Монреальский неврологический институт

Монреальский неврологический институт (Montreal Neurological Institute, MNI) — научно-исследовательский и клинический центр, специализирующийся на изучении нервной системы, диагностике и лечении неврологических заболеваний. Расположен в г. Монреаль (провинция Квебек, Канада). Входит в состав Университета Макгилла (McGill University) и является одним из ведущих мировых центров в области нейронаук. Институт известен фундаментальными работами по нейроанатомии, электрофизиологии, нейрохирургии и нейровизуализации, включая разработку метода электроэнцефалографии (ЭЭГ) и создание первого в мире атласа головного мозга человека.

История

Основание и ранние годы (1934–1950)

Монреальский неврологический институт был основан в 1934 году канадским нейрохирургом Уайлдером Пенфилдом (Wilder Penfield) при поддержке Фонда Рокфеллера. Пенфилд, ранее работавший в Нью-Йорке, переехал в Монреаль по приглашению Университета Макгилла. Целью создания института было объединение клинической неврологии, нейрохирургии и фундаментальных исследований в рамках единого учреждения. Первоначально институт располагался в здании бывшей больницы, но в 1935 году было построено новое здание на улице Юниверсити-стрит, которое остаётся основным корпусом по сей день.

В 1930–1940-е годы Пенфилд и его коллеги разработали метод стимуляционной картирования коры головного мозга (cortical stimulation mapping) — во время нейрохирургических операций под местной анестезией пациентов стимулировали электрическими импульсами, чтобы определить локализацию моторных, сенсорных и речевых функций. Это позволило создать детальные карты функциональных зон коры, которые легли в основу современной нейроанатомии. В 1954 году Пенфилд опубликовал монографию «Эпилепсия и функциональная анатомия головного мозга человека», ставшую классикой.

Развитие в 1950–1990-е годы

После Второй мировой войны институт расширил направления исследований. В 1950-е годы под руководством Бренды Милнер (Brenda Milner) были начаты работы по изучению памяти и когнитивных функций. Милнер, изучая пациентов с удалёнными височными долями (в частности, знаменитого пациента Генри Молисона, известного как H.M.), установила роль гиппокампа в формировании долговременной памяти. Эти исследования стали основой для современной нейропсихологии.

В 1960–1970-е годы институт активно развивал электрофизиологию. Группа Джона Хопкинса (John Hopkins) и Роберта Эрреры (Robert Herrera) внедрила метод интраоперационной электрокортикографии (ЭКоГ) для точной локализации эпилептических очагов. В 1980-е годы институт стал одним из первых центров, где начали применять магнитно-резонансную томографию (МРТ) для неврологических исследований. В 1990-е годы был создан Монреальский неврологический институт — отделение нейровизуализации (MNI Neuroimaging), которое занималось разработкой методов функциональной МРТ (фМРТ) и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

Современный период (2000–2020-е)

В начале XXI века институт продолжил лидировать в области нейровизуализации. В 2005 году был запущен проект «Атлас мозга человека» (Human Brain Atlas), который объединил данные МРТ, ПЭТ и гистологических срезов. В 2010-е годы институт участвовал в международных проектах, таких как «Коннектом человека» (Human Connectome Project) и «Проект «Мозг» (Brain Initiative). В 2018 году институт открыл Центр интегративной нейронауки (Centre for Integrative Neuroscience), который занимается изучением взаимодействия между нейронными сетями.

В 2020 году, в связи с пандемией COVID-19, институт переориентировал часть исследований на изучение неврологических осложнений коронавирусной инфекции, включая «ковидный мозг» (COVID-19 brain fog) и поражение нервной системы.

Структура и организация

Клиническая часть

Институт включает Монреальскую неврологическую больницу (Montreal Neurological Hospital) — специализированное медицинское учреждение на 120 коек, где проводятся диагностика и лечение пациентов с неврологическими заболеваниями. Основные клинические направления:

• Эпилепсия (хирургическое и медикаментозное лечение)
• Нейроонкология (опухоли головного и спинного мозга)
• Нейродегенеративные заболевания (болезнь Альцгеймера, Паркинсона, боковой амиотрофический склероз)
• Демиелинизирующие заболевания (рассеянный склероз)
• Нейротравма (черепно-мозговые травмы)
• Сосудистая патология (инсульты, аневризмы)

Научно-исследовательская часть

Научный отдел института состоит из более чем 30 лабораторий, объединённых в несколько тематических групп:

• Лаборатория нейровизуализации (Neuroimaging Lab) — разработка и применение МРТ, фМРТ, ПЭТ, МЭГ (магнитоэнцефалография)
• Лаборатория клеточной и молекулярной нейробиологии (Cellular and Molecular Neurobiology Lab) — изучение нейронных сетей, синаптической пластичности, генетики неврологических заболеваний
• Лаборатория когнитивной нейронауки (Cognitive Neuroscience Lab) — исследование памяти, внимания, речи, принятия решений
• Лаборатория нейрохирургии (Neurosurgery Lab) — разработка интраоперационных методов картирования, нейронавигации, роботизированной хирургии

Образовательная деятельность

Институт является учебной базой для студентов и аспирантов Университета Макгилла. Ежегодно здесь проходят подготовку около 100 резидентов по специальностям «неврология», «нейрохирургия», «нейрорадиология». В 2010 году была открыта Международная школа нейронаук (International School of Neuroscience), которая проводит летние курсы для молодых учёных со всего мира.

Ключевые научные достижения

Создание атласа мозга

Под руководством Уайлдера Пенфилда в 1930–1950-е годы был создан «Сенсомоторный гомункулус» (sensory and motor homunculus) — карта проекций тела на кору головного мозга, которая до сих пор используется в нейрохирургии и нейроанатомии. В 1950-е годы Пенфилд совместно с Теодором Расмуссеном (Theodore Rasmussen) опубликовал «Атлас коры головного мозга человека», содержащий детальные схемы функциональных зон.

Разработка метода ЭЭГ

В 1930-е годы сотрудник института Герберт Джаспер (Herbert Jasper) совместно с Пенфилдом внёс значительный вклад в развитие электроэнцефалографии (ЭЭГ). Они разработали методику регистрации электрической активности мозга у пациентов с эпилепсией, что позволило точно локализовать эпилептические очаги. В 1949 году Джаспер опубликовал монографию «Электроэнцефалография и эпилепсия», ставшую руководством для неврологов.

Исследования памяти

В 1950–1960-е годы Бренда Милнер провела серию экспериментов с пациентом H.M., у которого была удалена медиальная часть височных долей. Милнер установила, что гиппокамп критически важен для формирования новых долговременных воспоминаний, но не влияет на кратковременную память и процедурную память. Эти работы легли в основу современной теории множественных систем памяти.

Нейровизуализация

В 1990-е годы группа Алана Эванса (Alan Evans) разработала метод автоматической сегментации головного мозга (automatic brain segmentation) на основе МРТ, который позволил количественно оценивать объём серого и белого вещества. В 2000-е годы под руководством Брюса Пайка (Bruce Pike) были созданы алгоритмы для функциональной МРТ с высоким разрешением (high-resolution fMRI), что позволило визуализировать активность отдельных нейронных колонок.

Применение в медицине

Диагностика эпилепсии

Институт является мировым центром по хирургическому лечению эпилепсии. Ежегодно здесь проводится около 200 операций по удалению эпилептических очагов. Используются методы:

• Интраоперационная ЭКоГ — регистрация электрической активности коры во время операции
• Стереоэлектроэнцефалография (SEEG) — введение глубинных электродов для точной локализации очага
• Магнитоэнцефалография (МЭГ) — неинвазивная регистрация магнитных полей мозга

Лечение опухолей мозга

В институте разработаны протоколы «аварийной» нейрохирургии (awake craniotomy) — операции на головном мозге под местной анестезией, когда пациент находится в сознании. Это позволяет хирургам избежать повреждения речевых и двигательных зон. В 2010-е годы внедрена интраоперационная МРТ (iMRI) для контроля полноты удаления опухоли.

Реабилитация после инсульта

Институт участвует в международных исследованиях по нейрореабилитации (neurorehabilitation). В 2020 году запущен проект «Мозг после инсульта» (Brain After Stroke), который изучает механизмы нейропластичности и разрабатывает методы стимуляции мозга (транскраниальная магнитная стимуляция, TMS) для восстановления утраченных функций.

Значение для науки

Монреальский неврологический институт внёс фундаментальный вклад в понимание организации мозга человека. Его работы по картированию коры, исследованию памяти и нейровизуализации стали основой для современной нейронауки. Институт остаётся одним из немногих центров, где клиническая практика и фундаментальные исследования интегрированы в единую структуру, что позволяет быстро внедрять научные открытия в медицинскую практику.

Интересные факты

• В 1950-е годы Уайлдер Пенфилд использовал для стимуляции мозга пациентов тонкие серебряные электроды, которые вводил в кору через трепанационное отверстие.
• Пациент H.M. (Генри Молисон) участвовал в исследованиях института с 1953 по 2008 год, но никогда не мог вспомнить, что уже проходил тесты.
• В 2018 году институт запустил проект «Открытый мозг» (Open Brain), в рамках которого все данные МРТ и гистологических срезов были выложены в открытый доступ.
• В здании института находится музей, где выставлены инструменты Пенфилда и оригиналы атласов мозга.

Источники

• Penfield W., Jasper H. Epilepsy and the Functional Anatomy of the Human Brain. — Little, Brown, 1954.
• Milner B. Memory and the medial temporal lobe: a personal perspective // Neuropsychologia. — 2005. — Vol. 43, No. 7. — P. 1003–1013.
• Evans A.C., Collins D.L., Mills S.R. et al. 3D statistical neuroanatomical models from 305 MRI volumes // Proceedings of the IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference. — 1993. — P. 1813–1817.
• Pike B. et al. High-resolution functional MRI of the human brain // Magnetic Resonance in Medicine. — 2000. — Vol. 44, No. 4. — P. 607–615.
• Официальный сайт Монреальского неврологического института (MNI) — раздел «History» и «Research».
• Feindel W. The Montreal Neurological Institute: A History of the First 50 Years. — McGill-Queen's University Press, 1991.