Боль — это рутина. За один день вы можете спросонья врезаться в угол мизинцем (ауч!), порезаться о край бумаги (ой!), принять таблетку от головной боли (ох!), обжечься, пока готовите ужин (ай-яй!)... И хотя способность ощущать боль кажется таким же обычным чувством, как осязание, обоняние или вкус, всё не так просто. Мария Пази погрузилась в мир боли, чтобы узнать о ней побольше, и выяснила, что «чувствовать боль» и «страдать от боли» — совершенно разные вещи: первая необходима, а от второй вполне можно избавиться.
Боль отличается от других ощущений. Она возникает благодаря рецепторам, но окрашивается эмоциями. Цвета и звуки лишь изредка вызывают сильные эмоции, а болевой стимул почти всегда и всем сумеет подпортить настроение. Иногда боль возникает и вовсе на чистом аффекте: например, когда болит разбитое сердце. В детском саду я сломала лодыжку, катаясь на велосипеде, — ощущения не особенно отличались от несчастной любви в одиннадцатом классе. Правда, будучи отвергнутой, я чувствовала, словно сломаны все кости тела, а не только лодыжка. Цвет неба или вкус лимона для всех один и тот же, а боль? Если из-за эмоций, это очень личное переживание: стороннему наблюдателю трудно до конца понять чужую боль и почувствовать её как свою. Ради науки мы, конечно, попытаемся подсмотреть и за чужими страданиями, но важно сделать больно и мне. Осталось выбрать способ.
Как причинить боль
— Изучать болевую чувствительность на животных довольно сложно, так как они не могут описать свои чувства словами. Можно наблюдать только косвенные признаки. Скажем, при изучении фантомной боли крысе делают операцию, после которой у неё пропадает чув- ствительность в лапе. Если развивается фантомная боль, крыса начинает уделять своей лапе слишком много внимания, постоянно грызёт ногти. При самой тяжёлой боли это повышенное внимание переходит в аутотомию: крыса с покусывания ногтей переходит на пальцы, — рас- сказывает Николай Сыров, исследователь боли, научный сотрудник Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха. — Крысок и других животных жалко. Из-за этого и других сложностей приходится чаще обращаться к людям-добровольцам. Есть разные способы сделать больно: стимулировать зуб током, обстреливать лазером, бить током через игольчатые электроды в коже… Мы придумали забавную экспериментальную методику — изучать мозговую активность во время сеанса татуировки. Обычно при исследовании на добровольцах болевые стимулы очень короткие: никто не разрешит долго делать людям больно. А во время татуировки мы можем изучать длительные стимулы. Кроме того, тату-машина — хорошее средство причинить боль в научных целях: она покалывает кожу с постоянной заданной силой и скоростью, уменьшается вариабельность стимула — добровольцу одинаково больно на протяжении всего периода.
— Я шёл на эксперимент совершенно без ожиданий. Как ни странно, ни разу не подумал, что будет больно. Жена смеялась: «Как идти на эксперимент по исследованию боли и не думать о боли?» — рассказывает Сергей, участник эксперимента. — Но через несколько минут после начала сеанса я уже думал, что зря согласился. Если бы меня попросили предположить, какой будет боль, я бы сказал, что она будет похожа на многократный укол иголкой. На деле же оказалось, что это бесконечное шкрябанье или царапанье. Ощущения были очень острыми ещё и потому, что на глазах была маска, а в ушах — беруши. Я был максимально сконцентрирован на процессе. Зато осталась на память татуировка: мальчик верхом на гусе.
В эксперименте с татуировками решились принять участие десять человек. Водрузив на голову шапочку для записи электроэнцефалограммы и усевшись поудобнее в кресло, добровольцы подставили художнику правую руку. Глаза им закрыли маской, а в уши вставили беруши. В тишине и темноте люди остались наедине со своей болью.
Я была готова провернуть эксперимент с татуировкой на себе, но, увы, дома не нашлось шапочки для ЭЭГ. Оставалось присмотреться к другим научным методам причинить боль. Учёному дозволено ткнуть, ущипнуть и уколоть добровольца, приложить к коже горячую пластинку, надавить чем-то холодным. Из редких способов законно причинить боль — надуть шарик в органе, который не предполагает растяжения, например в пищеводе. Ко всем этим идеям я отнеслась прохладно, кроме разве что воздействия холода.
23andMe, частная биотехнологическая компания генетической диагностики, предложила домашний тест на болевую чувствительность, который даёт результаты, сопоставимые по точности с исследованиями в лабораторных условиях. Вам понадобится ведро воды комнатной температуры, одна восьмая ведра льда, само ведро, таймер и рука. Погрузите руку в ведро с холодной водой и подождите: через 54–83 секунды держать руку в ведре станет неприятно. Мне стало больно через 72 секунды.
Многообразие болевого опыта
Итак, мне больно. Как мне больно? Если бы рядом стоял учёный, он предложил бы оценить боль по шкале от одного до десяти — тогда примерно четвёрка. Мог бы попросить выбрать картинку, которая наилучшим образом соответствует уровню боли — я бы выбрала чело- вечка, у которого «слегка болит»: уголки губ направлены вниз, а брови грустно вздёрнуты. Учёный мог бы дать мне опросник боли Макгилла из 78 слов: долбящая, сверлящая, щемя- щая, разъедающая, леденящая, грызущая... Словарь эпитетов русского языка предлагает ещё массу вариантов: боль бывает зудящая, игольчатая, щекочущая, минутная, холодная, шершавая, злая...
Прочувствовать все эти оттенки (и те, что не вмещаются в рамки языка) мы можем бла- годаря рецепторам. Они позволяют воспринимать окружающий мир и адаптироваться к нему. Боль — тоже способ адекватно отреагировать на изменение среды. Мы отдёргиваем руку от горячей кастрюли. Если кто-то легонько коснётся моей руки, мне будет приятно, а когда врезаюсь мизинцем в угол, те же рецепторы сообщают, что лучше так больше не делать.
Болевую чувствительность, ноцицепцию, обеспечивают рецепторы трёх типов.
• Механические рецепторы реагируют на чрезмерное давление или растяжение ткани как снаружи, так и изнутри. Если кто-то ткнёт вас пальцем или иголкой, будет больно.
• Химические рецепторы чувствуют воздействие агрессивных химических веществ, например кислоты (представьте боль в мышцах после тренировки — это молочная кислота).
• Температурные рецепторы посылают сигнал боли при температуре выше 45 °С или ниже 15.
Боль, воспринимаемую механическими рецепторами, можно назвать давящей или, как боль добровольцев из эксперимента с татуировкой, игольчатой. Химическими — пусть будет разъедающей. А моя боль, стало быть, леденящая.
Проблема в том, что работа рецепторов мало что объясняет. Ноцицепция — это ещё не боль.
Любая боль головная
Рецепторы — детекторы опасности, которые посылают сигналы тревоги, когда что-то давит и сжимает, становится слишком горячим или кислым. Ноцицепция — защитная реакция, кото- рая позволяет отстраниться от болезненного стимула. Но чтобы стать чувством боли, сигналу придётся преодолеть забег на длинную дистанцию по нервной системе. От моей руки в ведре со льдом сигнал сначала попадает в центры боли в спинном мозге, где принимается решение, пропускать сигнал дальше в головной мозг или проигнорировать. Вот сигнал превысил установленный порог, центр боли дал зелёный свет, и леденящая боль мурашками добежала до головы.
Пока сигнал от рецепторов идёт в мозг, он интенсивно обрабатывается. А теперь внимание: в мозге есть области, способные избавить нас от неприятных ощущений! Это центры ствола мозга, которые притормаживают работу центров боли, чтобы не устраивать панику на ров- ном месте. Способность мозга контролировать боль вы не раз наблюдали в обычной жизни. Вы отдёрнете руку от обжигающе горячей чашки с чаем, но если вы уже несёте её и к тому же это ваша любимая чашка, в сторону вы её не отбросите, пусть ноцицепторам и будет очень неприятно.
Кроме того, боль — результат обработки мозгом информации об опасностях окружающей среды, о культурных нормах, ожиданиях, а ещё информации от других органов чувств. В одном эксперименте исследователи прикладывали к руке испытуемого стержень температурой –20 °C, а цветовые подсказки влияли на восприятие стимула. Когда мигала красная лампочка, стержень казался горячим и очень болезненным. Синие сигналы делали его холодным, а боль не такой сильной.
Я могла бы повторить эксперимент со льдом в ведре, дополнив его мигающими красными и синими лампочками. Но снова совать руку в ледяную воду как-то не очень хочется. Это важное отличие ноцицепции от боли — роль воспоминаний о предыдущих воздействиях. Ноцицепция не сама по себе приводит к изменениям в поведении, из-за которых мы в будущем стараемся избегать боли. О боли приходится думать, вспоминать — учиться на своих страданиях. Для обучения на страданиях нужен мозг или похожая сложная система. Получается, ноцицепторы не посылают в мозг боль. Вся боль создаётся мозгом. Боль всегда в голове, даже если это не головная боль.
Фантом боли
Из-за сложной организации болевой чувствительности возникают всяческие казусы. Можно испытывать боль без ноцицепции и иметь ноцицепцию без боли. Может быть больно, когда болеть нечему. Так, при хронической боли ощущения сохраняются даже без травмирующего раздражителя. При аллодинии боль возникает в ответ на стимул, который не должен вызывать боль, — даже на самое ласковое поглаживание.
Патологическая боль, как правило, возникает из-за взбунтовавшихся нейронов в «болевой матрице». У нейронов повышается чувствительность, они легче возбуждаются и легче прини- мают решение, что уже больно. Иногда нейроны становятся такими чувствительными из-за врождённой поломки в генах. Иногда — потому что им долго и мучительно «названива- ют» болевыми сигналами. Нейроны начинают подстраиваться под интенсивность звонков, например увеличивают количество «телефонов» — рецепторов, принимающих болевые им- пульсы. Чем больше телефонов-рецепторов, тем легче нейрону принять звонок и тем меньшая интенсивность стимула нужна, чтобы нейрон отреагировал «ауч!».
Так, например, развивается хроническая боль после операции. Место, где была операция, сна- чала долго и плодотворно болит, нейроны болевой матрицы становятся слишком чувствительны. Когда всё заживает, перевозбуждённые нейроны продолжают болеть сами по себе. У меня всё ещё болит, отдавая в бровь, правый висок после операции по вживлению электродов кохлеарного импланта. Хотя киборгом я стала уже больше года назад, усмирить бунтующие нейроны в матрице боли мне пока не удаётся.
Фантомные боли, возникающие, когда болит ампутированная часть тела, отчасти тоже появляются из-за повышенной чувствительности нейронов. Но в этом случае хуже начинает работать и система торможения боли. Вместе с потерей конечности человек теряет чувствительность: не ощущает ни прикосновений, ни температуры. Эти сигналы могли бы притормозить боль, но в их отсутствие руки у центра боли оказываются развязаны, и ему удаётся дозвониться до сознания. В результате у человека чудовищно болит рука, которой нет.
«Как будто кожа на моей руке содрана; на неё насыпают соль, а затем бросают в огонь. Иногда мне кажется, что пальцы на моей ампутированной руке бесконтрольно двигаются», — описывает фантомную боль пациент, которому ампутировали руку после аварии. От другого описания мурашек не меньше: «Как будто я лежу в гнезде насекомых, и они постоянно ползают не только снаружи, но и внутри моего тела».
На вопрос, как люди справляются с фантомной болью, один из пациентов отвечает: «Я просто терплю». Если бы болела сломанная рука, помогли бы анальгетики. Классические вроде морфия или новое поколение обезболивающих, которые действуют на сами рецепторы боли. Такие, например, разрабатывают в лаборатории нейрорецепторов и нейрорегуляторов Института биоорганической химии РАН. Всё становится сложнее, когда болит рука, которой нет. Происходит сбой в матрице боли: где-то в сложной системе нейроны перевозбуждены или неправильно и недостаточно тормозятся. А значит, матрицу придётся перезагрузить.
Как победить боль
Можно, например, загипнотизировать пациента. В экспериментах с помощью гипноза удалось изменить активность центров обработки боли: таламуса и поясной извилины. Можно научить матрицу боли успокаивать саму себя с помощью нейрофидбэка. Методика состоит в том, что человек получает в игровой форме обратную связь от организма и учится управлять им. В случае боли пациенту предоставляют информацию об активности его мозга. Скажем, машинка в компьютерной игре едет тем быстрее, чем более спокойной и расслабленной выглядит электроэнцефалограмма. Разгоняя машинку от игры к игре, пациент чувствует, что всё лучше контролирует боль.
— Будущее анальгезии за нейростимуляцией, — продолжает Николай Сыров. — Это и транскраниальная магнитная стимуляция, когда очаги болезненной активности мозга подавляют электромагнитным полем; и глубокая стимуляция мозга, когда в мозг имплантируют очень тонкий электрод. Ещё один способ — нейрокомпьютерные интерфейсы. Такие системы сейчас пытаются внедрить в реабилитацию после инсульта. Кажется логичным: пациент не может двигать рукой или ногой — так давайте он представит, что хочет ими двигать, мы по сигналам мозга увидим это намерение и запустим экзоскелет, который приведёт в движение нужную часть тела. Можно погрузить пациента в виртуальную среду, где он будет управлять движениями аватара. Задача этих тренажёров — дать обратную связь в ответ на мысленные усилия. Связать намерение к движению с самим движением. Разработкой таких интерфейсов занимаемся мы с коллегами. Отчасти интерфейсы мозг — компьютер и виртуальную обратную связь можно использовать, чтобы справиться с фантомными болями. Виртуальный аватар заменяет утраченную конечность. Это цифровой вариант одной из первых методик лечения фантомной боли — зеркальной терапии.
При зеркальной терапии между ампутированной и здоровой конечностью помещают зеркало. Пациент делает движения здоровой рукой или ногой, а в зеркале как будто движется отсутствующая конечность. На неё реагируют зеркальные нейроны — эти нейроны возбуждаются при наблюдении за действиями другого человека. В данном случае — при наблюдении за отражением. Тогда пациент с фантомной болью может испытывать такие же ощущения в ампутированной части тела, как и в здоровой, даже тактильные. Это перезагружает матрицу, а иллюзия тактильных и визуальных ощущений от несуществующей руки уменьшает боль. Зеркальная иллюзия — небольшой внетелесный опыт, который позволяет справиться с болью. Способ радикальнее — переехать в чужое тело целиком. Однажды учёные из Швеции прикрепили к голове манекена две камеры, подключив их к двум маленьким экранам, расположенным перед глазами участника эксперимента. В результате возникла иллюзия, что человек смотрит глазами манекена. Чтобы дополнить её, учёные одновременно поглаживали живот манекена и испытуемого, который наблюдал за поглаживанием через глаза-камеры. В результате испытуемые сообщали, что чувствуют, будто тело манекена — их собственное тело. Иллю- зия была настолько убедительной, что, когда исследователи начали угрожать манекену ножом, испытуемые не на шутку струхнули. С помощью переезда в тело манекена учёные предложили лечить фантомную боль.
Мы начали понимать, что существует связь между ощущением боли и восприятием собственного тела», — пишут авторы исследования. Впрочем, намного раньше учёных из Швеции о роли боли в самосознании говорил Рене Декарт.
Мне больно, следовательно, я существую
Декарт первым связал боль с активностью мозга. Он также считал боль одним из телесных состояний, которые «научат меня, что „я“ и моё тело составляем единое целое». Наш мозг обрабатывает информацию об ощущениях в теле, в том числе о боли. Так возникает основа самосознания — ощущение своего субъективного присутствия. Работу очень важной для наше- го сознания области мозга — островка — связывают с умением человека ощущать собственное сердцебиение, неболевые стимулы тепла и холода, равновесия. Все сигналы органов чувств, от положения тела в пространстве до того, что мы слышим и видим, интегрируются в единый образ «я».
Так же как боль важна для восприятия собственного тела, ощущение собственного телесного «я» важно для восприятия боли. По данным исследований, способность представить чужую боль развита тем лучше, чем внимательнее люди относятся к своим телесным ощущениям. А ещё бывает, что человек перестаёт чувствовать себя собой, как будто ему не принадлежат ни его собственное тело, ни чувства, ни мысли. Иногда при такой деперсонализации «я» и боль никак не связываются, и возникает асимболия. Боль при асимболии осознаётся, люди чувствуют её так же остро, как и все остальные, но отрицательная эмоциональная окраска напрочь отсутствует. Боль есть, а страданий нет.
«После укола в правую ладонь пациентка радостно улыбается, немного морщится, а затем говорит: „О, боль, это больно“. Она смеётся, протягивает руку ближе к исследователю и поворачивает её, чтобы показать со всех сторон... Выражение лица пациентки самодовольное. Та- кая же реакция наблюдается после уколов в лицо и живот», — описывают такой случай учёные. Асимболия развивается, когда у человека повреждена островковая кора, та самая, что связана с самоощущением и персонализацией. Так что асимболия — деперсонализация боли: пациенты ощущают боль в теле, но это не «их» боль. Интересно, что о подобных ощущениях боли без страдания говорят и буддистские монахи, которые учатся воспринимать своё «я» как иллюзию. Что ж, боль по крайней мере позволяет чувствовать себя собой. Пока я писала этот текст, я вполне была собой: у меня замёрзла рука и болела голова, я ударилась об угол мизинцем и обожглась чаем. Декарт, пожалуй, мог бы сказать: «Мне больно, следовательно, я существую».