Нейробиология боли: можно ли отключить страдание и зачем оно нужно

Представьте себя в кресле стоматолога. Врач сообщает, что один зуб нужно удалить, а в другой поставить пломбу, и предлагает обезболивающий укол. Но вы спокойно отказываетесь, потому что не чувствуете боли. Возможно ли такое? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно погрузиться в физиологию и нейробиологию боли и понять, какую роль она играет в нашей жизни.

Боль как исторический спутник и учитель

Стремление избавиться от страданий преследует человечество тысячелетиями. История знает множество примеров выдающихся личностей, которые боролись с хронической болью. Философ Фридрих Ницше строил свою философию, преодолевая мучительные головные боли. Президент Джон Ф. Кеннеди страдал от хронических болей, которые мешали ему даже одеваться самостоятельно. Леди Гага живет с диагнозом фибромиалгия, вызывающей боль во всем теле.

С эволюционной точки зрения боль выполняет две ключевые функции:

1. Мгновенная защита: она заставляет организм немедленно реагировать на угрозу. Классический пример — одергивание руки от горячей поверхности.

   Новости МирТесен

2. Обучение и адаптация: боль формирует память, чтобы в будущем избегать опасного поведения. Обжегшись раз, мы становимся осторожнее с плитой. Это мощный механизм выживания.

Неврологический путь страдания: от кожи до мозга

Что происходит в нервной системе, когда мы, например, хватаем горячую сковороду? Близко к спинному мозгу расположены скопления нейронов — ганглии. Именно здесь находятся клетки, отвечающие за восприятие боли. У каждого такого нейрона есть два длинных отростка:

• Один тянется к периферии тела (к руке, ноге, коже);

• Второй направляется прямо в спинной мозг.

Тепло воздействует на нервные окончания в руке, и сигнал бежит по первому отростку к ганглию, а оттуда — по второму в спинной мозг. Здесь сигнал принимают вторичные нейроны, которые передают его дальше, в головной мозг. Важно, что многие защитные реакции запускаются уже на уровне спинного мозга, не дожидаясь «осознания» в голове. Именно поэтому рука отдергивается от горячего еще до того, как мозг успевает понять, что случилось. Это обеспечивает скорость реакции, критически важную для выживания.

Тем временем сигнал достигает головного мозга: сначала таламуса, а затем соматосенсорной коры, которая отвечает за телесные ощущения. Здесь происходит осознание боли, необходимое для обучения. Интересно, что в соматосенсорной коре наше тело представлено неравномерно: размер области, отвечающей за часть тела, пропорционален не ее реальному размеру, а чувствительности. Поэтому «зоны» языка, губ и пальцев огромны, а спины или бедер — относительно малы. Это явление иллюстрирует «сенсорный гомункул» — карта тела в мозге.

Проверить разную чувствительность частей тела можно простым тестом. Закройте глаза и попросите кого-нибудь одновременно прикоснуться к вашей коже двумя предметами (например, ватными палочками). На кончиках пальцев вы легко почувствуете два отдельных касания, даже если они близко. А на спине для этого предметы придется раздвинуть намного шире — плотность нервных окончаний там ниже.

Обратная связь: как мозг пытается заглушить боль

Одна из самых удивительных особенностей болевой системы — наличие «нисходящего пути». Информация не только идет от тела к мозгу, но и возвращается обратно. Мозг, получив сигнал о повреждении, отправляет команду: «Заблокировать боль!». На уровне спинного мозга выделяются эндогенные опиоиды — естественные обезболивающие вещества, подобные морфину (например, энкефалины). Благодаря этому острая боль постепенно притупляется, позволяя организму не впадать в шок.

Именно на эту систему воздействуют многие обезболивающие препараты — опиоиды (морфин, кодеин). Они имитируют команду мозга, но делают это мощнее. С этим же механизмом связан и эффект плацебо при боли: ожидание облегчения заставляет мозг активнее выделять собственные опиоидные пептиды.

Ловушки болевой системы: хроническая боль и фантомные ощущения

Пластичность нервной системы играет с нами злую шутку. При сильном или длительном повреждении нейронные пути, проводящие боль, могут «запомнить» активность и усилиться. Это приводит к гипералгезии — состоянию, когда даже легкое прикосновение вызывает неадекватно сильную боль.

Другое загадочное явление — фантомные боли. После ампутации конечности человек может продолжать чувствовать в ней боль или зуд. Дело в том, что нейроны, обрабатывавшие сигналы от отсутствующей руки, никуда не делись. Не получая привычных сигналов, они могут начать реагировать на стимуляцию соседних зон. Например, прикосновение к губам может восприниматься как ощущение в отсутствующей руке, потому что их нейроны в мозге расположены рядом.

Интересно, что сам мозг не чувствует боли — в его ткани нет болевых рецепторов. Поэтому нейрохирургические операции часто проводят без обезболивания самого мозга, и пациент в сознании может, например, разговаривать или играть на инструменте. Головная боль — это всегда боль в оболочках, окружающих мозг, или в сосудах.

Новые открытия: кто на самом деле чувствует боль?

Долгое время считалось, что боль ощущается непосредственно отростками нейронов. Однако в 2019 году в журнале Science было описано открытие нового органа — ноцицептивного глиального нервного комплекса. Выяснилось, что в коже существует сеть особых шванновских клеток (разновидность вспомогательных глиальных клеток), которая действует как датчик механического давления и повреждения. Эти клетки активируются при ушибе или порезе и только затем передают сигнал нейронам.

Это открытие революционно, потому что дает новую мишень для обезболивания. Воздействовать на шванновские клетки в месте повреждения проще и безопаснее, чем «глушить» сами нервы или мозг.

Молекулярные детекторы: как клетки понимают, что им больно

На молекулярном уровне боль возникает через специальные белки-рецепторы на поверхности клеток.

• Детекторы повреждения (АТФ): Когда клетка разрушается, ее внутреннее содержимое, включая молекулы АТФ (универсальный источник энергии), выходит наружу. Повышение уровня АТФ во внеклеточном пространстве — это сигнал «здесь что-то сломано». Нейроны улавливают его через рецепторы P2X и генерируют болевой импульс.

• Температурные рецепторы (TRP-каналы): Это семейство белков реагирует на разные температуры. Одни активируются холодом (около 17°C), другие — теплом (от 40°C). Именно на них действуют многие вещества: капсаицин из перца чили обманывает рецептор TRPV1, заставляя нас чувствовать жжение, хотя температура не меняется. Ментол активирует рецепторы холода, создавая ощущение прохлады.

• Механорецепторы (PIEZO-каналы): Эти белки, похожие на пьезоэлектрические кристаллы, реагируют на давление, растяжение, удар. Они есть даже у простейших организмов. PIEZO-каналы отвечают, например, за ощущение наполненности мочевого пузыря.

За открытие механизмов восприятия температуры и давления (TRP и PIEZO-каналов) в 2021 году была присуждена Нобелевская премия. Понимание этих молекул открывает фантастические перспективы: в будущем с помощью генной инженерии можно будет, например, «перенастроить» болевые рецепторы, сделав их чувствительными к безвредным стимулам.

Можно ли отключить боль и стоит ли это делать?

Теоретически боль можно блокировать на разных уровнях:

1. На уровне рецепторов (например, с помощью мутаций в генах TRP или PIEZO).

2. Усилив нисходящие обезболивающие сигналы мозга (опиоиды).

3. Заблокировав передачу сигнала по нервам (местные анестетики).

Существуют редкие люди с врожденной нечувствительностью к боли из-за мутаций. Казалось бы, это дар, но на практике это тяжелое состояние. Такие люди с детства получают множественные травмы, ожоги, переломы, не замечая их. Описан случай, когда женщина несколько дней ходила со сломанной ногой, не ощущая дискомфорта. Дети могут прокусить себе губу или повредить глаза, потому что у них отсутствует «стоп-сигнал» в виде боли.

Это подводит нас к ключевому выводу: боль — не наказание, а важнейший инструмент обучения и защиты. Она учит нас избегать опасного, а ее интенсивность помогает взвешивать риски и пользу. Можно ли заменить боль на нейтральное уведомление, «лампочку» в сознании? Вероятно, нет. Чтобы система обучения работала, негативное ощущение должно быть субъективно неприятным.

Интересно, что этот принцип применим даже к искусственному интеллекту. Для того чтобы робот или сложный алгоритм научился избегать саморазрушающих действий, ему потребуется встроенная система «наказания» — аналог боли. Если эта система будет эффективно выполнять те же функции, что и наша болевая, можно ли сказать, что машина в каком-то смысле «чувствует»?

Таким образом, жизнь без боли в ее современном понимании едва ли возможна или желательна. Наша задача — не устранить боль полностью, а научиться управлять ею: облегчать страдания при хронических заболеваниях, не лишая при этом организм жизненно важного защитного механизма. Исследования в нейробиологии и генетике постепенно приближают нас к этой цели.

Источник ↗

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Жизнь без боли.