Самый знаменитый в современной неврологии мозг оцифровали

Сотрудники руководимой профессором Джакопо Аннезе (Jacopo Annese ) лаборатории по изучению мозга в Калифорнийском университете (Сан-Диего) на основе почти двух с половиной тысяч гистологических срезов создали цифровую трехмерную модель головного мозга самого знаменитого пациента в современной неврологии, открыв тем самым доступ к его изучению ученым всего мира. Результаты работы опубликованы 28 января в журнале Nature Communications.

Речь идет о головном мозге пациента H.M., чье настоящее имя – Генри Молесон (Henry G. Molaison) – стало известно общественности только в конце 2009 года. Молесон, появившийся на свет в США в феврале 1926 года, с девяти лет, после травмы, страдал от сильнейших головных болей и эпилептических припадков, причем медикаментозное лечение ему не помогало. В 1953 году, в возрасте 27 лет, Молесон перенес нейрохирургическую операцию, в ходе которой ему удалили часть срединных височных долей полушарий мозга, включая правый и левый гиппокампы.

В результате эпилептические припадки у Молесона практически прошли, но развилась антероградная амнезия – нарушение памяти о событиях, произошедших после операции. H.M. сохранил свой интеллект, индивидуальность, язык, но полностью потерял способность к формированию воспоминаний из-за нарушения механизма перемещения информации из кратковременной в долговременную память. Молесон прекрасно помнил события, произошедшие с ним до момента операции, и был не в состоянии удерживать в памяти явления или зрительные образы из окружающей действительности. Через несколько минут они стирались из памяти и она снова становилась как чистый лист.

Джакопо Аннезе. Фото с сайта nanonline.org

Выраженность эффекта и готовность Молесона быть объектом исследования сделали его на протяжении 55 лет наиболее изучаемым пациентом в истории неврологии, а сделанные благодаря ему открытия радикально изменили базовые научные представления о функции памяти, в частности продемонстрировали роль гиппокампа в формировании воспоминаний.

После смерти Молесона в декабре 2008 года его мозг в замороженном состоянии хранится в лаборатории Аннезе. Через год, в декабре 2009 года, была организована прямая трансляция в Интернете занявшего более трех дней процесса «нарезания» мозга H.M. на 2401 гистологический срез 70 микрометров толщиной каждый. Все слои были последовательно сфотографированы и снова заморожены в том же порядке. На основании этих изображений группа Аннезе создала трехмерную микроскопическую анатомическую модель головного мозга Молесона, позволяющую, благодаря возможности виртуального препарирования, всесторонне оценить последствия операции 1953-го года. При этом уровень качества посмертной модели намного превосходит качество прижизненных изображений, полученных с помощью метода магнитно-резонансной томографии.   

Вентральная поверхность мозга H.M. Изображение авторов

Благодаря виртуальной модели уже оказалось возможным сделать некоторые открытия – так, как выяснилось, в обоих полушариях мозга Молесона сохранилась сравнительно большая часть вещества гиппокампа со специфической цитоархитетоникой, однако удаление энторинальной коры, которая работает как  связующее звено в медиобазальной системе памяти, обеспечивая постоянный обмен информации в гиппокампе, нарушило нормальную функцию этого отдела мозга.

Кроме того, найдено объяснение отсутствию у Молесона способности ощущать состояние своего организма – боль, голод, жажду. Оказалось, что в ходе операции 1953 года у него были практически полностью удалены миндалевидные тела, которые, как теперь уже известно, связаны с регуляцией эмоций и реакцией на сигналы от внутренних органов. Аннезе и его коллеги также обнаружили ранее не выявленное небольшое ограниченное повреждение в левой орбитофронтальной коре, которое, как полагают ученые, возникло в ходе операции.

Помимо виртуальной модели, группа Аннезе создала виртуальный атлас мозга H.M., содержащий структурные изображения и оцифрованные версии гистологических срезов, которые можно рассмотреть на клеточном уровне. Все это, подчеркнул Аннезе, слова которого приводит NewScientist, предоставляет беспрецедентную возможность продлить вклад Молесона в науку даже после его смерти.