Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Магнитно-резонансная томография в XIX веке?

В материалах рубрики использованы сообщения следующих журналов: «Economist» и «New Scientist» (Великобритания), «Hörzu-Wis-sen» и «Psychologie Heute» (Германия), «Discover», «The Futurist», «Science News», «Smithsonian» и «Weatherwise» (США), «Ça m’interesse» и «La Recherche» (Франция).

Магнитно-резонансный метод исследования мозга и других органов — достижение последних десятилетий. В нём используется тот факт, что ядро водорода — протон — определённым образом реагирует на магнитное поле в комбинации с электромагнитными колебаниями частотой несколько мегагерц. Именно такому сочетанию воздействий подвергаются изучаемые объекты в магнитно-резонансном томографе. Вызванная реакция протонов, их ответное излучение, измеряется и наглядно отображается компьютером на экране томографа. А поскольку водород не только входит в состав многих биологических молекул, но и присутствует в молекуле воды, без которой не обходится ничто живое, метод позволяет видеть подробности строения даже самых сложных биологических структур. И что важно в случае исследования мозга, поскольку кровь состоит в основном из воды, на мониторе томографа можно видеть, в какие части мозга кровь приливает при решении различных задач.

В XIX веке такой техники, конечно, не было и о протонах никто не имел никакого представления. Но похожие исследования о влиянии деятельности мозга на приток в него крови были проведены уже в 1880-х годах.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Итальянский врач и физиолог Анджело Моссо однажды осматривал пациента с незажившим проломом черепа. Он обратил внимание на то, что мозг, видимый в отверстии черепа, пульсировал в такт с ударами сердца. Моссо обклеил отверстие резиновой плёнкой, образовав герметичную камеру, и провёл от неё резиновую трубочку к мембранному манометру, стрелка которого, колеблясь, вычерчивала кривую на закопчённом вращающемся барабане. Когда пациенту давали задачку по устному счёту, пульсация мозга усиливалась, её амплитуда увеличивалась.

Такие дефекты черепной кости редки, поэтому Моссо нашёл другой способ изучать кровоснабжение мозга. Он вырос в семье столяра и с детства усвоил многие навыки ремесленника. Моссо самостоятельно спроектировал и построил в 1882 году устройство, напоминавшее детские качели. На широкую доску, уравновешенную на центральной опоре, укладывали подопытного субъекта таким образом, чтобы доска оставалась в равновесии. Затем ему предлагали выполнять сложные расчёты, кровь приливала к голове, доска наклонялась в сторону головы, и прикреплённая к ней стрелка делала отметку на закопчённом барабане самописца. Вес мозга изменялся за счёт перетекания крови и в тех случаях, когда испытуемого пугали внезапным громким звуком. Лежащему на «мозговых весах» давали читать газету, роман или философский трактат. Как и следовало ожидать, голова тяжелела больше всего от философии. Не менее сильно действовало письмо от рассерженного кредитора, требующего вернуть долг. Исследователь пытался изучить также зависимость изменений кровоснабжения мозга от возраста, пола и степени образованности субъекта, подбирая для опытов разных людей.

В 2013 году английские неврологи Дэвид Филд и Лора Инман, используя сохранившиеся рисунки и записи Моссо, воспроизвели его прибор. Оказалось, что его очень трудно уравновесить: доска постоянно отклоняется под влиянием дыхательных движений грудной клетки и ударов сердца. Но поскольку в наше время существуют компьютеры, а запись идёт не на слое копоти, а на экране монитора, последователи Моссо просто написали небольшую компьютерную программу, которая вычитала колебания, связанные с дыханием и сердцебиением. А как вышел из положения сам изобретатель прибора? Он параллельно с колебаниями весов записывал на тот же барабан пульс и дыхание и, сравнивая кривые, сам выполнял в голове то вычитание, которое у англичан делает компьютер. На своей копии «мозговых весов» современные учёные измерили, что вес головы, как правило, меняется при разных состояниях мозга примерно на грамм.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «О чем пишут научно- популярные журналы мира»

Детальное описание иллюстрации

Схема устройства, смонтированного Анджело Моссо. Для достижения точного баланса и демпфирования случайных колебаний использовался передвижной груз, подвешенный под доской. Кроме того, для уравновешивания весов переставляли отдельную гирьку (на рисунке она стоит около колена подопытного субъекта). Чтобы видеть колебания весов, связанные только с перемещением крови, одновременно записывались дыхательные движения и пульс (пневматические датчики, от которых идут резиновые трубочки к самописцу, видны на груди и пальце ноги). Рисунок Angelo Mosso, 1892.