4. Электроэнцефалограмма, магнитоэнцефалограмма и термоэнцефалограмма: способы регистрации, обработка и представление данных, сравнительный анализ возможностей в исследовании механизмов мозга.

ЭЭГ – смотри вышею вопрос2.

МЭГ – регистрация магнитных полей неконтактным способом, с помощью высокочувствительных к электромагнитным полям датчиков. МЭГ связана с источниками тока, имеющими место в корковых областях, образующих борозды, а не извилины (там ЭЭГ). При помощи МЭГ можно регистрировать основные ритмы ЭЭГ и ВП. Запись осуществляется с помощью сверхпроводящих квантовых интерференционных датчиков ;) в специальной камере, изолирующей магнитные поля мозга от более сильных полей.

Для регистрации электромагнитных полей использовались магнитные катушки с большим числом витков, затем Джозефсон как это сказать то! Изобрел сквиды! – сверхпроводниковые квантомеханические интерференционные датчики. Два сверхпроводника – между ними – диэлектрик. Ток возникает в этой системе только в магнитном поле. А терь использует МОН - магнетометры с оптической накачкой. Оптические – дешевле – пары щелочного металла.

Преимущества:

-много датчиков → пространственная картина распределения электромагнитных полей

-бесконтактная запись → различные составляющие магнитных полей, регистрируемые со скальпа, не претерпевают таких искажений, как при записи ЭЭГ.;;;нет искажений от кожи и костей черепа.

-Только источники, расположенные параллельно черпу и не требую индефферентного элеткрода (мочка уха).

Есть проблема увеличения соотношения сигнал-шум, как и в ЭЭГ. Необходимо усреднение ответов.

Термоэнцефалоскопия. Этим методом измеряют локальный метаболизм мозга и кровоток по теплопродукции. Мозг излучает теплолучи в инфракрасном диапазоне. Водяные пары воздуха задерживают значительную часть этого излучения, но есть частоты (3-5 и 8-14 мкм), в которых тепловые лучи распространяются на большие расстояния, и их можно регистрировать. Инфракрасное излучение мозга улавливается на расстоянии от нескольких см до метра термовизором с автоматической системой сканирования. Сигналы попадают на точечные датчики. Каждая термокарта содержит 10-16 тысяч дискретных точек. Процедура измерений в одной точке длится 2,4 мкс. В работающем мозге температура отдельных участков непрерывно меняется. Построение карты дает временной срез метаболической активности мозга.

Процедура вычитания карты активности мозга, тполученной во время выполнения менее сложной когнитивной операции из карты активности соотвествующей более сложной психической функции.

5. Методы неинвазивного изучения мозга. Рентгеноструктурная томография и метод магнитно-резонансной томографии (ядерно-магнитного резонанса): физическая сущность методов, разрешающая способность, типы получаемых данных.

Ядерно-Магнитно-Резонансная томография (ЯМР) основана на определении в мозговом веществе распределения плотности ядер водорода и на регистрации некоторых их характеристик при помощи мощных электромагнитов, расположенных вокруг тела человека. Данные ЯМР-томографии дают информацию об изучаемых головного мозга как анатомического, так и физико-химического характера.

Преимущества:

-нет ионизирующего излучения;

-возможно многоплоскостное исследование;

-большая разрешающая способность.

6. Методы неинвазивного изучения мозга. Метод позитронно-эмиссионой томографии (ПЭТ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ): физическая сущность методов, разрешающая способность, типы получаемых данных.

Томография – получение срезов мозга искусственным путем. Для построения срезов используется просвечивание, например рентгеновскими лучами.

Общий принцип томографии был сформулирован Дж. Родоном. Операции, которые выполняются при томографии называются прямым и обратным преобразованием. Прямое – описание мозга и мозговых процессов в форме срезов. Восстановление модели мозга и его работы по срезам – обратное преобразование.

Томография: структурная (рентгеновская) и функциональная (ПЭТ и фМРТ).

Позитронно-Эмисионная Томография (ПЭТ) основана на выявлении распределения в мозге различных химических веществ, которые участвуют в метаболизме мозга. Для этого используют короткоживущие радиоизотопы C11, O15, N13, F18. замещение соответствующего элемента на такой изотоп не влияет на химические свойства вещества, но позволяет проследить его движение. Меченое вещество вводится в вену или инголяционно.

Перечисленные изотопы – позитронноизлучающие. Явление позитронной эмиссии – исход из ядра позитронов, в которой нарушен баланс между позитроном и электроном. Позитрон при взаимодейсчтвии с электроном – процесс аннигиляции (воссоединенияы). При этом выделяется два гамма-кванта, которые разлетаются в противоположные направления под углом 180 градусов.

ПЭТ –камеры – детекторы гамма-излучения собранные в кольца – 8-16 штук. голова человека внутри колец. Затем – трехмерное изображение плотности аннигиляции.

фМРТ. Это использование пармагнитных совйств тех агентов, которые можно ввести в организм. Они не обладают магнитными свойсвтами, но приобретают их, поппав в магнитное поле. Парамагнитные субстанции гемоглобина. ФМРТ измеряет соотношение дезоксигемоглобина (он парамагнитен) к гемоглобину. При активации организма усиливается мозговой кровоток. Происходит снижение количества дензоксигемоглобина. Получение карт локальной активации (т.к. дезоксигемоглобин неравномерно распредлен по мозгу). ФМРТ вытесняет ПЭТ т.к. для него не нужны изотопы.