Случай Фаббио является предметом исследования, опубликованного в журнале Current Biology, которое проливает новый свет на то, как музыка обрабатывается в мозгу.Весной 2015 года Фаббио работал заместителем учителя музыки в школе в Нью-Хартфорде, штат Нью-Йорк.
Он был в небольшом офисе в школе, работая над завершающим проектом для получения степени магистра музыкального образования, когда он внезапно начал «видеть и слышать вещи, которые, как я знал, были ненастоящими».У него началось головокружение и тошнота, и этот эпизод побудил позже в тот же день посетить больницу в соседней Ютике. После компьютерной томографии врачи усадили Фаббио и сказали ему, что обнаружили образование в его мозгу.
«Мне было 25 в то время, и я не думаю, что есть возраст, когда это нормально слышать», — вспоминает Фаббио. «Раньше у меня никогда не было проблем со здоровьем, и первое, о чем я подумал, был рак».Хорошая новость заключалась в том, что опухоль оказалась доброкачественной — на самом деле, она, вероятно, медленно росла с детства — и находилась в области мозга, к которой хирурги могли относительно легко добраться.
Плохая новость заключалась в том, что он был расположен в регионе, который, как известно, имеет важное значение для музыкальной деятельности.Фаббио направили в Институт нейробиологии им.
Дель Монте UR Medicine, а также к нейрохирургу Веб Пилчеру, доктору медицины.«Когда я впервые встретил Дэна, он выразил свою обеспокоенность по поводу потери своих музыкальных способностей, потому что это, откровенно говоря, было для него самым важным в его жизни, не только его средствами к существованию, но и его профессией и его интересом к жизни, "сказал Пилчер.Точная карта функции мозгаПилчер, заслуженный профессор нейромедицины и заведующий кафедрой нейрохирургии Эрнеста и Тельмы Дель Монте, начал сотрудничество с Брэдом Махоном, доктором философии, доцентом кафедры мозга и когнитивных наук Университета Рочестера.
Они разработали программу трансляционного картирования мозга для пациентов, перенесших операцию по удалению опухолей и контролю приступов.«Удаление опухоли из мозга может иметь серьезные последствия в зависимости от ее местоположения», — сказал Пилчер. «Как сама опухоль, так и операция по ее удалению могут повредить ткани и нарушить связь между различными частями мозга.
Поэтому очень важно понять как можно больше о каждом отдельном пациенте, прежде чем вы приведете его в операционную, чтобы мы можем выполнить процедуру, не нанося вреда частям мозга, которые важны для жизни и функционирования этого человека ».Программа картирования мозга, разработанная Пилчером и Махоном, адаптирована к индивидуальным обстоятельствам.
Пациенты с опухолями головного мозга теперь обычно направляются в Махон перед операцией. Махон и его команда подвергают каждого человека ряду тестов, включая сканирование мозга, которое определяет важные функции, такие как управление моторикой и обработка речи, которые могут быть расположены в непосредственной близости от опухоли и потенциально затронуты операцией.«У всех мозг устроен более или менее одинаково», — сказал Махон. «Но конкретное место на мелком уровне данной функции может иногда варьироваться до пары сантиметров от одного человека к другому.
И поэтому действительно важно проводить такого рода подробное исследование для каждого отдельного пациента».В то время как тестирование языковых и моторных навыков было относительно простым, оценка музыкальных способностей, особенно у подготовленных музыкантов, была совершенно другим делом.
Возможно, нигде в мире случай Фаббио не подходил лучше. Мало того, что Пилчер провел сотни таких операций и сотрудничал с Махоном, чтобы разработать сложную программу картирования мозга, которая будет ключом к успеху процедуры, но и знаменитую музыкальную школу Истмана, входящую в состав Университета Рочестера, можно было бы назвать чтобы помочь спланировать операцию Фаббио.
Махон обратился к Элизабет Марвин, доктору философии, профессору теории музыки в музыкальной школе Истман при Рочестерском университете. Марвин также работает в отделе мозговых и когнитивных наук и изучает познание музыки — способность нашего мозга запоминать и обрабатывать музыку.Они разработали серию когнитивных музыкальных тестов, которые Фаббио мог выполнять, пока исследователи сканировали его мозг. Во время функциональной МРТ (фМРТ) Фаббио слушал, а затем напевал серию коротких мелодий.
Он также выполнял языковые задания, которые требовали от него идентификации предметов и повторения предложений. ФМРТ обнаруживает изменения в уровне кислорода, поэтому части мозга, которые были активированы во время тестов, помогли точно определить области, важные для обработки музыки и языка.Используя эту информацию, исследовательская группа создала высокодетальную трехмерную карту мозга Фаббио — с указанием местоположения опухоли и музыкальной функции — которая будет использоваться, чтобы помочь хирургам в операционной.
Хирурги саксофонных серенадСпособность обрабатывать и повторять мелодию была важной мерой, но команда также хотела знать, удалось ли им сохранить способность Фаббио исполнять музыку. Поэтому они решили принести его саксофон в операционную и, если возможно, попросить его сыграть на нем во время процедуры.Проблема заключалась в том, что Фаббио будет лежать на боку, поэтому играть на инструменте будет сложно.
Кроме того, давление, вызванное глубоким дыханием, необходимым для воспроизведения длинных нот на саксофоне, могло привести к тому, что мозг, который будет обнажен во время процедуры, по существу выступил из его черепа. Фаббио и Марвин в конечном итоге выбрали отрывок — версию корейской народной песни, — которую можно было изменить, чтобы ее можно было играть более короткими и неглубокими вдохами.
«Этот эпизод поразил меня настолько, насколько просто теоретик музыки мог стоять в операционной и каким-то образом быть консультантом нейрохирургов», — сказал Марвин. «Фактически, это оказался один из самых удивительных дней в моей жизни, потому что я чувствовал, что все мои тренировки внезапно меняют чью-то жизнь и позволяют этому молодому человеку сохранить свои музыкальные способности».Во время процедуры Пилчер и хирургическая бригада использовали карту мозга Фаббио, разработанную Махоном, для планирования операции.
Они также прошли через процесс тщательного подтверждения того, что им показало сканирование мозга. Это было достигнуто путем подачи мягкого электрического стимула, который временно нарушает работу небольшой области мозга. В то время как это происходило, Фаббио не спал и повторял напевные и языковые задания, которые выполнял перед операцией. Марвин присутствовал в операционной и оценивал свою работу, чтобы хирурги знали, были ли они нацелены на область, которая нарушала обработку музыки и, следовательно, ее следует избегать во время процедуры.
Как только опухоль была удалена, хирурги дали добро на саксофон и позволили Фаббио играть. «От этого захотелось плакать», — сказал Марвин. «Он сыграл ее безупречно, и когда он закончил, вся операционная взорвалась аплодисментами».С тех пор Фаббио полностью выздоровел и вернулся к преподаванию музыки через несколько месяцев после операции.Использование науки для улучшения хирургии головного мозгаХотя основная цель программы картирования мозга — помочь улучшить результаты хирургического вмешательства, информация, которую исследователи собирают до, во время и после операции, также помогает лучше понять сложности структур и функций мозга.
«Мы изучаем около 40-50 пациентов в год, и это позволяет нам спросить, какие факторы мы можем выявить у этих пациентов до операции или на ранней стадии после операции, которые позволяют определить, у каких пациентов в дальнейшем будет хороший результат. по сравнению с тем, у каких пациентов могут быть стойкие когнитивные нарушения », — сказал Махон.Данные случая Фаббио, которые являются основой исследования журнала Current Biology, помогли более точно определить взаимосвязь между различными частями мозга, отвечающими за обработку музыки и языка.«Когда я вспоминаю случай Дэна, невероятный результат и то, чего мы смогли достичь, это напоминает мне о том, как далеко мы продвинулись», — сказал Пилчер. «Десять лет назад мы нанесли на карту мозг, используя очень простые инструменты — электрическую стимуляцию и визуализацию.
Но теперь у нас есть все инструменты когнитивной науки. Мы перенесли лабораторию когнитивных наук в операционную, и теперь это почти как вопрос конечно, с каждым пациентом ".