый раз, когда человек собирается совершить движение, его мозг сначала взвешивает и оценивает, как много усилий потребует это движение по сравнению с наградой, которая может быть получена в результате этого движения. В обычных обстоятельствах эта оценка производится дофаминэргическими нейронами. Когда уровень дофамина понижен, человек двигается и не испытывает удовольствия. Как указывают неврологи Яэль Нив и Майкл Ривлин-Этцион, дофаминовая система «предполагает», что выгода будет пренебрежимо малой и что «цена возможности[90]»[91] движения не стоит потраченных усилий. Поскольку скорость, с которой пациент с болезнью Паркинсона совершает движение, отчасти связана с соотношением размера предполагаемой награды и энергетической стоимости движения, результатом низкого уровня дофамина является очень медленное движение – иными словами, брадикинезия. Именно это и обнаружил Маццони. При более трудных задачах на движение, требующих больших усилий, пациенты с болезнью Паркинсона «по сравнению с контрольной группой были более склонны двигаться медленно, когда требуемые для выполнения поставленной задачи энергозатраты возрастали». Важно отметить, что это происходило, когда пациенты выполняли вполне обычные движения и не находились в экстренной ситуации, как пациент, увидевший тонущего человека и бросившийся ему на помощь из кресла-каталки. Может показаться удивительным, как мало врачей и неврологов догадались, что значительная часть проблем людей с болезнью Паркинсона связана с химической подоплекой мотивации к движению. Ведь уже несколько десятилетий было известно, что дофамин является неотъемлемой частью системы вознаграждения в головном мозге. Но это упущение можно понять, так как «оценка» альтернатив дофаминовой системой не осознается человеком. Важность находок Маццони и его коллег для понимания болезни Паркинсона нельзя недооценивать. Дело не только в том, что пациенты с болезнью Паркинсона изначально не способны нормально двигаться с нормальной скоростью; мотивационный компонент их моторной системы оказывается фундаментально нарушенным. Нив и Питер Дайан предположили, что дофамин «насыщает энергией» привычные действия. А Маццони со своими коллегами написал: «Моторная деятельность имеет свою систему мотивации…[92] Мы предполагаем, что дофамин в полосатом теле наполняет действия энергией практически в буквальном смысле, а именно, придает ценность энергетической стоимости движения». Болезнь Паркинсона имеет внешние системы двигательного расстройства, но ее корни имеют когнитивную или психическую природу. Таким образом, это не только физическое, но и психическое расстройство. Именно поэтому нет смысла внушать пациентам с болезнью Паркинсона, что потеря дофамина препятствует их движениям. Такие наставления лишь укрепляют пассивную покорность судьбе, в то время как мы хотим добиться противоположного результата. А поскольку мозг действует по принципу «используй или потеряй», то чем меньше пациенты двигаются, тем быстрее их нейронные сети, отвечающие за движение, приходят в упадок, а мышцы слабеют. Если сказать пациенту с болезнью Паркинсона, что у него неуклонно прогрессирующее двигательное расстройство, и просто оставить его в покое – получится, по сути, самосбывающееся пророчество. Лучше говорить им: «Вы страдаете расстройством, при котором мотивация к движению существенно нарушена, что мешает вам двигаться. Но, зная это и прилагая осознанные усилия, вы можете не допустить значительного прогресса болезни». Учебный лагерь для пациентов был бы идеальным местом для объяснения таких тонкостей. Потом можно было бы продемонстрировать их в действии на примере людей вроде Джона Пеппера. Пациентам с болезнью Паркинсона трудно инициировать движение. Им можно объяснить, что это имеет прямое отношение к проблемам с мотивацией к движению[93]. Отсутствие мотивации не является следствием лени, апатии или слабоволия. Скорее, нейронный субстрат мотивации к движению, работающий на дофамине, не может обеспечить энергию для движения даже при наличии желания, а со стороны это выглядит как усталость или апатия. Это утверждение не сводит волю к движению только к физико-химическому феномену, но подчеркивает, что тело и разум развиваются и работают совместно и попытки понять одно без другого тщетны. То, что Джон Пеппер смог мотивировать себя к движению, несмотря на низкий уровень дофамина, свидетельствует о силе его разума и воли. Но для перевода этой мотивации в непосредственное движение все еще требовалось какое-то «неврологическое» открытие с его стороны. Он не мог заниматься обычной, автоматизированной ходьбой (это зависит от уровня дофамина в передней части полосатого тела, которое является частью базальных ядер), пока не обошел этот механизм с помощью методики осознанной ходьбы[94], основанной на других нейронных сетях (в лобных долях и, скорее всего, в медиальной части полосатого тела). Двуликость паркинсонизма. Пеппера часто удивляет, что его примеру следует относительно небольшое количество людей. В его группе поддержки так поступили лишь 25 % пациентов. По его словам, все они оказались в выигрыше. Но другие, возможно, слишком стыдятся своей болезни, чтобы заниматься активной ходьбой, или просто не хотят этого делать. Вероятно, существуют варианты болезни Паркинсона, резистентные к упражнениям, поэтому люди бросают начатое. Я также задавался вопросом, может ли редкая решимость Пеппера быть проявлением его паркинсонизма? Это предположение может показаться странным, ведь болезнь Паркинсона считается физическим, а не психическим расстройством. Но Оливер Сакс указывает, что Джеймс Паркинсон, который первым описал физические симптомы болезни, также описал ее психологические эффекты, включающие разные состояния: как пассивные, так и чрезмерно волевые, энергичные и настойчивые. Физическая торопливость проявляется в маленьких быстрых шагах, которые характерны для некоторых пациентов с болезнью Паркинсона. Эта «поспешность», как ее называет Сакс, имеет психический аналог: «Поспешность заключается в ускорении (и укорачивании) шагов, движений, слов и даже мыслей; она передает ощущение нетерпеливости и импульсивности, как будто пациенту не хватает времени, а у некоторых пациентов сопровождается чувством срочности и безотлагательности, как будто что-то подгоняет их помимо собственной воли»[95]. Джон Пеппер действительно иногда старается опережать события. Однажды я отправил ему письмо, где выражал желание встретиться с определенными людьми, с которыми он работал, надеясь получить ответ с его соображениями по этому поводу, а он вместо этого через несколько дней организовал большие собрания в трех африканских городах, чтобы я мог выступить там. После некоторого замешательства с моей стороны он с нескрываемым сожалением написал: «Вы должны извинить меня за поспешные действия без предварительной консультации с вами, но это мое правило». Я мог лишь предполагать, что эта настойчивость позволила Пепперу тренироваться и поддерживать форму, в то время как другие пациенты, более ригидные на физическом и, возможно, на психическом уровне, не могли этого сделать. Возможно ли, что замедленность движений вызывает некий паралич воли? Как указывает Сакс, такая физическая и психическая замедленность «является полной антитезой спешке или целенаправленному движению» и приводит к «активному торможению или сопротивлению, которое препятствует движению, речи и даже мышлению вплоть до полной блокировки этих процессов. Такие люди оказываются вовлеченными в своеобразный психологический конфликт – сила против силы, воля против воли, команда против встречной команды»[96]. Однако Джон Пеппер, безусловно, знал, что такое жесткость и неподвижность, и, по справедливому замечанию Сакса, люди с болезнью Паркинсона одинаково склонны и к ускорению, и к замедлению. Мир науки наконец-то поравнялся с открытиями Джона Пеппера. В 2011 году исчерпывающий обзор работ по этой теме был опубликован в журнале «Неврология», одном из важнейших научных журналов. Статья под названием «Оказывают ли интенсивные физические упражнения нейрозащитный эффект при болезни Паркинсона?» была основана на работе невролога Дж. Э. Эшлскога из клиники Майо и описывала большинство полученных свидетельств влияния физических упражнений на развитие болезни Паркинсона у людей и животных. Интенсивные упражнения включали ходьбу, плавание и «любую физическую активность, увеличивающую частоту сердцебиения и потребность в кислороде». На основе оценки многих сотен пациентов был сделан вывод: «Подавляющее большинство фактов указывает на то, что интенсивные физические упражнения должны занимать центральное место в терапии болезни Паркинсона»[97]. Контролируемое клиническое исследование, проведенное доктором Лизой Шульман и ее коллегами из Университета Мэриленда, сравнивало эффективность низкоинтенсивной и высокоинтенсивной ходьбы на беговой дорожке для пациентов с болезнью Паркинсона. Они обнаружили, что низкоинтенсивные упражнения, когда сами пациенты выбирали скорость ходьбы[98], работали лучше, чем ходьба с принудительно высокой интенсивностью и скоростью. Как вы помните, Пеппер начинал участие в программе «Ходи/бегай ради жизни» с ходьбы на очень низкой скорости и лишь после долгой практики перешел к быстрой ходьбе. Этот эффект был доказан на случайной выборке пациентов из отделения неврологии в Университете Айовы. Исследование установило, что ходьба три раза в неделю по 45 минут на протяжении шести месяцев приводила к уменьшению выраженности моторных симптомов[99] и улучшению настроения пациентов одновременно со снижением уровня усталости. Хотя все пациенты принимали таблетки, авторы отметили, что эти улучшения не могут быть отнесены на счет лекарственной терапии. Все вышесказанное говорит о том, что даже если человек сохраняет скептическое отношение к Джону Пепперу, «типичность» или «атипичность» его паркинсонизма не относится к делу. Нет никаких сомнений, что он как минимум страдает тяжелым двигательным расстройством с симптомами паркинсонизма, которое чрезвычайно трудно отличить от болезни Паркинсона, – по крайней мере, даже его неврологи не смогли этого сделать. Его триумф в том, что он самостоятельно открыл много приемов борьбы с болезнью и помог другим людям. Лишь теперь наука подтверждает, что его методика эффективна для многих больных и что простые упражнения являются очень мощным лекарством. Время покажет, смогут ли другие люди, тренируясь, как Пеппер, годами, достигнуть такого же прогресса. Отсрочка наступления слабоумия. Неизбежно возникает вопрос: если ходьба может затормозить развитие болезни Паркинсона и отстрочить проявление симптомов болезни Хантингтона (и то и другое – дегенеративные расстройства), то может ли она сыграть позитивную роль при самом распространенном дегенеративном расстройстве мозга, болезни Альцгеймера? Этот вопрос особенно важен потому, что у нас нет эффективных лекарств для борьбы с болезнью Альцгеймера. Однако она имеет сходство с болезнью Паркинсона. Доктор Марк П. Мэттсон, руководитель лаборатории неврологии в Национальном институте старения, показал, что многие патологические клеточные процессы, которые вызывают проблемы при болезни Паркинсона, возникают и при болезни Альцгеймера, но в других областях мозга. При БП сначала нарушаются функции черного вещества. При болезни Альцгеймера дегенеративные изменения начинаются в гиппокампе (где краткосрочные воспоминания переходят в долговременную память), который начинает уменьшаться, из-за чего жертвы недуга теряют кратковременную память. При болезни Альцгеймера мозг утрачивает свою пластичность и способность формировать связи между нейронами, которые массово отмирают.