Магнитоэнцефалография

Значительные успехи в локализации источников активности мозга, достигнутые в последние десятилетия, связаны с развитием магнитоэнцефалографии.

Первые электромагнитные поля (ЭМП) нервной системы были зарегистрированы у лягушки. Они были записаны с расстояния 12 мм при возбуждении седалищного нерва. Биологические поля мозга и различных органов очень малы. Магнитное поле человеческого сердца составляет около 1 миллионной доли земного магнитного поля, а человеческого тела - в 100 раз слабее. Магнитное поле сердца человека впервые было записано в 1963 г. Первые же измерения ЭМП мозга человека были сделаны Д.Коеном из Массачусетского технологического института в 1968 г. Магнитным методом он зарегистрировал спонтанный альфа-ритм у здоровых испытуемых и изменение активности мозга у эпилептиков. Первые вызванные потенциалы с помощью магнитометров были получены несколько лет спустя.

Сначала для регистрации ЭМП были использованы индукционные катушки с большим количеством витков. С увеличением их числа чувствительность системы возрастает. Число витков в первых таких катушках достигало миллиона. Однако чувствительность их оставалась не высокой и они не регистрировали постоянное ЭМП.

Создание новых магнитометров связано с открытием Б.Джозефсона, за которое он получил Нобелевскую премию. Работая в области криогенной технологии со сверхпроводящими материалами, он обнаружил, что между двумя сверхпроводниками, разделенными диэлектриком, возникает ток, если они находятся вблизи ЭМП. Эта система реагировала на переменные и постоянные ЭМП. На основе открытия Б.Джозефсона были созданы СКВИДы - сверхпроводниковые квантомеханические интерференционные датчики. Магнитометры, работающие на базе СКВИДа, очень дороги, их необходимо регулярно заполнять жидким гелием в качестве диэлектрика.

Дальнейшее совершенствование магнитометров связано с разработкой квантовых магнитометров с оптической накачкой (МОН). Созданы МОНы, в которых вместо жидкого гелия используются пары щелочного металла цезия. Это более дешевые системы, не требующие криогенной техники. В них световой сигнал поступает по световодам от общего источника и достигает фотодетекторов. Колебания ЭМП мозга человека модулируют сигнал на фотодетекторах. По его колебаниям судят об электромагнитных волнах мозга. Каждый магнитометр имеет множество датчиков, что позволяет получать пространственную картину распределения ЭМП. Современные магнитометры (СКВИДы и др.) обладают высокой временной и пространственной разрешающей способностью (до 1 мм и 1 мс).

Магнитоэнцефалограмма (МЭГ) по сравнению с ЭЭГ обладает рядом преимуществ. Прежде всего, это связано с бесконтактным методом регистрации. МЭГ не испытывает также искажений от кожи, подкожной жировой клетчатки, костей черепа, твердой мозговой оболочки, крови и др., так как магнитная проницаемость для воздуха и для тканей примерно одинакова. В МЭГ отражаются только источники активности, которые расположены тангенциально (параллельно черепу), так как МЭГ не реагирует на радиально ориентированные источники, т.е. расположенные перпендикулярно поверхности. Благодаря этим свойствам МЭГ позволяет определять локализацию только корковых диполей, тогда как в ЭЭГ суммируются сигналы от всех источников независимо от их ориентации, что затрудняет их разделение. МЭГ не требует индифферентного электрода и снимает проблему выбора места для реально неактивного отведения.

К недостаткам МЭГ, так же как и ЭЭГ, относится проблема увеличения соотношения "сигнал-шум", поэтому усреднение ответов также необходимо.

Из-за различной чувствительности ЭЭГ и МЭГ к источникам активности особенно полезно комбинированное их использование.

Томография. Идея данного метода была предложена Дж.Родоном в 1927 году.

Томография – метод визуализации структур мозга, основанный на получении срезов мозга с помощью специальных техник.

Компьютерная томография. Первый компьютерный томограф был создан в 1973 году А.Кормаком и Г.Хаунсфилдом, удостоенных за его создание Нобелевской премии.

Компьютерная томография – метод визуализации особенностей строения мозга человека с помощью компьютера и рентгеновской установки.

В установке, предназначенной для компьютерной томографии, источник рентгеновских лучей вращается в одной плоскости вокруг головы испытуемого, а рентгеновские детекторы постоянно регистрируют интенсивность проходящего сквозь голову излучения. Компьютерные программы преобразуют полученные данные в рисунки срезов головного мозга различной глубины. Толщина подобных срезов может не превышать 5 мм. Для улучшения качества изображения испытуемому вводят контрастное вещество, например, верографин (препарат, содержащий йод).

Преимуществом данного метода является то, что полученная информация может храниться на магнитных носителях, что позволяет пересылать ее по каналам компьютерной сети на любые расстояния для консультации специалистов. Недостатком метода является малая четкость и контрастность изображений головного мозга.