Технологии визуализации мозга

Тесты визуализации мозга, такие как ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография) и МРТ (магнитно-резонансная томография), незаменимы для исследователей, изучающих мозг. Эти технологии позволяют исследователям заглянуть внутрь мозга, чтобы увидеть последствия травм, болезней и даже наркотиков и других химических веществ. Они также могут помочь исследователям узнать, как работает нормально функционирующий мозг, показав, какие области мозга активны при выполнении определенных задач, и какие различия существуют у разных людей.

Перед началом ПЭТ-сканирования пациенту вводят безопасную дозу радиоактивного индикаторного соединения. Для измерения мозговой активности врачи и ученые используют ФДГ (фтордезоксиглюкозу), представляющую собой модифицированную молекулу глюкозы.
Глюкоза — это разновидность сахара, основной источник энергии для клеток мозга. Введенный или вдыхаемый ФДГ попадет в кровоток, откуда он может попасть в мозг. Если конкретная область мозга более активна, там потребуется больше глюкозы или энергии. Когда используется больше глюкозы, поглощается больше радиоактивного материала.

ПЭТ-сканер измеряет энергию, излучаемую при столкновении позитронов (положительно заряженных частиц) радиоактивного материала с электронами (отрицательно заряженными частицами) в мозгу человека. Сканирование обычно занимает от 30 минут до двух часов.
Компьютер превращает измерения энергии в многоцветные двух- или трехмерные изображения. В результате получилась красочная картина, показывающая, какие части мозга были наиболее активны в зависимости от количества используемой там глюкозы.

Чтобы создать цветное изображение ПЭТ, компьютер отображает каждое измерение в виде серии крошечных точек. Цвет каждой точки показывает интенсивность энергетического сигнала. Красный цвет указывает на самую высокую интенсивность — другими словами, на область наибольшей мозговой активности.

Еще одним методом измерения активности мозга является функциональная МРТ. МРТ выявляет изменения кровотока без использования радиоактивного индикатора.
Когда определенный участок мозга более активен, кровь приливает к этому участку. Эта кровь приносит кислород трудолюбивым клеткам мозга. Отслеживая изменения в кровотоке, функциональная МРТ может обнаруживать активность в мозге по мере ее возникновения.
Аппарат МРТ очень похож на ПЭТ-сканер, но с добавлением гигантского магнита. Некоторые атомы (например, водород, основной компонент воды) испускают волну энергии, когда окружены магнитным полем.
В магнитном поле аппарата МРТ молекулы водорода в воде в крови выделяют импульсы энергии.
Количество высвобождаемой энергии отражает кровоток и, следовательно, активность мозга. Датчик улавливает эту энергию, а компьютер превращает ее в изображение.

МРТ также отличается от ПЭТ тем, что энергия высвобождается в виде радиоволн, а не гамма-лучей. (ПЭТ-сканер обнаруживает гамма-лучи, возникающие при столкновении позитронов радиоактивного индикатора с электронами в мозгу.)
Энергия проходит через атмосферу в виде волн, которые могут быть обнаружены датчиком. Чем короче длина волны, тем больше энергия. Например, гамма-лучи (обнаруженные с помощью ПЭТ) содержат гораздо больше энергии, чем радиоволны (обнаруженные с помощью МРТ). В то время как небольшие кратковременные дозы высокоэнергетического излучения считаются относительно безопасными, частое или длительное воздействие повреждает ДНК.