Когнитивная психология

Широко используются два вида сканирования мозга: компьютерная аксиальная томография (КАТ) и позитронно-эмиссионная трансаксиальная томография (ПЭТ, или ПЭТТ)[11], обсуждаемые ниже (рис. 2.9). Еще одним из методов является отображение магнитного резонанса (ОМР).

Рис. 2.9. Методы сканирования мозга Все виды когнитивной деятельности — от чтения этого текста или тревоги по поводу экзаменов до прослушивания лекции по современной архитектуре — сопровождаются увеличением потребности в энергии отдельных областей мозга. Эти требования удовлетворяются усилением кровотока и поступления глюкозы. Регистрируя насыщение ткани кислородом и глюкозой и кровоток, можно определить области с повышенным метаболизмом и, следовательно, наиболее активные области мозга.

При медицинской диагностике и исследованиях в области нейрокогнитологии используются следующие методы:

а. Общий метод сканирования мозга и получения его изображений на экране монитора.

б. КАТ, при которой мозг сканируется при помощи рентгеновских лучей низкой интенсивности.

в. ПЭТ, при которой в организм вводится радиоактивное вещество и излучение регистрируется периферическими датчиками

Отображение магнитного резонанса и эхо-планарная томография

При обследовании методом отображения магнитного резонанса (ОМР) вокруг тела пациента располагаются очень мощные электромагниты, которые воздействуют на ядра атомов водорода, входящих в состав воды. На основании полученных при этом данных можно судить о колебаниях плотности атомов водорода и их взаимодействии с окружающими тканями. Поскольку водород указывает на содержание воды, метод ОМР можно применять в диагностических и исследовательских целях. Одним из главных его недостатков до недавних пор были значительные временные затраты, требующиеся для построения общей картины. Вследствие длительного времени экспозиции этот метод подходил только для наблюдения за статичными биологическими структурами и был практически неприменим для изучения быстро меняющихся процессов, связанных с когнитивной деятельностью. Но теперь появилась быстродействующая техника регистрации данных, позволяющая получать картину за 30 мс, что достаточно для наблюдения за быстро протекающими когнитивными функциями. Кроме того, этот метод, называемый эхо-планарной томографией (ЭПТ), позволяет получать картины функциональной активности мозга с высоким разрешением. Возможно, что в ближайшие годы развитие техники ЭПТ позволит ей стать практическим инструментом дискретной визуализации структур мозга и регистрации процессов в реальном масштабе времени. Более подробную информацию на эту тему вы можете найти в работах Шнайдера, Нолла и Коэна (Schneider, Noll & Cohen, 1993) и Коэна, Розена и Брейди (Cohen, Rosen & Brady, 1992).

Компьютерная аксиальная томография

КАТ-сканер действует при помощи рентгеновского аппарата, вращающегося вокруг черепа и бомбардирующего его тонкими веерообразными рентгеновскими лучами (рис. 2.9, б). Эти лучи регистрируются чувствительными детекторами, расположенными с противоположной от источника стороны. Данная процедура отличается от обычного рентгеновского обследования тем, что последнее дает только один вид части тела. Кроме того, на обычной рентгеновской установке крупные молекулы (например, кальция черепа) сильно поглощают лучи и маскируют находящиеся за ними органы. Вращая рентгеновский луч на 180°, КАТ-сканер позволяет получить множество изображений одного и того же органа и таким образом построить внутренний поперечный срез, или «слой», этой части тела. Изображение поперечного сечения, называемое томограммой (буквально «запись сечения»), стало играть решающую роль в медицинской диагностике. Отображая локальный кровоток и патологическую метаболическую активность, томография позволяет более точно ставить диагноз. В когнитивной психологии КАТ-сканеры были применены для отображения когнитивных структур. Еще более сложный вариант этого метода, называемый динамической пространственной реконструкцией (ДПР), позволяет «увидеть» внутренние структуры в трех измерениях. Одним из преимуществ КАТ является ее распространенность. Так, к середине 1990-х годов количество сканеров, используемых в американских больницах, превысило 10 тыс. Новые технологии помогли решить некоторые из проблем, связанных с этим методом. Так, временное разрешение, определяемое скоростью фотозатвора, составляло около 1 с, отчего динамические процессы (даже биение сердца) получались «смазанными». Но уже разработаны сверхбыстрые аппараты КАТ с такой скоростью обработки, что смазанные ранее картины теперь прояснились.

КАТ заглядывает в будущее[12]

Позитронно-эмиссионная томография