Наблюдение за работой мозга

Некогда, для того чтобы понять, как работает мозг, ученым было необходимо вскрыть черепную коробку. Сегодня, к счастью, есть другие способы, благодаря которым можно подробно следить за работой мозга, не подвергая испытуемого такой тяжелой операции.

Электрическая активность

Электрические импульсы, проходящие через мозг, могут быть измерены благодаря специальному аппарату – элекгроэнцефалографу. И это, несмотря на то что амплитуда этих сигналов (которые еще называют церебральными волнами*) очень мала. Их улавливают при помощи датчиков, которые крепят на поверхности черепа. После этого сигналы проходят через усилитель и идут к аппарату, который их записывает. Благодаря этой технологии было обнаружено, что электрическая активность мозга не стихает, даже когда он отдыхает, но амплитуда и частота этих волн зависят он степени его активности. Таким образом, волны подразделяются на четыре типа – те, которые возникают в состоянии отдыха (альфа-волны), те, которые возникают в активно работающем мозгу (бета-волны), те, которые возникают во время сна (дельты-волны), и волны, возникающие в состоянии стресса (тета-волны).

Наблюдение за приливом крови

Главный недостаток электроэнцефалографии – то, что невозможно точно узнать, в каком участке мозга возникает электрическая активность. Но для этого ученые научились создавать электронные изображения мозга, на которых отмечается уровень активности. Речь при этом идет не о непосредственном измерении активности нейронов, а об измерении активности кровотока в тех или иных участках мозга.

Действительно, работающие нейроны требуют повышенного количества кислорода для питания. Кислород переносится кровью. Кровеносные сосуды, расположенные в активно работающей зоне, расширяются, чтобы переносить больше крови. Как следствие, чем активнее работает та или иная зона, тем значительнее в ней кровоток.

Электроэнцефалограмма позволяет измерять активность работы мозга
Выявлено более 50 гормонов, участвующих в работе тела.

Наблюдения при помощи магнитного поля

МРТ (магнитно-резонансная томография) измеряет концентрацию в крови гемоглобина, молекулы которого переносят с кровью кислород. Доставив кислород к нейронам, эта молекула несколько видоизменяется. Именно эти изменения возможно определить при помощи магнитного поля. А компьютер способен проанализировать их и вычислить, какие зоны мозга потребляют больше кислорода, то есть какие из них наиболее активны. Таким образом, МРТ позволяет получить очень точную картину того, какие из участков мозга проявляют активность, притом что в кровь не требуется вводить никакие препараты.

Наблюдения при помощи радиации

Принцип ПЭТ (позитронно-эмиссионной томографии) строится на том, что в кровь пациента вводится слаборадиоактивное средство, за которым можно следить при помощи специальных датчиков. Введенное вещество испускает частицы – позитроны, которые можно исключительно четко идентифицировать. И если в какой-то области их число существенно возрастает, это значит, что концентрация радиоактивного вещества там повышена. А если она повышена, это, в свою очередь, значит, что в этом участке мозга циркулирует больше крови. Таким образом, становится возможно с точностью до нескольких миллиметров обозначить наиболее активно работающие зоны мозга и смоделировать его трехмерное изображение в реальном времени. Впрочем, наблюдать за мозгом длительное время этот способ не позволяет. Вводимое радиоактивное вещество имеет очень короткий период жизни – всего несколько минут, после которых оно распадается.

Находящийся в активном состоянии центр Вернике, который позволяет говорить и понимать сказанное

МРТ позволяет наблюдать за активными зонами мозга

Раскрытие секрета аутизма

На протяжении долгого времени аутизм считали исключительно психологической болезнью. Педиатры и психологи думали, что она является следствием сложных отношений между матерью и ребенком. Но новые технологии визуализации работы мозга доказали, что в основе болезни лежат биологические причины – некоторые зоны мозга аутиста работают иначе, нежели у обыкновенного ребенка. Например, зона, позволяющая распознавать голоса разных людей, у них не работает, из-за чего у аутистов возникают сложности в общении с окружающими.

Активность мозга можно исследовать с точностью до миллиметра.