Опубликовав в 1992 г. заметку о зеркальных нейронах, итальянский нейробиолог Джакомо Риццолатти не мог даже представить, насколько глубоко это открытие повлияет на когнитивную нейронауку в последующие 20 лет. Еще труднее было предсказать, что открытие зеркальных нейронов скажется на дисциплинах за пределами нейробиологии, а именно на психологии, социологии, философии и даже заинтересует романистов (1).

С момента открытия зеркальных нейронов множество ученых в различных лабораториях мира ведут плодотворные исследования в этой области. Научные гипотезы, возникшие в конце XX в., в настоящее время достаточно успешно объясняют не только ряд явлений социальной жизни и дополняют современные знания о языке и речи, но и определяют нейрофизиологические механизмы некоторых заболеваний и открывают новые подходы к их лечению.

О зеркальных нейронах и «механизме зеркала»

«Механизм зеркала»

Открытие зеркальных нейронов произвело переворот в психологии и неврологии. Зеркальные нейроны — это уникальные клетки мозга, которые активизируются, когда мы следим за действиями других людей. Эти клетки, как зеркало, автоматически «отражают» чужое поведение у нас в голове и позволяют прочувствовать происходящее так, как если бы мы совершали эти  действия сами.

Зеркальный механизм — это основной мозговой механизм, который трансформирует сенсорные представления поведения других в собственные двигательные или висцеромоторные представления относительно этого поведения. Согласно своему расположению в мозге «механизм зеркала» позволяет выполнять целый ряд когнитивных функций, включая понимание действий и эмоций. В каждом случае он дает возможность познать поведение других, что в основном зависит от собственных моторных или висцеромоторных представлений (2).

Установлено, что существует два вида зеркальных нейронов: моторные, или так называемые нейроны действия, и эмоциональные. Работа последних помогает человеку на подсознательном уровне понимать эмоции других людей, основываясь на данных зрительного анализатора, то есть глаза. Наблюдая за чужой мимикой или жестикуляцией, мы непроизвольно начинаем испытывать чужие эмоции.

Так почему же открытие зеркальных нейронов оказало такое значительное влияние на «познавательные» дисциплины? Наиболее вероятны две причины.

Во-первых, это открытие поставило проблему того, как мы понимаем других, на передний край нейронауки.

Во-вторых, показав, что зеркальные нейроны являются преимущественно моторными нейронами, было высказано предположение о том, что двигательная система вовлечена в понимание действий и намерений других людей (1).

В настоящее время накоплен достаточно большой массив знаний о связи между социальной когнитивной функцией и двигательной активностью. Прямое соответствие визуальных действий и их моторных представлений является наиболее важным функциональным свойством зеркального нейрона. Результаты многих исследований подтверждают так называемое внутреннее моделирование как основную концепцию для зеркальных нейронов. Считается, что они играют важную роль в социальной когнитивной функции (3).

 

Зрительный толчок

В настоящее время профессор Дж. Риццолатти и его коллеги работают над практическим применением своего открытия, в том числе в медицине. Они основываются на том факте, что зеркальные моторные нейроны стимулируют человека воспроизводить чужие действия, которые он наблюдает со стороны, например, при просмотре теле- или видеопрограммы.

В частности, было зафиксировано, что при просмотре боксерского матча болельщики часто напрягают мускулы, сжимают руку в кулак и даже пытаются воспроизвести хук справа. Такое поведение является типичным нейроэффектом и лежит в основе новой методикиреабилитации после инсульта, а также других патологических состояний, при которых человек забывает о том, как выполнять те или иные движения.

Если у пациента нейроны не окончательно повреждены, а только нарушено их функционирование, то используя «зрительный толчок» (то есть демонстрируя необходимое действие при определенных условиях), можно активизировать нервные клетки и заставить их «отражать» движения, иными словами, снова начать функционировать в прежнем режиме. Этот метод получил название «терапия действия-наблюдения» (от англ. action-observation therapy).

После травм и аварий

Данную терапию попробовали применить для восстановления здоровья людей после серьезных травм, в частности, полученных в автомобильных авариях. Речь идет о ситуациях, когда пострадавшему с поврежденными нижними конечностями приходится заново учиться ходить. Обычно в таких случаях долго сохраняются болезненная походка, хромота и т.д.

Как правило, реабилитация с помощью традиционных методик занимает достаточно много времени. Однако если пациенту показать специально созданный фильм с соответствующими движениями, то в его мозге активируются необходимые двигательные нейроны, что помогает существенно сократить реабилитационный период.

 

После инсульта

Благодаря терапии действия-наблюдения достигается значительное улучшение процесса реабилитации больных после инсульта. По данным исследования, недавно проведенного учеными из Университета Южной Калифорнии (США), было установлено, что мозг пациентов, перенесших инсульт, проявляет выраженную моторную активность коры во время наблюдения за выполнением другими людьми физических упражнений (4).

Используя магнитно-резонансную томографию, исследователи провели мониторинг мозга 24 человек (12 из которых перенесли инсульт, а другие 12 были здоровы и составили контрольную группу) в тот момент, когда они наблюдали за людьми, которые выполняли физические действия с помощью рук, представляющие трудности для «инсультников» (поднятие карандаша, подбрасывание игральной карты и др.).

Было установлено, что мозг здорового человека отвечает на визуальные стимулы активностью в моторных регионах коры головного мозга, которые активируются при наблюдении за выполняемым действием. Однако у пациентов, перенесших инсульт, активность в этих областях поврежденного полушария была сильнее при наблюдении за действиями, которые для них самих были наиболее трудновыполнимыми.

Таким образом, наблюдение за тем, как другие выполняют физические упражнения, приводит к активации моторной области поврежденного в результате инсульта полушария мозга. Это, собственно, и является целью терапии — помочь людям, перенесшим инсульт, частично восстановить подвижность рук.

 

Аутизм

Наиболее серьезные повреждения зеркальных нейронов связаны с генетическими нарушениями. Чаще всего это происходит при аутизме.

Ученые из Кембриджа объединили различные способы диагностики, позволяющие выявить аутизм у детей разного возраста на основе уровня развития способности к пониманию чужого сознания. Благодаря этому была выявлена связь между аутизмом и системой зеркальных нейронов (5).

Поскольку в мозге таких больных нарушен зеркальный механизм «отражения» действий и эмоций окружающих, аутисты просто не могут понять, что делают другие люди. Они не в состоянии радоваться или сопереживать, так как просто не испытывают аналогичных эмоций, глядя на тех, кто рядом. Эти непонятные проявления им незнакомы, страшат их, поэтому люди с аутизмом предпочитают избегать контакта с тем, что пугает.

В то же время, по мнению Дж. Риццолатти, можно максимально полноценно восстанавливать детей-аутистов, если делать это в очень раннем возрасте. На самых начальных этапах при общении с такими детьми нужно проявлять очень сильную эмоциональную активность.

Мама и специалист должны постоянно разговаривать с ребенком, а также осуществлять тактильный контакт, чтобы развивать не только моторные, но также сенсорные и эмоциональные навыки.

Помимо этого следует как можно чаще играть с ребенком. Однако игры, основанные на соперничестве, не подходят. Важно выбирать такую игру, в процессе которой результата/успеха можно достичь лишь благодаря совместным усилиям (собирание конструктора, складывание пазлов и т.д.). Только так ребенок сможет понять, что быть вместе с кем-то — это не страшно, а наоборот, полезно (1).

 

В перспективе

Важной областью будущих исследований ученые видят оценку чувствительности зеркальных нейронов к ранним «возмущениям» социальной среды и критическим периодам. Клинические исследования нарушений ранних социальных взаимодействий, таких как у детей, которые испытывают серьезную нехватку ранней социальной стимуляции или у которых в силу генетических причин существует дефицит в социальной коммуникации, могут представлять интересную задачу для изучения онтогенеза этого механизма и определения его функциональной роли.

Еще один важный вопрос, который будет фундаментальным для более глубокого понимания «механизма зеркала», заключается в том, чтобы выяснить его нейрохимические и молекулярные основы (1).

Предполагается, что эта новая информация будет чрезвычайно полезной не только для лучшего понимания самого зеркального механизма, но и для ее практического применения при лечении неврологических и психиатрических расстройств, при которых скомпрометирована так называемая социальная компетентность.

Лучшее знание молекулярных и нейрохимических основ этого механизма станет прорывом в создании новых методов лечения и вмешательств, основанных на достоверных результатах экспериментальных исследований.

Автор: Александра Демецкая

Литература:

1. Ferrari Р., Rizzolatti G. Mirror neuron research: the past and the future // Philos Trans R Soc 1. Lond B Biol Sci. 2014 Jun 5; 369 (1644): 20130169.

2. Rizzolatti G., Sinigaglia C. The mirror mechanism: a basic principle of brain function // Nat 2. Rev Neurosci. 2016 Dec;17 (12):757-765.

3. Murata A., Maeda K. What mirror neurons have revealed: revisited // Brain Nerve. 3. 2014 Jun; 66 (6):635-46.

4. Garrison K.A., Aziz-Zadeh L., Wong S.W., Liew S.-L, Winstein C.J. Modulating the Motor 4. System by Action Observation After Stroke // Stroke. 2013 Aug; 44 (8):2247-53.

5. Косоногов В. Зеркальные нейроны: краткий научный обзор / В. Косоногов. — Ростов-5. на-Дону, 2009. — 24 с.