Для того, чтобы увидеть активность мозга живого человека, нейробиологи пользуются тремя основными методами: электроэнцефалографией, фМРТ и ПЭТ. Все активнее к ним присоединяется магнитоэнцефалография.
Каждый их этих методов имеет достоинства и недостатки, но исследователям удалось усовершенствовать один из них. Об этом они рассказали на страницах журнала Science Advances.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) хороша, но дает радиационную нагрузку, требует короткоживущих радиофармпрепаратов и очень дорога. Элетроэнцефалография (ЭЭГ) дешева, но дает очень приблизительную картину. Поэтому для исследований чаще всего используют функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), которая дает прекрасное разрешение активности мозга в пространстве (до 1 кубического миллиметра), используя тот факт, что активные участки мозга более активно снабжаются кислородом, и меняется соотношение между гемоглобином, насыщенным кислородом, и уже «использованным». Главный же недостаток фМРТ – плохое временное разрешение (не говоря уже о нескольких секундах задержки). Поэтому короткие вспышки активности мозга в магнито-резонансном томографе зарегистрировать невозможно.
Исследователи из США, Германии, Франции, Швейцарии и Норвегии предложили использовать иной подход в магнитно-резонансной томографии для того, чтобы узнать, какие области мозга активны в данный момент. Этот метод основан на открытом в 1980 году явлении «разбухания» нейрона во время прохождения потенциала действия (статья была опубликована в журнале Science). Таким образом, во время прохождения нервного имульса меняется сама плотность нервной ткани. Авторы статьи в своем эксперименте использовали метод магнитно-резонансной эластографии (МРЭ), которая давно используется для диагностики опухолей, отличающихся плотностью. Новый метод получил название фМРЭ – функциональная МРЭ.
Для того, чтобы исследовать возможности метода, ученые под руководством Сэмюэла Патца (Samuel Patz) из Гарвардской медицинской школы использовали мышей и специальный томограф для животных. Дальше анестезированных мышек кололи в лапки с частотой в 0,1 герца (один укол в 10 секунд, SLOW). МРЭ фиксировал небольшое изменение плотности в участках коры мозга, прилегающих к моторной коре (около 10%). Затем нейробиологи перешли к одному уколу в секунду (FAST) – результат был тот же. А на частоте в 10 Герц (ultra-FAST, что соответствует 10 уколам в секунду) «заговорил» и таламус. Параллельно проводились измерения и фМРТ, чтобы установить разницу в чувствительности. Как и ожидалось, фМРТ многого «не заметила».
Авторы не дают объяснения эффекту, но собираются в ближайшее время перейти к экспериментам с людьми. Если все будет хорошо, чувствительность сравнительно простых исследований активности мозга человека возрастет сразу на порядки.
Текст: Алексей Паевский