Що відбувається з мозком, коли ми помираємо? Останні хвилини життя очима вчених

Вивчившись на нейробіологиню, Джимо Борджгін добре знала, що "смерть - невід'ємна частина життя". Але тим більшим було її здивування, коли в якийсь момент вона зрозуміла, що про процеси, які відбуваються в мозку, який вмирає, вчені не знають практично нічого.

Це cталося трохи більш ніж 10 років тому, коли вона тільки починала працювати в Мічиганському університеті на кафедрі неврології та молекулярної фізіології.

Все сталося, як це зазвичай і буває, абсолютно випадково.

"Ми проводили лабораторні експерименти на щурах, які нещодавно перенесли хірургічну операцію, вивчаючи їхні нейрохімічні виділення", - згадує вона в інтерв'ю іспаномовній службі ВВС Mundo.

Несподівано двоє з їхніх піддослідних щурів померли, що дозволило вченим, які за ними спостерігали, у деталях розгледіти, як відбувається процес вмирання їхнього мозку.

"У одного зі щурів спостерігалося активне виділення серотоніну, який може мати галюциногенний ефект, - згадує вона. - і я подумала: цікаво, чи переживає він зараз галюцинації?"

Намагаючись знайти пояснення різкому сплеску гормону, Джимо перерила всю доступну їй навчальну літературу - але в результаті тільки переконалася в тому, що з наукової погляду процес вмирання практично не вивчений.

З тих пір Джимо вирішила присвятити себе вивченню процесів, які відбуваються в мозку людини, яка вмирає.

І те, що їй вдалося з'ясувати, запевняє вона, абсолютно не сходиться з нашими звичними уявленнями про те, як наступає смерть.

Визначення смерті

"Ви коли-небудь бачили людину, в якої зупинилося серце?" - запитує вона.

"Зазвичай це виглядає так: людина раптово втрачає свідомість, падає і не реагує на зовнішні стимули, нібито вона мертва".

Щоб встановити, чи живий ще пацієнт, необхідна експертиза спеціаліста. Зараз для цього часто застосовують апарат для зняття електрокардіограми.

"Але протягом довгого часу лікарі в першу чергу перевірили наявність пульсу, - згадує вона, - бо якщо його немає, значить, серце зупинилося і не перекачує кров. У такому разі людині діагностують клінічну смерть".

При цьому всю увагу медики приділяють серцю: "Це називається зупинкою серця, а не зупинкою мозку".

"З погляду медичної науки все виглядає просто: мозок не працює, а тому людина ніяк не реагує на зовнішні стимули, не може ні говорити, ні сидіти".

Але для роботи мозку потрібен кисень - багато кисню. А якщо серце не перекачує кров, то і кисень в мозок не надходить.

"Всі поверхневі сигнали вказують на те, що мозок стає менш активним", - пояснює Борджигін.

Але дослідження, проведені під її керівництвом, демонструють зовсім іншу картину.

Нейротрансмітери

У згаданому дослідженні 2013 року, яке проводили на щурах, підвищену активність кількох нейротрансмітерів зафіксували в піддослідних тварин вже після того, як їхнє серце зупинилося і мозок перестав отримувати кисень.

"Рівень серотоніну підскочив в 60 разів: концентрація "гормону щастя" дофаміну, який викликає приємні відчуття, виросла в 40-60 разів, викид норадреналіну, який відповідає за фокусування уваги, теж сильно збільшився".

За словами вченої, всі три гормони вийшли на рівень, який в живого щура виявити неможливо.

У 2015 році команда вченої опублікувала ще одне дослідження, присвячене вивченню мозку вмираючих щурів.

"В обох випадках (в момент смерті - Ред.) у 100% тварин спостерігалася інтенсивна активація мозкової діяльності, - запевняє вона. - Вмираючий мозок приходив у гіперактивний стан".

Гамма-хвилі

У 2023 році вчені опублікували дослідження, де описали випадки чотирьох людей, які перебували в комі та були підключені до апаратури життєзабезпечення, з електродами для електроенцефалографії.

"Всі четверо вмирали від різних хвороб", - уточнює вчена.

Коли лікарі та родичі, за їхніми словами, прийшли до висновку, що "хворі не піддаються ніяким медичним процедурам, які могли би їм допомогти, пацієнтів вирішили відпустити".

З дозволу рідних хворих відключили від апаратів механічної вентиляції легень.

При цьому в двох пацієнтів дослідники теж зафіксували раптовий пік активності мозку, пов'язаний з когнітивними функціями.

Вчені помітили гамма-хвилі - найшвидші мозкові хвилі, які беруть участь в складній обробці інформації та формуванні пам'яті.

"Коли пацієнту відключають апарат штучної вентиляції легень, - каже неврологиня. - у нього наступає так звана генералізована гіпоксія. Так вчені називають нестачу кисню в крові".

Генералізована гіпоксія завжди асоціюється із зупинкою серця, оскільки серце перестає перекачувати кров.

"Схоже, що гіпоксія є сигналом для активації мозку. І щойно апарати штучної вентиляції легень були відключені, мозок двох із чотирьох пацієнтів прийшов в активний стан буквально протягом кількох секунд".

Конкретні деталі

Якщо у щурів вчені спостерігали активацію всієї мозкової тканини, то "в людей активувалися тільки окремі ділянки мозку".

Це були області, пов'язані з когнітивними, свідомими функціями.

Одна з них відома медикам як скронево-тім'яний вузол, де з'єднуються скронева, тім'яна і потилична частки.

"Це задня частина мозку, яка відповідає за сенсорне сприйняття, - пояснює Джимо. - Відомо, що вона пов'язана зі свідомістю, а також зі снами і зоровими галюцинаціями".

Ще одна зона, де спостерігалася підвищена активність, називається зоною Верніке, яка відповідає за язик, мову і слух і найактивніше використовується в процесі засвоєння та розуміння письмової та усної мови.

"Але найактивнішою частиною, згідно з нашими дослідженнями, є скронева частка мозку, причому з обох боків", - каже вона.

Це ділянка, що прилягає спереду до вух, дуже важлива не лише для збереження пам'яті, а й інших когнітивних функцій.

Джимо Барджигін зазначає, що скронево-тім'яний вузол на правій стороні мозку пов'язаний з розвитком емпатії.

"Багато пацієнтів, які пережили зупинку серця і так звані навколосмертні переживання, кажуть, що цей досвід змінив їх в кращий бік, що вони стали більше співпереживати".

Кажучи про одного із загиблих пацієнтів, які брали участь в дослідженні, вчена висловлює думку, що, якби той вижив, "скоріше за все і він би розповів про те саме, але цього ми, звісно, ніколи не дізнаємося".

Близькосмертні враження

Протягом усієї історії людства багато людей, які побували в стані, близькому до смерті, чи навіть ті, хто пережив зафіксовану клінічну смерть, але вижив за допомогою реанімації, розповідали про свої відчуття.

Деякі казали про те, як у них перед очима пролетіло все життя чи згадалися якісь ключові моменти минулого. Багато хто бачив яскраве світло, інші ж покидали своє фізичне тіло, ставали на ноги та бачили все, що відбувається навколо.

Чи можна пояснити подібні переживання на порозі смерті сплеском активності мозку, який Борджигін зафіксувала в ході своїх досліджень? Вона припускає, що так.

У дослідженні 2023 року йдеться, що щонайменше 20-25% людей, які вижили після зупинки серця, розповідали, що бачили світло - а для нейробіологині це очевидний показник того, що у пацієнта була активована ділянка кори головного мозку, яка відповідала за зорове сприйняття.

У двох пацієнтів, у яких після відключення від апарату штучної вентиляції легень спостерігався пік мозкової активності, інтенсивну активацію демонструвала саме та ділянка, підкреслює вона - "що, можливо, корелює з подібним візуальним досвідом.

Деякі з тих, хто вижив, навіть повідомляли, що чули, що відбувалося під час хірургічної операції, чи що казали лікарі, які прибули на місце автокатастрофи, хоч постраждалі вже були без свідомості.

Кажучи про двох загиблих пацієнтів, професорка зазначає, що "в обох була активізована частина мозку, яка відповідає за сприйняття мови, язика".

Парадокс

За словами Борджигін, оскільки протягом століть для констатації смерті основну увагу приділяли серцю, сформувалося загальне переконання, що мозок при зупинці серця працювати перестає.

"Але це прямо суперечить спостереженням людей, які мали близькосмертні враження", - каже вона.

Хоча зовнішніх проявів мозкової активності при зупинці серця не спостерігається, стверджувати, що мозок в цей момент не функціонує, на її думку, ні в якому разі не можна.

"Як стає можливим те, що людина переживає надзвичайно емоційні, вражаючі психічні переживання: бачить світло, чує голоси, відчуває себе поза тілом, ширяє в повітрі? Адже всі ці відчуття - результат (і доказ) роботи мозку".

"Оскільки медики вважають, що мозок активності не проявляє, багато хто чомусь вирішив, що всі ці переживання повинні, мабуть, надходити звідкись ззовні тіла, що це щось позатілесне", - каже дослідниця.

"Але ми в це не вірили і в своєму першому дослідженні на тваринах в 2013 році написали: ідея про те, що ці суб'єктивні переживання надходять ззовні тіла, не є доведеною", - пояснює вона.

"Тому від самого початку я твердо вірила, що надходять ці сигнали з мозку - хоч це і парадоксально, оскільки вважається, що мозок при зупинці серця не функціонує".

"Я переконана, що близькосмертні враження - результат діяльності мозку, яка відбувається до припинення життєво важливих показників серця і мозку, а не після того, як ті відновилися", - вважає Джимо Борджигін.

Нове розуміння

Борджигін визнає, що її досліджень на людях недостатньо, і треба набагато глибше вивчити процеси, які відбуваються в мозку людини, яка вмирає.

Але за результатами десяти з лишнім років роботи в цій сфері вона каже, що одне їй ясно: "Мозок, який вважається недостатньо активним під час зупинки серця, навпаки, саме в цей момент проявляє пікову активність".

"Нам необхідно глибше зрозуміти механізм роботи мозку в процесі подібної біологічної кризи", - підкреслює вона.

Дослідниця вважає, що пік мозкової активності, який вони спостерігали - це частина "режиму виживання мозку", який склався еволюційно і активізується, коли мозок позбавлений кисню.

Але що відбувається з мозком, коли він розуміє, що йому не вистачає кисню?

"Ми намагаємося в цьому розібратися, але наукової літератури вкрай мало, і ми не можемо стверджувати з впевненістю", - каже вона.

Вона впевнена, що "в тварин (як мінімум у щурів і людей) є ендогенний механізм, який дозволяє впоратися з кисневим голодуванням".

"Досі вважалося, що мозок є невинним свідком зупинки серця: коли серце зупиняється, мозок просто помирає. Тому сьогодні заведено вважати, що мозок не справляється і помирає".

"Але, - наполягає вона. - ми цього не знаємо".

Здолати смерть

Борджигін не вірить, що в подібній ситуації мозок просто "здається без бою". Зазвичай, як і в інші кризові моменти, він бореться за життя до останнього.

"Сплячка - на мій погляд, дуже показовий приклад еволюційного механізму, який дозволяє мозку пережити той жах, сильний брак кисню. Але цю теорію ще необхідно підтвердити науково".

Як аналогію вона наводить умовну сім'ю, в якій батьки раптово втратили роботу і залишилися взагалі без будь-яких джерел доходу.

"Що вони будуть робити? Звичайно ж, в першу чергу скорочувати витрати, виключаючи зі списку регулярних покупок все, що не належить до предметів першої необхідності".

"Гроші, які залишилися в такій смі'ї, витрачають тільки на те, що дозволяє вижити її членам", - пояснює вона.

Точно так само і з киснем для мозку - коли його починає не вистачати, організм включає режим економії.

"Яка функція мозку головна? - питає вона. - Ні, не та, що дозволяє нам говорити, рухатися і танцювати. Без всього цього організм може і обійтися. Найважливіше - це приводити в рух легені та змусити серце битися".

"Мені здається, що мозок нібито каже: "Насувається криза, і мені краще щось зробити з цього приводу, якось підготуватися". І він починає економити усе меншу кількість кисню, яка надходить в організм".

Нижня частина айсберга

Борджигін вважає, що результати її досліджень показують тільки верхівку гігантського айсберга, приховуючи багато цікавого під водою.

"Придумавши аналогію з сім'єю, яка втратила доходи, я дійшла до висновку, що в мозку просто повинні бути природні, ендогенні механізми боротьби з гіпоксією, які зовсім не обов'язково повинні бути нам зрозумілі в принципі".

"Саме це я маю на увазі, коли кажу про підводну частину айсберга, порівнюючи її з тим фрагментом, який ми бачимо на поверхні".

"Здавалося би, ми точно знаємо, що є люди, які після зупинки серця переживали неймовірні суб'єктивні відчуття. А наші спостереження показують, що ці переживання обумовлюються піком мозкової активності", - каже вчена.

"Питання в тому, з чого це і для чого раптом вмираючому мозку знадобилося таке інтенсивне навантаження?"

"Це необхідно дослідити, виявити і добре в цьому питанні розібратися. Адже не виключено, що мільйонам людей лікарі зараз констатують настання смерті надто передчасно, абсолютно не розуміючи при цьому механізмів цього процесу", - підсумовує дослідниця.