10.2 Характеристика черепно-мозговой травмы
Существует три способа изучения черепно-мозговой травмы (ЧМТ). Первый исследование людей, проходящих лечение после черепно-мозговой травмы. Одно из важных условий для изучения ЧМТ заключается в понимании способа получения травмы, а во многих случаях неизвестны точные обстоятельства. Второй подход заключается в использовании манекена, на котором отыгрывается возможная авария, как в Научном центре Онтарио. Подобное устройство называется довольно просто: аппарат для измерения воздействия ударного ускорения на голову. Большинство исследований проводится с использованием манекена, однако некоторые исследователи используют модельные организмы обычно грызунов. Одно из устройств для такого рода исследований называется FPI (fluid percussion injury устройство, имитирующее травму при помощи жидкости под давлением), с его помощью жидкость быстро впрыскивается в череп животного, имитируя движение жидкости во время травмы головного мозга. Другое устройство называется CCI (controlled cortical impact), и в нем контролируется воздействие на кору головного мозга. Похожий аппарат описан в романе (и его экранизации) «Старикам тут не место»[40], где главный герой Антон Чигур использует его для убийства своих жертв. Подопытное животное закреплено в неподвижном положении, а небольшой стержнеобразный аппарат, использующий пневматическое давление, двигает поршень, и стержень погружается в череп и в мозг. Глубина погружения и скорость поршня четко контролируются исследователями. Еще одно устройство основано на методе падающего груза Фини (Feeney weight drop): оно контролирует падение веса на череп подопытного грызуна. Существует и разновидность этого устройства аппарат Мармароу (Marmarou weight drop), в нем голову грызуна накрывает небольшой диск, чтобы предотвратить трещину или пролом в черепе. Последний вид исследовательских инструментов связан с изучением воздействия взрывных устройств на военнослужащих в местах военных конфликтов. То есть некоторые из этих устройств имитируют получение травм при взрывах, фактически подрывая грызуна, находящегося внутри их.
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.