День в истории: первооткрыватель олигодендроцитов и гомункулуса

На сегодняшнем дудле все любители нейронаук могли увидеть картинку с мозгом и портретом лысого человека. Сегодня исполнилось со дня рождения Уайлдера Грейвса Пенфилда, которого чаще всего помнят за открытие гомункулусов – моторного и соматосенсорного, «виртуальных человечков» в нашем мозге, иллюстрирующих распределение зон, ответственных за движение тела и сенсорное восприятие. Кто-то поет ему дифирамбы, кто-то, наоборот, считает, что концепция гомункулусов сильно затормозила развитие нейронаук. Однако на самом деле, масштаб этого человека гораздо, гораздо больше, чем просто картирование двух отделов нашего мозга. Но обо всем по порядку.

Credit: Google.com

Наш герой родился 26 января 1891 года в городке Спокан, штат Вашингтон, в 150 километрах от американо-канадской границы. Его отцом был Чарльз Сэмюэл Пенфилд, весьма успешный врач.

Отец Пенфилда. Credit: университет МакГилла

Впрочем, учился Пенфилд-младший в Принстоне, и, если бы обучающий госпиталь Принстон-Плейнсборо действительно существовал, вероятно, довелось бы Пенфилду поработать в той же больнице, что и доктору Хаусу. А так во время обучения юный медик разрывался между гранитом науки и спортом – из него получился классный игрок в американский футбол. Более того, сразу же после окончания университета, Пенфилда немедленно наняли в университет – не преподавателем, а футбольным тренером.

Уайлдер Пенфилд, игрок университетской футбольной команды

Впрочем, через два года наука взяла своё и в 1915 году футболист получил стипендию для дальнейшего обучения в Оксфорде, где он попал не просто в Мертоновский колледж, а к самому сэру Чарльзу Шеррингтону, автору термина «синапс». Отучившись у Шеррингтона, он поработал «в низах», медбратом в одном военном госпитале под Парижем (напомним, тогда еще шла Первая мировая),  затем женился и  вернулся в США и начал учиться уже в Университете Джонса Хопкинса, где и получил приставку MD к своему имени и фамилии в 1918 году.

Учитель Пенфилда, Чарльз Шеррингтон

Весной 1924 года он отправляется на пять месяцев поработать к величайшему гистологу и мастеру окраски тканей (а еще – спортсмену, художнику, и прочая, и прочая), Сантьяго Рамон-и-Кахалю. А точнее, обучившись различным способам окраски нервных клеток, Пенфилд начал работать с учеником и соратником Кахаля, Пио дель Рио-Гортегой, человеком, который потом подробно сформулирует концепцию микроглии. Кстати, важно, что он сделает это в 1932 году  в главе Microglia, написанной для книги, ставшей в последствии знаковой – Cytology and Cellular Pathology of the Nervous System. Как вы думаете, кто станет редактором этой книги? Правильно, Уайлдер Пенфилд. А пока пять месяцев работы приведут к двум статьям: в 1924 году  в журнале Brain выйдет статья самого Пенфилда, в которой он впервые в истории подтвердит существование олигодендроцитов, «третьего элемента» Кахаля – незвездчатых ненейрональных клеток, образующих миелиновую оболочку нейронов (испанцы дружно считают первооткрывателем олигодендроцитов самого дель Рио-Гортегу за статью 1921 года).

Олигодендроциты в белом веществе мозга кошки

На двух десятках страниц – много иллюстраций, впервые показывающих этот тип клеток.  А в 1927 году выйдет cовместная статья Пенфилда и дель Рио-Гортеги, в которой они рассматривают, как нервная ткань реагирует на повреждения и образует шрамы.

Пио дель Рио Гортега

Впрочем, дальше Пенфилд всё же сделал выбор в сторону нейрохирургии. В том же 1924 году Пенфилд проходил стажировку у замечательного нейрохирурга Отфрида Фёрстера, только что вернувшегося из СССР, где до последних дней был личным врачом Владимира Ленина (подробнее о Фёрстере мы уже писали). Именно Фёрстер «заразил» Пенфилда исследованием эпилепсии (в 1930 году у них даже выйдет общая статья.

Оттфрид Фёрстер

Впрочем, для того, чтобы оперировать пациентов, нужно было еще получить соответствующее американское образование. И здесь Пенфилд тоже учился у лучшего – дверь в американскую нейрохирургию ему открыл Харви Кушинг, считающийся одним из отцов современной нейрохирургии.

Cвою самую знаменитую работу Пенфилд сделал как раз на материале операций по поводу эпилепсии. К этому времени (1928 год) он переехал в Канаду, где получил должность в Университете МакГилла и Госпитале Королевы Виктории, став первым канадским нейрохирургом. В 1934 году Пенфилд получил канадское гражданство.

Харви Кушинг

 Но вернемся к нашим гомункулусам. Первого декабря 1937 года в журнале Brain вышла статья его и Эдвина Болдри, в которой на материале 163 пациентов, которых Пенфилд оперировал по поводу эпилепсии (под местной анестезией, так что пациенты находились в сознании и могли общаться с врачом).  Пенфилд стимулировал электрическим током разные точки в мозге и следил за реакцией. Затем Болдри провел, как сейчас говорят, обработку данных и построил соотношение участков мозга и зон, которые отвечают за движение и чувствительность участков тела.

Иллюстрация из статьи Пенфилда и Болдри. Зоны чувствительности языка

В самом конце статьи и были нарисованы знаменитые гомункулусы, одни из самых удачных метафор в области нейронаук: человечки, части тела которых пропорциональны площадям коры, ответственность за чувствительность и движения этих частей. Большое лицо, кисти рук, язык, маленькие руки и ноги… Нужно подчеркнуть, что Пенфилд хорошо понимал условность этого подхода, и то, что зоны мозга не имеют четких границ, и то, что у разных людей может быть смещение зон… Сейчас эта концепция немного устарела, однако совсем в музей ее сдавать рановато. В конце концов, именно ей мы обязаны, например, возникновением интерфейсов «мозг-компьютер» с обратной связью, когда сигнал от датчика на протезе руки идет в электрод, вживленный в «гомункулуса» и человек чувствует механическими пальцами.

Гомункулусы из статьи Пенфилда и Болдри (вверху) и их скульптуры из Музея естственной истории в Лондоне (внизу)

Так что в декабре прошлого года отмечалось 80 лет со дня появления в науке гомункулусов (хотя если быть точным, они появились не 1 декабря, а чуть-чуть раньше — до статьи, 4 июня канадцы доложились на конференции в Атланте).

Нужно сказать, что Пенфилд в своей работе не ограничился только соматосенсорной и моторной корой. Его исследования внесли важный вклад в изучение роли теменной и височных долей головного мозга. Электрическая стимуляция этих зон на материале 520 пациентов смогла вызвать у 40 из них визуальные, зрительные, слуховые и обонятельные галлюцинации, а также синдром «выхода из тела», тоже впервые научно описанный Пенфилдом. Был учёный и пионером в нейронаучном исследовании феномена дежа вю. При этом всю жизнь он занимался и обычной нейрохирургией и неврологией, лечил пациентов: именно Пенфилда приглашали к получившему травму мозга нобелевскому лауреату Льву Ландау, и его рекомендации позволили постепенно возвращать нашего физика к интеллектуальной деятельности. Если бы он не умер в результате тромбоэмболии артерии после операции, то кто знает…

Лев Ландау

Мало кто знает, но Пенфилда в 1953 году дважды номинировали на Нобелевскую премию  по физиологии или медицине (может быть, номинировали и позже, но база данных нобелевского комитета открыта только до 1967 года). Увы, тогда не срослось: в том году премия досталась Хансу Адольфу Кребсу, за открытие соответствующего цикла. А жаль, ведь нобелевской премии «за экспериментальную неврологию» нет до сих пор. Пенфилд оставил свое имя и в научной фантастике: в знаменитом произведении Филиппа Дика «Мечтают ли андроиды об электроовцах» персонажи пользуются Органом Настроения Пенфилда – прибором, которым можно вызывать эмоции по желанию.

Почтовая марка Канады, выпущенная к 100-летию Пенфилда

Текст:  Алексей Паевский

Penfield, W. (1924). Oligodendroglia and its relation to classical neuroglia. Brain 47:430-452.

Del Rio-Hortega P, Penfield W (1927) Cerebral cicatrix: the reaction of neuroglia and microglia to brain wounds. Johns Hopkins Hops Bull 41:278–303

Foerster, O. & Penfield, W. (1930). The structural basis of traumatic epilepsy and results of radical operation. Brain 53: 8-119.

Penfield, W. & Boldrey, E. (1937). Somatic motor and sensory representation in the cerebral cortex of man as studied by electrical stimulation. Brain 60: 389-443.

Источник: neuronovosti.ru

Комментарии: