Методы изучения функций мозга

Для изучения функций мозга человека издавна применяли разнообразные методы. Наблюдения за здоровыми и больными людьми позволили исследовать у них различные рефлекторные реакции (сухожильные, зрительные и др.). С развитием электронной техники особое значение приобрели эл е кг р о ф и з и о л о г и ч ес к и е методы, с помощью которых можно регистрировать электрическую активность отдельных нервных клеток или групп нейронов и по ее изменению судить о функциональном состоянии нейронов, исследовать связи нейронов между собой и с исполнительными органами. Эти методы универсальны, точны, надежны, удобны, доступны. Регистрацию электрической активности мозга проводят с помощью специальной аппаратуры, не травмирующей человека. При этом все более широкое применение находят компьютеры с определенным программным обеспечением. Среди новейших способов электрической регистрации активности мозга — магпитоэнцефалография и позитронная томография.

Регистрация импульсной активности нейронов.

В условиях нейрохирургических операций у человека можно непосредственно регистрировать импульсную активность нейронов. Это делается с помощью специальных металлических или стеклянных микроэлектродов с диаметром около 1 мкм (см. рис. 4.10). Кончик электрода подводят близко к нейрону, но так, чтобы не повредить его. Потенциалы действия нейронов усиливают с помощью специальной электронной техники и анализируют с использованием специальных компьютерных программ.

Самый доступный и хорошо отработанный метод исследования центральной нервной системы — электроэнцефалография (рис. 4.26). Регистрация электрических потенциалов с поверхности мозговой части черепа проводится в обычных.

Рис. 4.26. Метод электроэнцефалографии:

а — положение обследуемого при снятии ЭЭГ; 6 — схема наложения регистрирующих электродов на поверхность головы условиях, без повреждающего вмешательства. Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) отражает суммарную активность клеток мозга (рис. 4.27). Для регистрации ЭЭГ на кожной поверхности головы (скальпе) укрепляют электроды, соединенные с усилителями электрических сигналов мозга и компьютерной техникой, позволяющей провести обработку полученных результатов. Существует стандартная система наложения электродов на определенные участки с учетом проекции на эти участки различных областей мозга (см. рис. 4.26, б).

Электрические потенциалы мозга имеют колебательный характер и следуют с определенной частотой в зависимости от состояния человека. Выделяют следующие ритмы ЭЭГ.

Рис. 4.27. Основные ритмы электроэнцефалограммы

Альфа-ритм с частотой 8—13 Гц (амплитуда 50—100 мкВ) — самый распространенный, регистрируется в состоянии покоя (бодрствования), чаще всего в затылочных областях, и может распространяться на другие области мозга. Если в момент записи альфа-ритма человека отвлечь каким-либо стимулом, то альфа-ритм заменяется другим, высокочастотным. Это явление называется реакцией активизации или десинхронизацией. У слепых людей (с врожденной или многолетней слепотой) альфа-ритм отсутствует, что заставляет думать о его связи с предметным зрением.

Бета-ритм с частотой 14—30 Гц (амплитуда 3—5 мкВ) выражен в лобных областях, появляется в ЭЭГ при интенсивной деятельности, распространяется на другие области мозга.

Гамма-ритм имеет колебания в диапазоне выше 30 Гц, при амплитуде не больше 15 мкВ; наблюдается при максимальном сосредоточении внимания, например при решении задач.

Тета-ритм с частотой 4—8 Гц (амплитуда 20—100 мкВ) наиболее выражен в гиппокампе; сто связывают с поисковым поведением, эмоциональным напряжением.

Дельта-ритм имеет частоту 1—4 Гц, представляет собой высокоамплитудные (сотни микровольт) колебания. Этот ритм связывают с естественным и наркотическим сном.

Перечисленные ритмы энцефалограммы редко встречаются в чистом виде: ЭЭГ постоянно меняется по амплитуде и частоте.

В последние годы были созданы новые методы исследования ЦНС, получившие применение и на практике. Их широко используют в медицине для обследования мозга. К таким методам относятся: компьютерная томография, магнитоэнцефалография, эмиссионная компьютерная томография. С помощью томографии можно получить послойные «срезы» головного и спинного мозга. С помощью этих методов удалось изучить участие разных областей мозга в выполнении различных функций, например чтении, произнесении слов и др.

Компьютерная томография (КТ) позволяет в течение короткого времени определить состояние мозга (изменение кровообращения, опухоль мозга и т. д.). В этом методе получение послойных «срезов» мозга производится посредством рентгеновского метода.

Магнитоэпцефалография (МЭГ) связана с регистрацией магнитного ноля, которое излучает каждая клетка организма. При одновременной активности нервных клеток со;

Рис. 4.28. Методы исследования головного мозга:

а — позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) мозга при изучении межполушарной асимметрии. Активация кровотока в лобных долях левого и правого полушарий при мыслительной деятельности; 6 — магнитно-резонансная томография (МРТ). Последствия внутриутробного поражения ЦНС: атрофия белого вещества около желудочков мозга и коры лобных и теменных долей полушарий здаются магнитные поля, которые могут быть зарегистрированы с помощью специального прибора — магнитометра, что позволяет получить магнитоэицефалограмму. Магнитное поле клеток головного мозга отражает общую картину его активности. Магнигоэнцефалограмма дополняет информацию, полученную с помощью ЭЭГ.

Позитронно-эмиссионная томография мозга (ПЭТ) дает возможность увидеть и зарегистрировать мозговой кровоток и метаболизм активных участков мозга, а также получить их пространственное изображение при выполнении различных функций, например речевой, зрительной и др. (рис. 4.28). Для этого человеку вводят в кровеносное русло изотопы, которые с током крови попадают в головной мозг. С помощью специальных датчиков определяется кровоток в активизированных участках мозга, и компьютер выдает результат.