Знание-сила, 2003 № 08 (914)

Во глубине «Белл-лаборатории» в Нью-Джерси долгие годы работал Сейдзи Огава, который в конце концов натолкнулся на малозаметное поначалу, но воспроизводимое различие в ЯМР-спектрах богатых и бедных кислородом потоков крови. Оказалось, что молекулы гемоглобина эритроцитов крови, «ухватившие» в легких О₂, ведут себя в магнитном поле несколько иначе, нежели те, которые кислород отдали в ткани мозга.

Зрительный путь от сетчатки глаза к 17 полю I-ой зрительной нары

Так появилась возможность «увидеть» зоны оксигенации — повышенного уровня кислорода в участках повышенного кровоснабжения. А оно резко увеличивается в зонах активности нейронов, поскольку нервная клетка подает капиллярам какой-то сигнал, который приводит к их «дилятации», то есть расширению и увеличению «полосы пропускания».

Не так давно в Калифорнийском технологическом институте, что в лос-анджелесской Пасадене, на эмбрионах показали, что нервные отростки выделяют особый белковый ростовой фактор эндотелия сосудов (слоя клеток, выстилающих внутреннюю поверхность сосудов). Тем самым создается матрица-подложка, на которой формируются сосуды. Так что связь нейронов и сосудов «оформляется» очень рано в жизни организма.

Поскольку «кислородная» разновидность Я М Р уже напрямую отражала активность кортикальных структур, их функцию, новый исследовательский метод получил название функционального ЯМР (фЯМР). Ко времени его появления резко повысилась мощность компьютеров, что позволило также говорить о фЯМР высокого разрешения.

Разрешение ЯМР действительно стало впечатляющим. Так, недавно журнал «Сайенс» опубликовал статью сотрудников Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которые в ходе своих исследований пользовались фЯМР нового поколения. Так вот они «хвалились», что структурное разрешение их нового аппарата достигает 0,4 х 0,4 мм, а функциональное — 1,6 х 1,6!

Что такое 0,4 мм? Это всего лишь в три раза больше размера тела моторного нейрона теменной коры, управляющего нашими движениями (150 микрон, или 0,15 мм — они на срезах видны невооруженным глазом). Функциональное же разрешение означает «видение» зоны повышенного кровоснабжения, что, естественно, больше по объему, поскольку затрагивает зону кровоснабжения. Это можно сравнить с корнем растения, который поглощает воду из большего, нежели он сам, объема почвы.

Отголоски френологии — так начиналась неврология

Мозг Двурогий

Ранние боги Египта были зооморфны, и жители долины Нила изображали Аммона с головой барана, которого почитали за его «мудрость», проявляющуюся в лихо закрученных рогах.

Анатомы, столкнувшиеся с необычайным разнообразием мозговых структур, которые как-то необходимо было называть, увидели в глубине височной доли эдакого «морского конька». Поскольку лошадь по-гречески «гиппос» (сравни: ипподром и т), то извилина получила название «гиппокамп».

Если же гиппокамп, являющийся центром нашей памяти и обучения, разрезать, то можно увидеть самый настоящий Аммонов рог. С одной стороны к рогу прилегает веретеновидная извилина, с другой — зубчатая, а замыкает всю структуру так называемый еубикулюм. А что вы хотите — это же мозг, в других его областях можно встретить и не такое! Достаточно вспомнить желудочки с их рогами, прозрачную перегородку, холм и «подхолмие» гипоталамуса, железу, которая «растет под» (гипофиз) и «над» — эпифиз, ольфакторную «будьбу» и хиазму зрительных нервов, «писчее перо» дна IV желудочка и миндалину в глубине височной доли (не говоря о миндалинах мозжечка и продолговатого мозга — теперь вы понимаете невропатологов).

Разумный скепсис

Теперь события приняли новый оборот: новые методы нашли себе опору в старых. Доказательством тому свежайшая статья из «Сайенса». В опытах были использованы кошки, которым вживили электроды в зрительную кору. Одновременно мозг кошек исследовали с помощью фЯМР высокого разрешения, что позволяло локализовать активность на нейрональном уровне!

Теперь на фоне регистрируемых зрительных импульсов, приходящих в кору, одновременно смотрели и фЯМР-«картинку». И выяснилась довольно неожиданная вещь: поначалу в локальной концентрации кислорода наблюдается эдакий небольшой «ковшичек», или «выедание», однако через некоторое — весьма ограниченное — время начинается бурная реакция в виде открытия кровяных «шлюзов».

Открытие это приводит к обильной «мелиорации» данного очага возбуждения, причем, как отмечают исследователи, увеличение кровотока чуть ли не в 10 раз превышает кажущуюся потребность. Кровь приносит столько кислорода, что его количество с лихвой перекрывает потребленные нейронами объемы.

Оказалось, фЯМР фиксирует активность нервных клеток не напрямую, а чуть «опосредованно». Но, тем не менее, это на сегодня наиболее точный метод получения «картинок» мозга и разных его функциональных зон.

Старый спор