Техника - молодёжи 1989-12, страница 9

Принцип действия прибора, получившего название СКВИД-магнитометра (по первым буквам английских слов — «сверхпроводящий прибор квантовой интерференции»), заключался вкратце в том, что в отсутствие магнитного поля через его датчик протекал небольшой ток. Стоило появиться даже небольшому магнитному полю, как резко увеличивалось сопротивление датчика, что, в свою очередь, уменьшало ток. Чтобы повысить его до первоначального значения, приходилось увеличить напряжение на клеммах прибора. Измеряемое с беспрецедентной точностью, оно-то и служило мерой напряженности поля. Но и оказавшись в экранированной камере, СКВИД, даже при невероятной его чувствительности, не мог уловить все вариации поля мозга. Пришлось прибегнуть к приему, популярному среди криминалистов. Чтобы проявить слабые детали на фотоснимке, его многократно перефотографируют, набирая, так сказать, сначала статистику, а затем используют метод усреднения для выделения полезного сигнала. Впрочем, сегодня изменения магнитного поля мозга можно наблюдать в реальном времени, не прибегая ни к какому усреднению.

В качестве первоочередного объекта для экспериментов со СКВИДом выбрали тяжелое и весьма, увы. распространенное заболевание мозга — эпилепсию. Дело в том, что при «электронном шторме» — так физики назвали магнитные поля больного мозга на экране генерируются гигантские всплески напряженности - «фокусы».

Как известно, нейроны связаны между собой в разветвленные сети. Их нормальная деятельность обеспечивается т-ак называемыми передатчиками ней-росигналов — особыми веществами, нескольких молекул которого достаточно, чтобы активизировать («включить») или блокировать («выключить») отдельные нейроны. Представьте, что блокирующий эффект ослаблен. Неконтролируемая вспышка в нервных клетках, их несвоевременное «включение» может привести к возникновению своего рода синхронизированного электрического «разряда», распространяющегося по остальным зонам мозга. В зависимости от того, где именно случается этот патологический разряд, пациент вдруг замирает с остекленевшим взглядом или начинает биться в эпилептическом припадке.

Большинство эпилептиков лечат, и довольно успешно, лекарственными препаратами. Но в ряде случаев больные не получают облегчения... Остается лишь хирургическое вмешательство. Но нужно точно определить «операбельную» зону. Как?..

К вживлению электродов нейрохирурги прибегают в исключительных случаях, когда ничего иного не остается. Чаще же довольствуются снятием электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Увы. ценность этого метода, суть которого, напомним, в том, что на голову на

кладываются электроды, с помощью которых измеряют потенциалы, создаваемые биотоками мозга, сравнительно невелика. Проходя через ткани черепа и кожи, сигналы искажаются, поэтому они могут лишь косвенно характеризовать процессы, происходящие в мозговых клетках. ЭЭГ в чем-то подобна снимку, сделанному фотоаппаратом со сбитым фокусом. Дело в том, что электрические токи, всегда отыскивая путь наименьшего сопротивления, перетекают через спинномозговую жидкость, заполняющую полости мозга и электрические свойства которой такие же, как у соленой воды.

Чтобы как-то восстановить важные детали смазанного изображения, медики в отдельных случаях вживляют в череп 10—15 электродов, пытаясь при-цельнее отыскать таким образом очаги патологической активности больного мозга. Но это — сложная и болезненная операция...

Другое дело биомагнитные измерения, поставляющие информацию из активной зоны мозга, непосредственно от токов, протекающих внутри клетки. Магнитные поля не знают преград, они не искажаются ни костями черепа, ни кожей. Они наиболее информативны Казалось бы, логичен следующий шаг — сопоставить МЭГ и ЭЭГ и попытаться из этого извлечь дополнительную информацию. Но — удивительное дело — ни современные биомагнетизеры, ни нейрохирурги этого, похоже, пока не делали...

Успехи в изучении аномальных мозговых явлений стимулировали исследование более сложных, фундаментальных проблем. Например, специалисты по биомагнетизму в одной из калифорнийских клиник стали составлять атлас коры головного мозга. Ведь если понять, как функционирует здоровый мозг, то, имея некоторые стандартные модели, можно диагностировать заболевания на самой ранней стадии.

Но вот вопрос: как построить подобные модели? Начнем с того, что у большинства людей голова имеет очень сложную, с точки зрения ее геометрического описания, форму. Теоретики, стремясь к предельному упрощению исходных математических уравнений, «подбивали» экспериментаторов отбирать для натурных исследований пациентов, головы которых имели б формы, близкие по возможности к сферическим. Увы, это редко когда удавалось. «Наконец-то в нашем университете нашлась голова, сумевшая навести порядок в биомагнетизме!» — облегченно вздохнули исследователи, когда у одной из выпускниц физфака, избравшей биомагнетизм темой своей работы, оказалась (ко всем ее прочим достоинствам) головка идеальной формы.

Ее привлечение к экспериментам позволило наиболее простые модели сделать и наиболее точными.

К числу малоизученных заболеваний, исследуемых с помощью модели, относилась нарколепсия — внезапные

непродолжительные приступы, которые возникают неодолимо в разной обстановке при некоторых заболеваниях головного мозга. Чтобы выяснить, какие части головного мозга при этом отключаются, исследователи прибегли к МЭГ. Уже получены результаты...

Сегодня нет способа четко диагностировать старческий склероз... Однако с помощью биомагнитных методов исследования ученые пытаются обнаружить изменения в мозге на ранних стадиях его заболевания.

Теперь вернемся к МЭГ, полученной при звуковом зондировании мозга и с описания которой мы начали наш рассказ. Из опытов с животными было известно, что в зависимости от высоты звука в больших полушариях мозга возникали разного уровня электромагнитные сигналы. Архитектура человеческого мозга до сих пор была известна гораздо хуже. Лишь недавно установлено, что от силы и частоты воспринимаемых человеком звуковых сигналов — они обрабатываются в той зоне коры головного мозга, что носит название извилин Гешиса,— зависит местонахождение источников биомагнитного излучения (дипельных потоков). Выходит, чем выше звуковой тон, тем глубже в больших полушариях возникает магнитный диполь.

Изучив выводы Коуэна и других предшественников, американский физик С. Уильямсон из Нью-Йоркского уни

Магнитоэнцефалография позволяет выявить причины эпилепсии, нарколепсии и других заболеваний.