Коснуться невидимого, услышать неслышимое

А если фокусированным ультразвуком воздействовать непосредственно на проводниковые и центральные структуры сенсорных систем, может ли он вызывать те формы активности, которые характерны для данной сенсорной системы, может ли он стать раздражителем нейронных структур? Какие эффекты, характеризуемые типичными ощущениями, показателями электрической или двигательной активности, связанные с определенными зонами центральной нервной системы, могут быть зарегистрированы? Возникают ли структурные изменения в зоне действия такого стимула? Поставленные вопросы имеют принципиально важное значение для решения ряда фундаментальных и практических задач. К их числу относятся, например, развитие представлений о сенсорной специфичности раздражителя и зависимости ощущения от места воздействия стимула, выяснение возможности компенсации утраченных сенсорных функций, поиски подходов к определению регулирующего и управляющего воздействия на структуры мозга, обусловливающие различные формы поведения. В качестве важных проблем должны быть также названы исследования развития определенных состояний центральной нервной системы под влиянием внешних высокочастотных акустических полей и изучение контролируемых разрушений в центральной нервной системе, полученных бесконтактным воздействием ультразвука на заданные структуры мозга. Решение последней задачи необходимо как для нейрофизиологии и нейроморфологии, так и для нейрохирургической практики.

Даже далеко не полное перечисление аспектов применения ультразвука и возможных результатов исследований, находящих практическую реализацию, свидетельствует о необходимости проведения широкого фронта научных изысканий в этом направлении. Следует, однако, отметить, что большинство имеющихся к настоящему времени данных получено в результате изучения повреждающего действия ультразвука на биологические ткани. Значительно меньший материал получен в связи с изучением действия ультразвука на проводниковые структуры двигательных систем. Считанное число исследований посвящено обратимым изменениям функций при облучении центральных мозговых структур. Проблема активации периферических сенсорных структур в условиях выключения рецепторного аппарата изучалась только в наших работах.

Характеризуя деятельность нервной системы в условиях воздействия любого стимула, можно выделить следующие основные эффекты активация, угнетение, модуляция и повреждение. В основе трех первых эффектов лежат основные нервные процессы (возбуждение и торможение). Они выражаются в двух видах электрической активности — импульсной передаче по типу «все или ничего», характерной для нервных клеток и аксонов, и медленных электрических потенциалах в зонах соединений и взаимодействий между нейронами. Факторы, приводящие к повреждению, многообразны.

Активация и угнетение

Для оценки активирующего действия раздражителя, в нашем случае фокусированного ультразвука, можно использовать ряд показателей: возникновение специфического ощущения, характерного для исследуемой сенсорной системы в условиях отсутствия рецепторного аппарата, появление электрического ответа проводниковых или центральных структур, связанных с данной системой, усиление под воздействием раздражителя электрических ответов проекционных зон и, наконец, возникновение или усиление реакций двигательной эффекторной системы. Активация может изучаться как при прямом действии раздражителя на центральные нервные структуры, так и при опосредованном действии, а именно в тех случаях, когда воздействие наносится на одни участки нервной системы, а эффекты активации регистрируются от других ее участков. Рассмотрим те доказательства активирующего воздействия фокусированного ультразвука, которые получены экспериментально.

В первую очередь речь пойдет о реакциях, вызванных действием фокусированного ультразвука на ушной лабиринт человека и животных, если их рецепторный аппарат разрушен и не функционирует. Разнообразные формы патологии слуха представляют собой печальные модели частичной или полной утраты сенсорной слуховой функции в результате различной локализации повреждения, вызванного патологическим процессом. Среди разных заболеваний можно выделить те, при которых тугоухость обусловлена повреждением рецепторного аппарата — волосковых клеток внутреннего уха. Подобные виды патологических поражений волосковых клеток встречаются, в частности, при некоторых формах тугоухости в результате применения ототоксических антибиотиков.