Neurobiology of Disease: Ученые отследили изменения в мозге, умирающем от кислородного голодания

Исследователи, занимающиеся анализом воздействия смерти на мозг, в конечном итоге выявили последовательность событий, приводящих к окончательному прекращению нейронной активности. Эти выводы не только разъясняют загадочные явления, описываемые людьми, пережившими близкую к смерти ситуацию, но также могут привести к разработке новых медицинских методов, направленных на обратимость процесса смерти мозга.

Результаты исследования опубликованы в журнале Neurobiology of Disease.

До настоящего времени ученые усердно старались определить точный момент "выдоха" мозга, поскольку, в отличие от тела, мозг не прекращает свою деятельность мгновенно. Скорее, по мере истощения запасов кислорода нейроны быстро исчерпывают свои запасы клеточного топлива, известного как АТФ, и становятся нестабильными.

Это вызывает массовое выделение возбуждающего нейромедиатора глутамата, что приводит к всплеску нервной активности после смерти человека. Сначала наблюдается отключение нервных цепей… Затем следует всплеск активности мозга — особенно увеличение гамма- и бета-волн, — пояснил автор исследования Северин Махон.

"Эти волны обычно ассоциируются с сознательным опытом," — отметил Махон. "В данном контексте они могут быть связаны с близкими к смерти переживаниями, описываемыми людьми, пережившими остановку сердечно-легочной деятельности".

Со временем эта нейронная активность угасает до электрической тишины — хотя и это не означает конца. Тишину внезапно нарушает волна высокой амплитуды, распространяющаяся по мозгу и вызывающая необратимые функциональные и структурные изменения. Это явление, называемое "волной смерти", происходит вследствие деполяризации нейронов в последние моменты их жизни.

"Это критическое событие, известное как аноксическая деполяризация (АД), приводит к гибели нейронов в коре мозга," — пояснил автор исследования Антуан Картон-Леклерк. "Это, по сути, момент перехода к полному прекращению мозговой активности, подобно лебединой песне".

К счастью, весь этот процесс можно остановить, если провести реоксигенацию мозга до завершения волны смерти. Однако до сих пор исследователи не знали, где именно в мозге начинается эта смертельная пульсация и как она распространяется.

Для исследования авторы измерили электрическую активность в мозгу крыс с болезнью Альцгеймера и выяснили, что волна смерти начинается в возбуждающих нейронах более глубоких слоев коры, вероятно, из-за их повышенных энергетических потребностей.

"Начало болезни Альцгеймера не происходило одновременно для разных слоев коры. Она сначала возникала в слое 5 или 6, а затем распространялась вверх и вниз," — отмечают исследователи.

Однако при проведении реоксигенации мозга крыс весь процесс реверсировался: запасы АТФ пополнялись, и нейроны реполяризовались.

"Мы наблюдали подобную динамику в различных экспериментальных условиях и предполагаем, что она может быть характерна и для людей," — добавил Махон.

Раскрывая шаги, которые мозг проходит в последние минуты жизни, авторы исследования показали, что смерть — это не просто окончание, и что человека потенциально можно вернуть из этого состояния, даже когда активность его мозга уже стабилизировалась. Более того, наблюдение за "волной смерти" открывает новые пути защиты мозга пациентов с кардиореспираторной недостаточностью.