История нейронаук

Самое раннее упоминание о мозге встречается в хирургическом папирусе Эдвина Смита, написанном в XVII веке до нашей эры. Иероглиф, обозначающий мозг, встречается в этом папирусе восемь раз и описывает симптомы, диагноз и прогноз двух пациентов с ранениями головы и сложными переломами черепа. Оценки автора папируса (полевого хирурга) указывают на то, что древние египтяне имели смутное представление о последствиях черепно-мозговой травмы. Хотя симптомы описаны хорошо и подробно, отсутствие медицинских прецедентов очевидно. Автор отрывка отмечает «пульсацию обнажённого мозга» и сравнивает поверхность мозга с рябью медного шлака (который действительно имеет извилистый узор). Латеральность травмы была связана с латеральностью симптомов, и были описаны как афазия («он не говорит с тобой»), так и судороги («он сильно дрожит») после травмы головы^[5].

Наблюдения древних цивилизаций за человеческим мозгом свидетельствуют лишь об относительном понимании основных механизмов и важности безопасности черепа. Кроме того, учитывая, что общий консенсус в медицинской практике, касающейся анатомии человека, был основан на мифах и суевериях, мысли полевого хирурга кажутся эмпирическими и основанными на логических выводах и простых наблюдениях^[5][6].

В Древней Греции интерес к мозгу начался с работ Алкмеона, который, по-видимому, провёл вскрытие глаза и связал мозг со зрением. В Древней Греции интерес к мозгу начался с работ Алкмеона, который, по-видимому, провёл вскрытие глаза и связал мозг со зрением. Он также предположил, что мозг, а не сердце, является органом, управляющим телом (то, что стоики называли гегемониконом), и что чувства зависят от мозга. Согласно древним свидетельствам, Алкмеон считал, что способность мозга синтезировать ощущения делает его также местом хранения воспоминаний и мыслей^[6]. Автор «О священной болезни», части корпуса Гиппократа, также считал мозг местом расположения интеллекта.

Спор о гегемониконе продолжался среди древнегреческих философов и врачей в течение очень долгого времени. В IV веке до н. э. Аристотель считал, что сердце является центром интеллекта, а мозг — механизмом охлаждения крови. Он рассуждал, что люди более рациональны, чем животные, потому что, помимо прочего, у них более крупный мозг, который охлаждает их горячую кровь^[7]. С другой стороны, в эллинистический период Герофил и Эразистрат из Александрии занимались исследованиями, которые включали вскрытие человеческих тел, и предоставили доказательства примата мозга. Они подтвердили различие между большим и малым мозгом и идентифицировали желудочки и твёрдую мозговую оболочку. Их работы в настоящее время в основном утрачены, и нам известно об их достижениях в основном из вторичных источников. Некоторые из их открытий пришлось заново сделать через тысячелетие после их смерти^[6].

Во времена Римской империи греческий врач и философ Гален вскрывал мозг быков, макак, свиней и других млекопитающих. Он пришёл к выводу, что, поскольку мозжечок более плотный, чем головной мозг, он должен контролировать мышцы, а головной мозг, будучи мягким, должен быть местом обработки сенсорной информации. Гален также выдвинул теорию, что мозг функционирует за счёт движения животных духов через желудочки. Он также отметил, что определённые спинномозговые нервы контролируют определённые мышцы, и выдвинул идею взаимного действия мышц. Только в XIX веке, в работах Франсуа Маженди и Чарльза Белла, понимание функции спинного мозга превзошло понимание Галена^[6][7].

Исламская медицина в средние века была сосредоточена на взаимодействии ума и тела и подчёркивала необходимость понимания психического здоровья. Около 1000 года Аз-Захрави, живший в исламской Иберии, проводил обследование неврологических пациентов и хирургическое лечение черепно-мозговых травм, переломов черепа, травм позвоночника, гидроцефалии, субдуральных выпотов и головных болей^[8]. В Персии Ибн-Сина (Авиценна) представил подробные знания о переломах черепа и их хирургическом лечении^[9]. Ибн-Сина считается некоторыми учёными отцом современной медицины^[10][11][12]. Он написал 40 трудов по медицине, наиболее известным из которых является «Канон врачебной науки», медицинская энциклопедия, которая на протяжении почти ста лет была основным учебником в университетах. Он также объяснил такие явления, как бессонница, мания, галлюцинации, кошмары, деменция, эпилепсия, инсульт, паралич, головокружение, меланхолия и тремор. Он описал состояние, схожее с шизофренией, которое он назвал «джунун муфрит» и которое характеризовалось возбуждением, нарушениями поведения и сна, неадекватными ответами на вопросы и периодической неспособностью говорить. Авиценна также открыл мозжечок, который он просто назвал «вермис», и хвостатое ядро. Оба термина до сих пор используются в нейроанатомии. Он был первым, кто связал психические нарушения с дефектами среднего желудочка или лобной доли головного мозга^[13]. Абу-ль-Касим, Ибн Рушд, Ибн Зухр и Маймонид, действовавшие в средневековом мусульманском мире, также описали ряд медицинских проблем, связанных с мозгом^[1].

Между XIII и XIV веками первые учебники по анатомии в Европе, включавшие описание мозга, были написаны Мондино де Луцци и Гвидо да Виджевано^[14][15].

Работа Андреаса Везалия с трупами людей выявила проблемы в галеновской анатомии. Везалий отметил многие структурные особенности как мозга, так и нервной системы в целом во время своих вскрытий^[16]. Помимо записи многих анатомических особенностей, таких как путамен и мозолистое тело, Везалий предложил, что мозг состоит из семи пар «мозговых нервов», каждый из которых имеет свою специализированную функцию. Другие учёные продолжили работу Везалия, добавив свои собственные подробные эскизы человеческого мозга^[16].

В XVII веке Рене Декарт изучал физиологию мозга и предложил теорию дуализма для решения вопроса о связи мозга с разумом. Он предположил, что шишковидная железа является местом взаимодействия разума с телом, после того как зафиксировал механизмы мозга, ответственные за циркуляцию спинномозговой жидкости. Ян Сваммердам поместил отрезанный бедренный мускул лягушки в герметичный шприц с небольшим количеством воды в конце и, когда он вызвал сокращение мышцы, раздражая нерв, уровень воды не поднялся, а наоборот, немного понизился, опровергнув теорию воздухоплавателя. Идея о том, что стимуляция нервов приводит к движению, имела важные последствия, поскольку выдвинула идею о том, что поведение основано на стимулах^[17]. Томас Уиллис изучал мозг, нервы и поведение для разработки методов лечения неврологических заболеваний. Он подробно описал строение ствола мозга, мозжечка, желудочков и полушарий головного мозга.

Роль электричества в нервах была впервые обнаружена на препарированных лягушках Луиджи Гальвани, Лючия Галеацци Гальвани и Джованни Альдини во второй половине XVIII века. В 1811 году Сезар Жюльен Жан Легаллуа впервые определил специфическую функцию области мозга. Он изучал дыхание при вскрытии животных и повреждениях и обнаружил центр дыхания в продолговатом мозге^[18]. В период с 1811 по 1824 год Чарльз Белл и Франсуа Мажанди путём вскрытия и вивисекции обнаружили, что вентральные корешки в позвоночнике передают двигательные импульсы, а задние корешки получают сенсорную информацию (закон Белла — Мажанди)^[19]. В 1820-х годах Жан Пьер Флоран был пионером экспериментального метода локализованных повреждений мозга у животных с описанием их влияния на двигательные функции, чувствительность и поведение. Он пришёл к выводу, что удаление мозжечка приводит к движениям, которые «не являются регулярными и скоординированными»^[20]. В 1843 году Карло Маттеуччи и Эмиль Дюбуа-Реймон продемонстрировали, что нервные волокна передают электрические сигналы^[21]. В 1850 году Герман фон Гельмгорт измерил скорость их распространения, которая составляла от 24 до 38 метров в секунду^[22].

В 1848 году Джон Мартин Харлоу описал случай, когда Финиас Гейдж получил прокол лобной доли мозга железным прутом при неком взрыве. Он стал предметом исследования связи между префронтальной корой и исполнительными функциями^[23]. В 1861 году Поль Брока услышал о пациенте больницы Бисетр, который в течение 21 года страдал прогрессирующей потерей речи и параличом, но не терял понимания и умственных функций. Брока провёл вскрытие и установил, что у пациента было повреждение лобной доли левого полушария головного мозга. В 1865 году Брока опубликовал результаты вскрытий двенадцати пациентов. Его работа вдохновила других на проведение тщательных вскрытий с целью установления связи между другими областями мозга и сенсорными и моторными функциями. Другой французский невролог, Марк Дакс, сделал аналогичные наблюдения на поколение раньше^[24].

Гипотеза Брока была поддержана Густавом Фричем и Эдуардом Гитцигом, которые в 1870 году обнаружили, что электрическая стимуляция моторной коры вызывает непроизвольные мышечные сокращения определённых частей тела собаки, а также наблюдениями за эпилептическими пациентами, проведёнными Джоном Хьюлингсом Джексоном, который в 1870-х годах правильно вывел организацию моторной коры, наблюдая за прогрессированием приступов по всему телу. Карл Вернике далее развил теорию специализации определённых структур мозга в понимании и производстве речи. Ричард Кэтон в 1875 году представил свои открытия об электрических явлениях в полушариях головного мозга кроликов и обезьян. В 1878 году Герман Мунк обнаружил у собак и обезьян, что зрение локализовано в затылочной коре головного мозга^[25], Дэвид Феррье в 1881 году обнаружил, что слух локализован в верхней височной извилине, а Харви Кушинг в 1909 году обнаружил, что осязание локализовано в постцентральной извилине^[26]. Современные исследования по-прежнему используют цитоархитектонические (относящиеся к изучению структуры клеток) анатомические определения Корбиниана Бродмана из этой эпохи, продолжая показывать, что отдельные области коры активируются при выполнении определённых задач^[24].

Исследования мозга стали более совершенными после изобретения микроскопа и разработки Камилло Гольджи в конце 1890-х годов метода окрашивания, в котором использовалась соль хромата серебра для выявления сложных структур отдельных нейронов. Его техника была использована Сантьяго Рамон-и-Кахалем и привела к формированию нейронной доктрины, гипотезы о том, что функциональной единицей мозга является нейрон. Гольджи и Рамон-и-Кахаль разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1906 году за свои обширные наблюдения, описания и классификацию нейронов во всём мозге. Гипотезы нейронной доктрины были подкреплены экспериментами, проведёнными после пионерских работ Гальвани по электрической возбудимости мышц и нейронов. В 1898 году британский учёный Джон Ньюпорт Лэнгли впервые ввёл термин «вегетативный» при классификации соединений нервных волокон с периферическими нервными клетками^[27]. Лэнгли известен как один из отцов теории хемрецепторов и как создатель концепции «рецептивного вещества»^[28][29]. В конце XIX века Фрэнсис Гоч провёл несколько экспериментов по изучению функций нервной системы. В 1899 году он описал «невозбудимую» или «рефрактерную фазу», которая происходит между нервными импульсами. Его основное внимание было сосредоточено на том, как взаимодействие нервов влияет на мышцы и глаза^[30].

В 1887 году Генрих Оберштайнер основал «Институт анатомии и физиологии ЦНС», позже названный Неврологическим или Институтом Оберштайнера при Венском медицинском университете. Это было одно из первых в мире учреждений, занимавшихся исследованием мозга. Он изучал кору мозжечка, описал зону Редлиха-Оберштайнера (граница между центральной нервной системой (ЦНС) и периферической нервной системой (ПНС).)и в 1888 году написал одну из первых книг по нейроанатомии. Роберт Барани, который занимался физиологией и патологией вестибулярного аппарата, учился в этой школе и окончил её в 1900 году. Позже Оберштайнера сменил Отто Марбург^[31].

В XX веке нейронаука начала признаваться в качестве отдельной единой научной дисциплины, а не как изучение нервной системы, являющееся частью различных наук.

В результате растущего интереса к нервной системе было создано несколько известных институтов и организаций в области нейронаук, которые служат форумом для всех нейробиологов. Крупнейшей профессиональной организацией в области нейронаук является Общество нейронаук (Society for Neuroscience — SFN), которое базируется в США, но включает в себя многих членов из других стран.

В 2013 году в США была объявлена инициатива BRAIN^[35]. В 2017 году была создана Международная инициатива по изучению мозга^[36], в которую в настоящее время входят более семи национальных инициатив по исследованию мозга (США, Европа, Институт Аллена, Япония, Китай, Австралия, Канада, Корея, Израиль)^[37], охватывающих четыре континента.

Российская и советская научные школы внесли фундаментальный вклад в развитие нейронаук^[38]:

• И. М. Сеченов (1829—1905): основоположник отечественной физиологии. Открыл явление центрального торможения (1862) и заложил основы рефлекторной теории («Рефлексы головного мозга», 1863). Его работы предвосхитили развитие нейрофизиологии.
• В. М. Бехтерев (1857—1927): создатель комплексного подхода к изучению мозга. Описал проводящие пути, основал Психоневрологический институт (1907). Его школа развивала объективную психологию и нейроморфологию^[39].
• А. А. Ухтомский (1875—1942): создал учение о доминанте как основном принципе работы нервной системы (1911). Его идеи повлияли на кибернетику и психофизиологию^[40].
• Н. Н. Бурденко (1876—1946): основоположник отечественной нейрохирургии. Разработал методы операций на мозге и организовал первую нейрохирургическую клинику^[41].
• П. К. Анохин (1898—1974): создал теорию функциональных систем, интегрирующую физиологию и кибернетику. Ввёл понятие обратной связи (обратная афферентация).
• Современные достижения: школы в области нейрофизиологии (М. Н. Ливанов, И. П. Павлов), нейрофармакологии (С. В. Аничков), computational neuroscience (К. В. Анохин). Разработки в области нейрореабилитации и нейроинтерфейсов^[42].

За период с 2020 по 2025 год нейронаука значительно продвинулась в понимании механизмов работы мозга, методов диагностики и лечения неврологических заболеваний. Ниже представлены некоторые из наиболее значимых открытий и достижений.

• Расшифровка речи из мозговой активности: В 2023 году исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско разработали интерфейс «мозг-компьютер», который преобразует сигналы мозга в текст с точностью до 95 % для пациентов с потерей речи^[43].
• Предсказание болезни Альцгеймера по МРТ с помощью ИИ: Алгоритмы машинного обучения, разработанные в 2022—2024 годах, позволяют выявлять ранние признаки нейродегенеративных заболеваний за 5-7 лет до появления симптомов.

• Генная терапия болезни Паркинсона: В 2024 году завершились успешные клинические испытания генной терапии, направленной на восстановление выработки дофамина в мозге^[44].
• Иммунотерапия болезни Альцгеймера: Препараты леканемаб и донанемаб (одобрены FDA в 2023—2024 гг.) показали способность замедлять прогрессирование заболевания на 27-35 %.

• Искусственное восстановление памяти: В 2025 году учёные из MIT смогли восстановить утраченные воспоминания у мышей путём стимуляции специфических нейронов с помощью оптогенетики^[45].
• Картирование коннектома человека: Проект «Human Connectome Project» завершил создание детальной карты нейронных связей мозга с разрешением до 1 микрометра (2024 г.).

• Импланты для парализованных пациентов: В 2023—2025 годах разработаны интерфейсы, позволяющие пациентам с параличом управлять экзоскелетами и роботизированными конечностями силой мысли^[46].
• Неинвазивная стимуляция мозга: Технологии tFUS (транскраниальный фокусированный ультразвук) стали использоваться для лечения депрессии и болезни Паркинсона без хирургического вмешательства.

• Регенерация аксонов в ЦНС: В 2024 году обнаружены молекулярные механизмы, блокирующие регенерацию аксонов после травм спинного мозга. На основе этого созданы экспериментальные терапии, стимулирующие рост нервных волокон.
• Влияние микробиома на мозг: Установлена связь между составом кишечной микробиоты и развитием рассеянного склероза, аутизма и депрессии (2023—2025 гг.).

Обратите внимание: некоторые данные за 2025 год являются прогностическими, так как год ещё не завершился. Точные выводы будут возможны после публикации итоговых исследований.