Тема 2. Методы исследования мозга.

Современная анатомия располагает большим набором различных методов исследования строения нервной системы. Выбор метода зависит от задачи исследования.

Старейшим, но не потерявшим своего значения, является метод препарирования, рассечения, давший название науке название (anatome — рассекаю), он широко применяется при изучении внешнего строения и топографии образований ЦНС в учебном процессе. Не утратил своего значения и метод вивисекции (вскрытие животных).

Анатомия изучает мозг не только на макро-, но и на микроскопическом уровне. Объекты, видимые при увеличении до 20—30 раз, могут быть описаны после их микроскопического препарирования (приготовления срезов). Этот метод может дополняться избирательной окраской изучаемых структур (нервов, глии). Потребность в специальных красителях возникла у исследователей, положивших начало применению микроскопической техники к изучению тканей растений и животных. Уже Левенгук в 1696 году использовал красители в некоторых из своих многообразных наблюдений. Однако широкое применение в гистологии получили красители только в работах Пуркинье (1838 – 1848 годы), его учеников и последователей, которые выявляли индиго и рядом других красящих веществ микроструктуры разнообразных клеток животных. В дальнейшем при развитии гистологической техники было предложено много красителей (метиленовый синий, тионин и др.), и основные успехи гистологии были связаны с изучением фиксированных окрашенных препаратов. Именно этот метод позволил детально изучать микроструктурную организацию мозговой ткани. Особое место занимают люминесцентные красители - производные акридина. Проникая в клетку, эти красители придают специфическую люминесценцию структурам, содержащим нуклеиновые кислоты. Широкое распространение получил метод хромсеребряной импрегнации нервной ткани, предложенный Гольджи. Он позволяет выделить нервную клетку со всеми отростками.

С развитием электронной микроскопии открылись возможности для выявления клеточной ультраструктуры и даже отдельных молекул.. Интересен метод сканирующей электронной микроскопии, дающий как бы объемное изображение объекта исследования как при малых, так и при больших увеличениях. Чуть больше десятка лет назад в исследованиях мозга стали применяться лазерные сканирующие конфокальные микроскопы, которые позволяют видеть не только в деталях структуру клеток, но и происходящие в них процессы, например, изменения концентрации ионов кальция, играющих в нервной ткани принципиальную роль.

Все упомянутые методы применимы при работе с трупом, которая остается в анатомии ведущим направлением или на переживающих препаратах. В то же время появляются методы, в равной мере применимые и для исследования трупа и для исследования живого человека. Это рентгенография (применение рентгеновских лучей) и томография. Современные методы томографии позволяют увидеть строение головного мозга человека прижизненно, что существенно облегчило процедуру исследования этого органа и понимания процессов, происходящих в нем.

Томография (томе — срез, греч.) основана на получении отображения срезов мозга с помощью специальных техник. Идея этого метода была предложена Дж. Родоном в 1927 году, который показал, что структуру объекта можно восстановить по совокупности его проекций, а сам объект может быть описан множеством своих проекций. Первый компьютерный томограф был создан в 1973 г. Авторы - А. Кормак и Г. Хаунсфилд — удостоены за его создание Нобелевской премии в области медицины и физиологии в 1979 г. Через год после этого начал работу первый томограф, в котором для построения изображения использовалось явление ядерно-магнитного резонанса. В конце 80-х годов появился позитронно-эмиссионный томограф. Эти методы позволяют видеть на экране изображение мозга, измерять объем его структур, определять число различных рецепторов и видеть, как возникают вспышки активности в разных областях. Методы помимо научных исследований нашли широкое применение в медицине для диагностики различных заболеваний.

Компьютерная томография - это современный метод, позволяющий визуализировать особенности строения мозга человека с помощью компьютера и рентгеновской установки. В установке, предназначенной для компьютерной томографии, источник рентгеновских лучей вращается в одной плоскости вокруг головы, а рентгеновские детекторы постоянно регистрируют интенсивность проходящего сквозь голову излучения. Компьютерные программы преобразуют полученные данные в рисунки срезов мозга различной глубины. Толщина подобных срезов может не превышать 5 мм. Для улучшения качества изображения перед исследованием пациенту вводят контрастное вещество. Особенно эффективна компьютерная томография для исследования повреждений мозга, например, вследствие инсульта, рассеянного склероза, опухолей.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) позволяет оценить метаболическую активность в различных участках мозга. Испытуемый проглатывает радиоактивное соединение, позволяющее проследить изменения кровотока в том или ином отделе мозга, что косвенно указывает на уровень метаболической активности в нем. Таким радиоактивным соединением может быть 2-дезоксиглюкоза, имеющая одну из меток — радиоактивные изотопы углерода (С11), фтора (F18). кислорода (015). азота (N13). Радиоактивные изотопы излучают позитроны, которые, встречая в мозге электроны, уничтожаются (аннигилируют), излучая 2 гамма-луча, направляющиеся в противоположные стороны. В специальной камере монтируются детекторы гамма-лучей, собранные в кольца. В камеру помешается голова испытуемого, радиоактивные молекулы 2-дезоксиглюкозы фиксируются. Полученные данные обрабатываются компьютером, и на основе результатов воссоздается картина метаболически активных участков мозга.

При исследованиях 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 этот сигнал обрабатывается с помощью 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.

Методы исследования головного мозга человека конечно далеко не исчерпываются описанными выше и постоянно совершенствуются.