ПРОГРЕСС В ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
До недавнего времени наш потенциал в понимании мозга имел определенные пределы, налагаемые 80-летней технологией электроэнцефалографии (ЭЭГ). ЭЭГ давала графическое представление работы, но не изображения живого мозга. Однако сегодня ученые могут измерять активность мозга момент за моментом. Они наблюдают структуру и активность живого человеческого мозга в беспрецедентных подробностях благодаря революционным разработкам в области нейробиологии и ЭЭГ, появившимся за последние 30 лет. Улучшенная компьютерной технологией, ЭЭГ в состоянии теперь обеспечивать трехмерное представление работающего мозга.
Но еще важнее для когнитивной нейробиологии позднейшие достижения в области функциональной визуализации. Масса новых технологий формирования изображений буквально выдает горы информации о работе мозга (а также остальных органов). В результате нейробиологи могут изучать немедленные физиологические эффекты, наблюдая особые, повторяющиеся паттерны в работе мозга.
Первой из этих новых технологий, представленной в 1972 году, была компьютерная томография (КТ), также называемая компьютерной аксиальной томографией (КАТ). КТ мозга дает изображение мозга, позволяя увидеть патологические ткани внутри его структурных составляющих. КТ улавливает лишь отдельные моменты во времени, так что этот метод сообщает нам только то, какие анатомические структуры существуют, каких не хватает, какие области повреждены и не имеется ли дополнительного анатомического материала, которого не должно быть. Соответственно, КТ сообщает нам, не как функционирует мозг, а только почему он может работать неправильно.
Теперь мы знаем о бесчисленных химических механизмах мозга, которые слишком миниатюрны, чтобы увидеть их, но которые можно измерить по их эффектам. Только визуализируя рабочий мозг, чего не позволяет техника КТ, мы можем увидеть эти химические эффекты в действии.
Позитронно-эмиссионная томография, или ПЭТ, полезна при исследовании биохимической активности функционирующего мозга. Прибор ПЭТ использует гамма-лучи для построения изображений, показывающих интенсивность метаболических процессов в какой-либо области мозга или части тела. В данном случае мы можем наблюдать процесс работы мозга во времени.
Функциональная магнитно-резонансная томография (ФМРТ) – это радиографическая технология, которая также может давать изображения живого мозга и показывать, какая его область активна в процессе конкретной умственной деятельности. Хотя ФМРТ не позволяет увидеть подлинную деятельность мозга, эта техника дает значительные подсказки к тому, какие его структуры работают в данный момент, фиксируя локальные метаболические процессы в нервных клетках.
Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОЭКТ), техника, применяемая в ядерной медицине, использует множественные датчики гамма-излучения, вращающиеся вокруг пациента для измерения функций мозга. Функциональные образы мозга, создаваемые с помощью ОЭКТ, могут коррелировать некоторые паттерны мозговой активности с неврологическими заболеваниями или психологическими состояниями. И опять же, как и ФМРТ, ОЭКТ является ценным средством измерения того, как нервные клетки мозга метаболически потребляют энергию, когда активны.
Эти три последние технологии визуализации идут гораздо дальше, чем технология отдельных снимков, демонстрирующая «мозговые натюрморты», как на типичных изображениях КТ. Тогда как функциональная визуализация подобна киноленте, показывающей связную неврологическую активность мозга в течение какого-то времени. Это дает нам преимущество, поскольку работающий мозг может рассказать больше о нормальной и патологической активности разума. Технология функциональной визуализации позволила нам исследовать и наблюдать мозг в действии. Применяя ее, мы изучаем разум более тщательно, чем когда-либо раньше в истории нейробиологии. Исследователи получили возможность распознавать повторяющиеся паттерны у людей со схожими недугами или травмами, тем самым оказывая помощь врачам в постановке правильных диагнозов и составлении плана лечения.
