Тема 2. Методы исследования мозга

На ряду с проверенными веками методами (микроскопическим, различными методами окрашивания нервной ткани, воздействие химических веществ, изучение последствий повреждения мозга, сопоставление данных неврологии и психопатологии) появились и современные методы исследования мозга. Благодаря развитию технической базы ученые перешли от анатомического описания отделов мозга к ультрамикроскопическим, цитохимическим и молеку­лярно-биологическим исследованиям, что дает возможность создать целостное представление об уровне организации и развитии нервной системы.

В биологии существует принцип, который может быть сфор­мулирован как принцип единства структуры и функции. Например, функция сердца (проталкивать кровь по сосудам нашего организ­ма) полностью определяется строением и желудочков сердца, и клапанов, и прочего. Этот же принцип соблюдается и для головно­го мозга. Поэтому вопросы морфологии и анатомии головного мозга всегда считались очень важными при изучении деятельности этого сложнейшего органа.

Методы исследования головного мозга человека постоянно со­вершенствуются. Так, современные методы томографии позволя­ют увидеть строение головного мозга человека, не повреждая его. Принцип одного из таких исследований - мето­дом магнитно-резонансной томографии. Головной мозг облучают электромагнитным полем, применяя для этого специальный маг­нит. Под действием магнитного поля диполи жидкостей мозга (на­пример, молекулы воды) принимают его направление. После сня­тия внешнего магнитного поля диполи возвращаются в исходное состояние, при этом возникает магнитный сигнал, который улав­ливается специальными датчиками. Затем это эхо обрабатывается с помощью мощного компьютера и методами компьютерной гра­фики отображается на экране монитора. Благодаря тому, что внешнее магнитное поле, создаваемое внешним магнитом, можно сде­лать плоским, таким полем как своеобразным «хирургическим ножом» можно «резать» головной мозг на отдельные слои. На эк­ране монитора ученые наблюдают серию последовательных «сре­зов» головного мозга, не нанося ему никакого вреда. Этот метод позволяет исследовать, например, злокачественные образования головного мозга.

Еще более высоким разрешением обладает метод nозитронно­эмиссионной томографии(ПЭТ). Исследование основано на введе­нии в мозговой кровоток позитрон-излучающего короткоживуще­го изотопа. Данные о распределении радиоактивности в мозге со­бираются компьютером в течение определенного времени сканирования и затем реконструируются в трехмерный образ. Ме­тод позволяет наблюдать в головном мозге очаги возбуждения, например, при продумывании отдельных слов, при их проговари­вании вслух, что свидетельствует о его высоких разрешающих воз­можностях. Вместе с тем многие физиологические процессы в головном мозге человека протекают значительно быстрее тех воз­можностей, которыми обладает томографический метод.

В распоряжении физиологов имеются различные элект­рофизиологические методы исследования. Они также совершенно не опасны для мозга человека и позволяют наблюдать течение физи­ологических процессов в диапазоне от долей миллисекунды (1 мс = = 1/1000 с) до нескольких часов. Если томография - продукт научной мысли ХХ века, то электрофизиология имеет глубокие исторические корни (XVIII в. Луиджи Гальвани). В XIX столетии в Манчестере (Англия) Г. Катон впервые поместил электроды (ме­таллические проволочки) на затылочные доли головного мозга собаки и зарегистрировал колебания электрического потенциала при освещении светом ее глаз. Подобные колебания электрическо­го потенциала сейчас называют вызванными потенциаламии ши­роко используют при исследовании мозга человека. В России подобные исследования проводил И. М. Сеченов: ему впервые удалось зарегистрировать биоэлектрические колебания от продолговатого мозга лягушки. Другой наш соотечественник, про­фессор Казанского университета И. Правдич-Неминский изучал биоэлектрические колебания мозга собаки при различных состояниях животного - в покое и при возбуждении. Собственно, это были первые электроэнцефалограммы. Однако мировое признание получили исследования, проведенные в начале ХХ века шведским исследователем Г. Бергером. Используя уже значительно более со­вершенные приборы, он зарегистрировал биоэлектрические по­тенциалы головного мозга человека, которые теперь называют электроэнцефалограммой. В этих исследованиях впервые был зарегист­рирован основной ритм биотоков мозга человека - синусоидальные колебания с частотой 8-12 в секунду, который получил название альфа ритма.

Современные методы клинической и экспериментальной элек­троэнцефалографии сделали значительный шаг вперед благодаря применению компьютеров. Обычно на поверхность скальпа при клиническом обследовании больного накладывают несколько де­сятков чашечковых электродов. Далее эти электроды соединяют с многоканальным усилителем. Современные усилители очень чув­ствительны и позволяют записывать электрические колебания от мозга амплитудой всего в несколько микровольт (1 мкВ = 1/1000000 В). Далее достаточно мощный компьютер обрабатывает ЭЭГ по каж­дому каналу. Психофизиолога или врача, в зависимости от того, исследуется мозг здорового человека или больного, интересуют многие характеристики ЭЭГ, которые отражают те или иные сто­роны деятельности мозга, например ритмы ЭЭГ (альфа, бета, тета и др.), характеризующие уровень активности мозга. В качестве примера можно привести применение этого метода в анестезиологии.

Тема 3. Общий план строения нервной системы человека

Анатомия нервной системы посвящена изучению ее строения. Нервная система - это часть живой системы, которая специализируется на передаче информации и обеспечивает интеграцию ответа на воздействие окружающей среды. В состав нервной системы входят миллиарды нервных и глиальных клеток. Нервную систему обычно делят на центральную и периферическую. К центральной нервной системе (ЦНС) относят те отделы, которые заключены в полости черепа и позвоночном канале, а к периферической – нервные узлы и волокна, соединяющие центральную нервную систему с органами чувств, мышцами тела и железами. В свою очередь ЦНС принято делить на головной мозг, который находится в черепе и спинной мозг, заключенный в позвоночнике. Нервную систему разделяют также на соматическую, которая регулирует деятельность мышц (кроме внутренних органов), и вегетативную. Вегетативная (или автономная) нервная система контролирует согласованность работы сердечно-сосудистой, пищеварительной, выделительной систем, желез внешней и внутренней секреции.

Головной и спинной мозг состоятиз серого и белого вещества. Серое вещество образуется скоплениями нервных клеток. Отдельные ограниченные скопления серого вещества носят название ядер. Белое вещество составляют нервные волокна — отростки нейронов, покрытые миелиновой оболочкой. Нервные волокна в головном и спинном мозге образуют проводящие пути, или тракты.