Что значит быть собакой. И другие открытия в области нейробиологии животных

Кроме того, нам требовалось уложиться в сжатые сроки. Мне не хотелось злоупотреблять великодушием Смитсоновского института, предоставившего нам образец. Музейный экземпляр необходимо хранить в надежном месте, и я не собирался распространяться о том, что у меня в руках оказалось национальное достояние. В идеале его хорошо было бы просканировать и сразу отослать обратно. Я понимал: чем меньше он будет под моей ответственностью, тем лучше.

Соответственно, нужно было как можно тщательнее провести предварительную подготовку, от чего зависел успех сканирования. Чтобы отработать процедуру заранее, Лунд предложил потренироваться на мозге енота той же давности. Содержащийся в смитсоновских запасниках мозг енота, датированный началом прошлого века, представлял исключительно исторический интерес и не имел естественнонаучной ценности. Что немаловажно для нас, этот мозг извлекал и консервировал тот же анатом, который занимался мозгом тилацина, а значит, мог совпадать и консервант, изготовленный, вероятнее всего, по единому рецепту.

Спустя неделю в лабораторию доставили деревянный ящик размером с обувную коробку. Поскольку правила воздушной перевозки запрещают транспортировать горючие жидкости, образец был завернут в пропитанную марлю и запакован в два запаянных пакета. Он оказался меньше, чем я думал, – примерно с грецкий орех, до этого я имел дело с более крупными плотоядными.

Уложив мозг между двумя слоями губки, я поместил его в цилиндрический пластиковый контейнер и залил инертной жидкостью, которая не создает магнитного резонанса.

Для головной катушки мозг был слишком маленьким. Считывающие датчики не могли уловить сигнал, но времени и средств на сооружение миниатюрной катушки у меня не хватало, поэтому альтернатива оставалась одна – гибкая катушка. Это штатный комплектующий элемент для томографа, представляющий собой полотно из вспененного материала с двумя вмонтированными датчиками. Его можно обернуть вокруг любой части тела, поэтому в клинике он используется при сканировании таких участков, как, например, плечо, которые неудобно или невозможно поместить в цилиндрическую катушку.

Не идеал, но хоть что-то. Я обернул контейнер с образцом гибкой катушкой и отправил в тоннель томографа. Скорее всего, предел разрешения магнитного резонанса окажется около миллиметра. Это значит, что каждый воксель на сканах маленького мозга будет содержать больше структур, чем воксель на сканах большого. Я надеялся, что разрешение все-таки позволит рассмотреть подробности устройства мозга енота.

Мы с Питером настроили программу и нажали «сканировать». Томограф откликнулся положенными подготовительными щелчками и жужжанием, а затем со звуком погружающейся подлодки приступил к сканированию. С таким крошечным мозгом аппарат управился за две минуты.

Изображения показались на экране. Что ж, на вид вполне прилично. Очень даже прилично. Мы выжали из градиентов максимум, доведя предел разрешения до 0,3 мм – гораздо выше, чем я ожидал. Все просматривалось четко: хвостатое ядро, мозолистое тело, мозжечок, гиппокамп. Радовал также хороший контраст между серым и белым веществом. Это значит, что ткани за столетие в формалине не расползлись в кашу.

А вот диффузионная МРТ не удалась. При тех настройках, которые мы использовали для мозга морских львов и дельфинов, получились бледные снимки, почти целиком состоящие из пикселированного шума. Я вновь обратился за консультацией к Карле Миллер, оксфордскому специалисту по физике МРТ, – она подсказала мне подсчитать скорость отклика на магнитные поля в законсервированном мозге и настроить время сканирования так, чтобы аппарат успевал отловить сигнал прежде, чем тот угаснет.

Поведение объекта в магнитном поле характеризуется двумя величинами: Т₁ означает время полного намагничивания ткани, помещенной в магнит, Т₂ – время дефазировки протонов (фазового сдвига векторов их вращения) под воздействием резонансной радиоволны. Эти показатели называются временами релаксации, и, поскольку у каждой ткани они свои, за счет разницы обеспечивается контрастность изображения. У здорового мозга, помещенного в магнитное поле напряженностью 3 Тл, Т₁ составляет 1300 миллисекунд для серого вещества и 830 миллисекунд для белого. Т₂ у него еще короче – 80 миллисекунд, то есть магнитно-резонансный сигнал в здоровом мозге угасает очень быстро. У законсервированных образцов дельфиньего мозга, пролежавших в формалине десять – пятнадцать лет, Т₁ сократилось до 350 миллисекунд. У мозга енота Т₁ снизилось до 200 миллисекунд, а Т₂ – до ничтожных 30 миллисекунд.

Сокращенные времена релаксации означают, что магнитный резонанс угасает мгновенно, и, если мы хотели уловить это мимолетное излучение, нужно было сканировать быстрее. Однако в МРТ все взаимосвязано. Чтобы сканировать быстрее, надо быстрее переключать градиенты. У нас был выбор: либо сканировать быстрее, либо повысить напряженность поля, но добиться того и другого одновременно аппаратура не позволяла.