Патогенез, этиология и лечение шизофрении

Объясняю психические заболевания программистам.

Мозг человека и компьютер имеют много общего. Объясню причины шизофрении на компьютерах.

Сравнение мозга и компьютера

О компьютере. Процессор обрабатывает информацию, записанную в кэш-память и оперативную память. Общаются они между собой очень быстро, по скоростным путям. С постоянной памятью процессор не взаимодействует, и когда ему нужно обработать хранимые в ней данные, они сначала записываются в оперативную память. Это же касается и “органов чувств” компьютера — информация из окружения может поступать с клавиатуры, мыши, микрофона, веб-камеры, — все это по проводящим путям сначала записывается в оперативную память, и затем уже обрабатывается процессором. Подсистема видео — что-то вроде сопроцессора, который корректирует имеющуюся на данный момент информацию, и составляет “общую картинку”.

О головном мозге (ГМ).

Работа компьютера основана на одинаковых циклах:

1. чтения из памяти инструкций “что делать” (алгоритмы или программы) и над какими значениями,
2. и записи результата обратно в память.

Чтобы считать из памяти значение, процессор сначала считывает “адрес” этого значения — в каком именно месте памяти оно записано — и уже потом считывает само значение. Все операции выполняются последовательно. Чтобы как-то оптимизировать вычисления, процессоры делят на ядра.

Когда придумывали компьютер, для замены нейрона ничего лучше, чем транзистор, не нашли. В твоем мозге 80 миллиардов нервных клеток и триллионы связей между ними. А в современном процессоре — миллиард (Intel i7) транзисторов и небольшое число связей.

Каждый цикл чтения-вычисления-записи в компьютере определяется частотой, например, 2 ГГц — это 2 млрд вычислительных циклов за секунду. Частота работы мозга (альфа-, гамма-, тета- и прочие волны) — до 50 Гц. Да, всего 50 операций в секунду.

Несмотря на то, что в численных показателях компьютер превосходит мозг, все же, мозг намного совершеннее компьютера.

Компьютер и мозг решают задачи разного класса. Например, арифметические вычисления и запоминание величин компьютер производит несоизмеримо быстрее и надежнее, однако мозг намного лучше справляется с задачами синтеза, анализа, обобщения и другими процессами мышления. Мозг, если не аналоговый, то хотя бы дискретный до очень детализированного, незаметного человеку, уровня.

Мозг круче компьютера благодаря наличию тормозных и возбуждающих нейронов, нейромедиаторов и рецепторов, эффектов поляризации мембраны, иррадиации и концентрации, конвергенции и дивергенции, суммации, доминантности и подчененности, и Бог знает, чего еще.

Мозг далеко впереди, но, все же, его уровень достижим. Например, в 2013 году группа немецких и японских исследователей осуществили приблизительную компьютерную симуляцию мозговой активности сети 1% мозга на протяжении 1 секунды. Для этого задействовали 82 944 процессора суперкомпьютера K и петабайт памяти (24 байта на синапс), и у этой штуковины на вычисления ушло 40 минут.

Энергопотребление и тепловыделение у мозга также рациональнее. Он потребляет примерно 30 Вт и имеет высокий КПД, а современный процессор — более 100 Вт и греется так, что нужен вентилятор для охлаждения.

Хард и софт

Хард, или “hardware” в компьютере — это процессор, память, видеокарта и другие устройства. У человека же это мозг и другие органы.

Софт в компьютере, или “software” — программы, которые выполняются на харде. Не любая программу можно установить на конкретный компьютер — они могут требовать более быстрого процессора или больше памяти. У человека софт — это душа или психика, которая работает в мозге и других органах, поддерживается обменом веществ, кровообращением, дыханием.

Хард и софт в человеке, как и в компьютере, — зависимы друг от друга. Человеческое тело, лишенное души, будет “овощем” даже при полностью сохранном мозге, а душа, лишенная тела, будет болезненно бездействовать (например, неврологический синдром "запертого человека").

Патогенез шизофрении

Процессор не может проверить целостность обрабатываемых данных, последовательность выполнения инструкций, или результат вычисления. Он просто считает.

Представим, что при вычислении процессор совершит ошибку. 2+2=5, ну и что? Заплатите в магазине на рубль больше ;) Нет, печаль в другом — маленькая ошибка приводит к неправильной адресации памяти, и сбоям в алгоритмах. Вы встречались с “синим экраном смерти” на компьютере? Дальнейшее продолжение работы компьютера невозможно.

К счастью, биологические организмы и обладают пластичностью, регенерацией, избыточностью, апоптозом, ферментными контролерами и корректорами, иммунной системой, обратной связью и другими механизмами, повышающими надежность. 

Например, нервные клетки способны брать на себя функции погибших собратьев. После инсульта функции частично восстанавливаются. 

Однако защитные механизмы несовершенны и иногда ошибки организм не замечает. Он продолжает работать, но неправильно.

При шизофрении некоторые нейроны продолжают работать, но неправильно. Представим, что нейроны — города, и нужно доставить посылку из Москвы в Казань, и это нужно сделать до того, как прибудет посылка из Рязани. И вот она поступила на склад в промежуточном Нижнем Новгороде и ее отправили в следующий пункт.. в Вашингтон. Мозг пластичен, и “синего экрана смерти” не будет. Что-то-как-то он скорректирует, но не всегда хорошо — могут быть ошибочные мышления, нарушения речи и движений, иллюзии и галлюцинации.

Такая адаптация, с одной стороны, не отключает мозг и человека полностью, а с другой — допускает "неправильную" работу, как при шизофрении. Шизофрения — это попытка адаптации при повреждении мозга.

Причины шизофрении

У всего есть “слабые места”. Если процессор в 1 ГГц заставить работать на 1,5 ГГц, это приведет к ошибкам. Но не везде, а только в этих “слабых местах”. Если сократить напряжение тока в нем с 1,5 В до 1,4 В — то же самое. Если снизить теплоотдачу (снять вентилятор) — то же самое. Если воздействовать электромагнитным полем — то же самое. И то же самой с оперативной памятью и другими компонентами компьютера.

Чрезмерное повышение нагрузки на мозг — это недостаток кровотока, кислорода, глюкозы, избыток информации и задач, стресс, повышение температуры тела, инфекции, интоксикации, аутоимунные процессы.

Причин у шизофрении нет, есть предпосылки.

Почему шизофрения не у каждого?

У многих поднималась температура и были периоды повышенных нагрузок, но психика осталась целой. Ответ — защитные реакции.

Как ответит мозг на снижение уровня глюкозы в крови? Сонливостью. Съел шоколадку, и мозг снова заработал “на полную”. Но если при недостатке глюкозы мозг продолжит работать на полных оборотах, это приведет к ошибкам. Разовьется ли шизофрения? Нет! Потому что повреждения временные. Многие в детстве бредили или наблюдали галлюцинации при гриппе с температурой 41°C, но шизофренией не болеют. Мозг более надежен, чем компьютер. Хотите эксперимент — снимите вентилятор со процессора “Пентиум”, и наблюдайте как он расплавится у вас на глазах.

У кого-то мозг более стабильный, а у кого-то менее. И если мозг (хард) не вытягивает психику (софт), он может сломаться. Часто это совпадает с периодами повышенных нагрузок — половое созревание, школа, университет. Поэтому шизофренией заболевают в молодом возрасте.

Шизофрения развивается при необратимом и необнаруживаемом организмом повреждении мозга. Мозг продолжает работать, но сам не знает, что работает неправильно.

Шизофрения — не всегда плохо

Каждый мозг, созданный безошибочно, уникален. А процессор, созданный безошибочно — в точности такой же, как и его “собрат”. Поэтому люди разные, а компьютеры одинаковые.

Эта разность позволяет людям создавать новое, быть креативными. Это прекрасно! Лучшее создано акцентуированными личностями и психическими больными. Эти люди нужны миру не для того, чтобы “продолжать род” или выращивать хлеб, эти люди нужны, чтобы создавать новое. Лучшее, что может сделать общество — дать им благую почву.

Значит, шизофрению не надо лечить? В некоторых случаях не надо. Достаточно создать подходящие условия для их деятельности и “купировать” острые периоды. Но, к сожалению, нередко болезнь имеет тенденции к развитию, нарушаются мыслительные процессы не только качественно, но и количественно (снижение интеллекта и памяти). И тогда лечение необходимо, без него шизофрения приведет к полному распаду личности и смерти психики.

Лечение шизофрении

Есть много методов лечения шизофрении. Вот некоторые из них:

• Инсулиновая кома и кровопускание, другие коматозные состояния. Суть: дать мозгу меньше глюкозы или кислорода, и мозг переключается на более низкую скорость работы, отключает  “слабые места”. Ошибки прекращаются. Недостатки: общее снижение активности и мышления. Аналог для компьютера: снижение напряжения, подаваемого к центральному процессору и памяти.
• Электросудорожная терапия. Суть: запустить все нейроны в одном направлении, вызывая их синхронизацию, разрывы существующих связей, гибель некоторых нейронов, их “оглушение”. Мозг включает “пониженную скорость” и запускает репарационные механизмы. Возможно, “неправильные” нейроны или “неправильные” связи будут уничтожены. Недостатки: общее снижение активности и мышления, вероятность ухудшения заболевания, постепенное снижение интеллекта и памяти. Аналог в компьютерной технике: временное поднятие напряжения, подаваемого к центральному процессору и памяти, перезагрузка.
• Антипсихотические препараты. Суть: снизить скорость передачи импульсов недостатком нейромедиаторов или отключением рецепторов. Работа мозга становится более надежной, безошибочной. Недостатки: снижение умственных способностей; отключение “креативности” мышления; нежелательные эффекты на других органах и системах организма; возможны дополнительные повреждения нейронов; при отказе от лечения — синдром отмены, возврат “слабых мест” и психотического состояния. Аналог в компьютерной технике: снижение тактовой частоты работы процессора и памяти — позволяет добиться устойчивой, хоть и более медленной, работы компьютера.
• Иммуномодуляторы, противовирусные препараты. Суть: воздействовать на причины шизофрении, когда они известны. В качестве профилактики это действенные методы, но лечение будет эффективно только при сочетании с коррекционными методами. Недостатки: нежелательные эффекты на других органах и системах организма; низкая эффективность. Аналог в компьютерной технике: заменить охлаждение на более качественное, убрать подальше источники электромагнитных волн, нормализовать влажность в помещении.
• Психотерапия. Суть: ищем пути обхода “слабых мест”, чтобы использовать их реже. Адаптационный и психокоррекционный метод. Позволяет пациентам реализовать творческие способности в полной мере, при этом, уменьшая степень и снижая частоту возникновения болезненных состояний. Сочетается с другими методами лечения. Недостатки: дорогой и длительный метод; труднопрогнозируемый результат; неприменим при острых психозах; не способен излечить полностью — “слабые места” остаются там же. Аналог в компьютерной технике: не запускать программы, которые приводят к ошибкам, заменять их аналогами, избегать использования определенных участков памяти, ограничивать вычислительные нагрузки.

Все эти методы лечения несовершенны, потому что они неспецифичны. То есть они действуют не только на дефектные клетки мозга, но и на здоровые. Когда-то человека исследуют лучше, и найдут способы локализовать дефект.

Методы лечения шизофрении из моих фантазий:

• Психохирургия. Суть: удалить или отключить “дефектный” участок мозга. Недостатки: при длительном заболевании изменяется не только дефектный участок, и результат может быть непредсказуемым; необходимо время на реабилитацию, включая психотерапию, чтобы компенсировать удаленные нейроны; возможна утеря индивидуальных особенностей мышления. Аналог в компьютерной технике: при производстве 4-ядерного процессора проводят тестирование каждого ядра, и если какое-нибудь из них не справилось с тестами, его отключают, и процессор становится 3-ядерным.
• Целенаправленная медикаментозная терапия. Суть: таблетки, которые действуют только на "дефектные" нейроны и связи. Недостатки: те же; возможно возвращение заболевания, если действие таблеток нестойкое. Аналог в компьютерной технике: отключение элементов процессора на более низком уровне. Это экономически не рационально.
• Маркировка “дефектных” структур мозга. Суть: помочь организму распознать неверно функционирующие нейроны и связи, и он исправит их сам. Недостатки: растянутые сроки лечения; необходимость в психотерапии во время лечения; возможна утеря индивидуальных особенностей мышления. Аналог в компьютерной технике: нет.
• Ре-синтез “дефектных” структур мозга. Суть: вырастить новый мозг или его часть. Недостатки: результат может быть непредсказуемым. Аналог в компьютерной технике: экономически не рационально.

Любите и берегите свои тело и душу — Перенапряженность мозга, симптомы, лечение.

Алексей Лебедев, 18 октября 2014 года