Мультиспиральные сканеры позволяют одновременно получать 4 изображения («среза») со скоростью до 120 оборотов в минуту. Томограмма получается за несколько секунд.

Методы двух - и однофотонной томографии (ПЭТ и ОФЭКТ): физическая сущность методов, разрешающая способность, типы получаемых данных, ограничения на использование методического и методологического характера.

Позитронно-Эмисионная Томография (ПЭТ) основана на выявлении распределения в мозге различных химических веществ, которые участвуют в метаболизме мозга.

 

Сигналы ПЭТ отражают нейронную активность, связанную с реализацией функций мозга (включая психические процессы и состояния) следующим образом:

1. Задача/стимул вызывают специфические изменения в активности нейронов.

2. Изменения активности нейронов сопровождаются локальными изменениями в метаболизме.

3. Локальные изменения в метаболизме – через РФП(радифармпрепараты) - отражаются в сигналах ПЭТ.

 

Явление позитронной эмиссии – исход из ядра позитронов (позитрон противоположен электрону), в которой нарушен баланс между позитроном и электроном.

 

Эмиссионные изображения показывают распределение радиомаркера внутри тела

 

В вену или ингаляционно вводятся радифармпрепараты(радиотрейсеры) = биологически активные молекулы, меченные короткоживущими (10-110 мин.) изотопами с позитронным типом распада (кислород ¹⁵О, ¹⁸F, ¹¹С, ¹³N) (замещение соответствующего элемента на такой изотоп не влияет на химические свойства вещества, но позволяет проследить его движение)

В мозге радиоактивные изотопы излучают позитроны, каждый из которых, пройдя че­рез ткань мозга примерно на 3 мм от локализации изотопа, сталкивается с элек­троном. Столкновение между этими частицами приводит к уничтожению частиц (аннигиляция) и появлению пары гамма-квантов, которые разлетаются от места столкновения в раз­ные стороны теоретически под углом в 180° друг к другу. Голова субъекта помещена в специальную ПЭТ-камеру, в которую в виде круга вмонтированы кристалличе­ские детекторы протонов. Подобное расположение детекторов позволяет фикси­ровать момент одновременного попадания двух «разлетевшихся» от места столк­новения протонов двумя детекторами, отстоящими друг от друга под углом в 180°.

Наиболее часто применяют лиганд F18 — дезоксиглюкозу (ФДГ). ФДГ явля­ется аналогом глюкозы. Области мозга с разной метаболической активностью по­глощают ФДГ соответственно с разной интенсивностью, но не утилизируют ее. Концентрация изотопа F18 в нейронах разных областей увеличивается неравно­мерно, следовательно, и потоки «разлетающихся» протонов на одни детекторы попадают чаще, чем на другие. Информация от детекторов поступает на компью­тер, который создает плоское изображение (срез) мозга на регистрируемом уров­не.

 

Информацию об метаболической активности накладывают на усредненную модель мозга. Можно совмещать с данными КТ.

 

ОФЭКТ – однофотонная эмиссионная компьютерная томография

В ОФЭКТ применяются радиофармпрепараты, меченные радиоизотопами, ядра которых при каждом акте радиоактивного распада испускают только один гамма-квант (фотон)

Радионуклиды (технеций, таллий). Иодид натрия (сцинтилл.) с примесью таллия (активатор )

Исследование проводится в сцинциляционной гамма-камере

Сцинтилляторы — вещества, обладающие способностью излучать свет при поглощении ионизирующего излучения (гамма-квантов, электронов, и т. д.). Как правило, излучаемое количество фотонов для данного типа излучения приближённо пропорционально поглощённой энергии, что позволяет получать энергетические спектры излучения.

 

 

Плюсы: даёт отображение процессов в клетках организма на уровне обмена веществ; период полураспада радиоизотопов мал, лучевое облучение чрезвычайно мало и не затрагивает нормальные процессы тела. Это позволяет при необходимости проводить повторные исследования.

 

Минусы: Очень дорогой метод. Изотопы мало живут (О15 излучает 10-15 минут)

 

Разрешающая способность: Толщина среза, а также минимальная величина элементарной точки изображения (пиксела) зависят от геометрических размеров и плотности упаковки детекторов ПЭТ-камеры (несколько тысяч).

Максимальное пространственное разрешение достигается при использовании изотопа фтора - F¹⁸

Временной шаг 5 сек.

13. Методы структурной (сМРТ) и функциональной (фМРТ: ‘BOLD’) магнитно-резонансной томографии (ядерно-магнитного резонанса): физическая сущность методов, временная и пространственная разрешающая способность, типы получаемых данных, ограничения на использование методического и методологического характера.

Структурная – получ карт стр-р мозга на основе контраста бел и серого вещ-ва.

Функциональная – основано на методе введения агентов, кот не обл-т сами по себе магн-ми св-ми и приобр-т их лишь попав в МП.

Магнитно-резонансная томография (ядерно-магнитная резон-я томография, МРТ, ЯМРТ, NMR, MRI) — нерентгенологический метод ис-я внут-х органов и тканей человека. Здесь не исп-ся Х-лучи, что делает данный метод безопасным для большинства людей. П.Мэнсфилд И П.Лотербур -НП по физиологии и медицине в 2003 г. «За изобретение метода магнитно-резонансной томографии».

Функц мрт (ФМРТ) – исп-т парамагнитные субстанции гемоглобина (отдавшие кислород). Измеряет соотн гемоглобина и дезоксигемоглобина. При активации организма возрастает метаболическая ак-ть мозга. Это связано с увел V и v мозг кровотока. Дополнительный приток кислорода к участку мозга приводит к сниж концентрации парамагнитного дезоксигемоглобина. Много локусов активации – неравномерное расп-е дезоксигемоглобина – неоднородность МП. ФМРТ позв-т выявлять участки с активно работающими нейронами (этот метод лучше ПЭТ, т к ему не нужен изотоп и врем разрешение выше (доли секунд)).

Технология МРТ достаточно сложна: исп-ся эф-т резонансного погл-я атомами электро-магнитных волн. Ч-ка помещают в МП, кот создает аппарат. Техника основана на исп-и парамагн-х св-в тех агентов, кот можно ввести в организм и они не обл-т магнитными св-ми, но приобретают их, стоит им попасть в МП. Например, парамагнитные субстанции гемоглобина. ФМРТ измеряет прост-е расп-е гемоглобина, отдавшего свой кислород, а точнее отн-е дезоксигемоглобина к гемоглобину. Когда гемоглобин теряет кислород – он парамагнитен.

ФМРТ выявляет участки мозга с активно работающими нейронными клетками. Молекулы в орг-ме в МП разворачиваются согласно его направлению. После этого радиоволной проводят сканирование. Изменение сост-я молекул фикс-ся на специальной матрице и передается в компьютер, где проводится обработка полученных данных. В отличие от компьютерной томографии МРТ позволяет получить изображение патологического пр-са в разных плоскостях. Магнитно-резонансный томограф по своему внеш виду похож на компьютерный. Ис-е проходит так же, как и компьютерная томография. Стол постепенно продвигается вдоль сканера. МРТ требует больше времени, чем КТ, и обычно занимает не менее 1 часа (диагностика одного раздела позвоночника занимает 20–30 минут).

Метод был назван магнитно-резонансной томографией, а не ядерно-магнитной резонансной томографией (ЯМРТ) из-за негативных ас-й со словом «ядерный» в конце 1970-х годов. МРТ основана на принципах ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), методе спектроскопии, используемом учеными для получения данных о хим-х и физ-х св-х молекул. МРТ получила начало как метод томографического отображения, дающий изображения ЯМР-сигнала из тонких срезов, проходящих через человеческое тело. МРТ развивалась от метода томографического отображения к методу объемного отображения. Метод особенно эф-н для изуч-я динамич-х пр-в (напр, сост-я кровотока и рез-в его нарушения) в органах и тканях.

Преимущества магнитно-резонансной томографии. Список заболеваний, кот м обнар-ть с пом МРТ, внушителен: воспалительные, дистрофические и опухолевые поражения сосудов и сердца, органов гр и брюшной полости, поражение лимфатических узлов, паразитарные процессы и др патологии.1.Хорошее прост-е разрешение (3-4 мм) 2.t разрешение лучше, чем в ПЭТ (сек) 3.Возможно усреднение проб, синхронизированных со стимуляцией 4.Метод неинвазивен (без физического вл-я) 5.Отн-но по сравнению с Пэт безвреден. 6. Лучше визуализирует нек-е стр-ры ГМ и СМ (поэтому чаще исп-ся для диаг-ки повреждений, опухолевых образований НС, где необходимо опр-ть наличие и распространенность опухолевого процесса). +Возможность получать изобр в любой пл-ти (чаще в гориз, сагиттальной и во фронтальной), возм ис-я обширных анатомич-х обл-й и мягких тканей, отсут-е лучевой нагрузки, незав-ть результатов от опыта специалиста, проводящего исследование. «-»1.Выс стоимость (по срав с ЭЭГ) и необх-ть обслуживания прибора) и малая доступность самого прибора, поэтому исп-ся только в случае спорного диагноза. 2.Выс стоимость каж ис-я (по сравнению с ЭЭГ) 3.t разрешение хуже, чем в ЭЭГ и МЭГ 4.Непрямое измер-е нейрональной ак-ти (измер-ся метаболизм) 6.Шум 7. Не стоит подвергать беременных 8. большая продолж-ть ис-я (в р-те изобр часто искажается из-за движений больного) и меньшую четкость изображения по сравнению с КТ, 9. возможны незначительные изменения на ЭКГ и нагревание тканей, 10. ис-е затруднено у больных с клаустрофобией 11. МРТ абсолютно противопоказана при наличии гемостатических клипс в полости черепа (если не известно, из какого материала они изготовлены; наличие титановых клипс не является противопоказанием к МРТ), метал-х глазных имплантатов и инородных тел глазницы, любых др мех-х, эл-х и магн-х имплантатов (в т ч электрокардиостимулятора, имплантированного стимулятора спинного мозга, кохлеарного имплантата).

Разрешающая способность: ПРС («воксель») = 9-16 мм2 х 5-7 мм = 45-112 мм3 ВРС («временное окно суммирования») = 5 с Что в реальности отражает воксель томограммы? Состав усредненного вокселя (55 мм3): 3% - сосуды и 97% - нервная ткань (5.5 х 106 нейронов, 2.2-5.5 х 1010 синапсов, 22 км дендритов и около 220 км аксонов)

Ограничения на исп-е методического и методологического хар-ра:

• фМРТ и ПЭТ – корреляционные методы, и поэтому полученные с их пом данные не явл-ся доказательством необх-ти / достаточности обнаруженных зон мозговой ак-ти для обеспечения исследуемых (ментальных) психических пр-в (гиппокамп активируется в процессе задачи с классическим обусловливанием, но разрушение гиппокампа никак не сказывается на ее реализации)

• Одновременная активация тормозных и возбуждающих входов на нейрон не вызывает R клетки, но – т.к. тратится энергия – вызывает фМРТ-сигналы.

• Растормаживание приводит к увелич Rи при отсутствии изм-й в кровотоке.

• Инт-ть кровотока связана не только с доставкой нейронам глюкозы и кислорода, но и с отправлением др fй, не имеющих отн-я к информац-й ак-ти нейронов

• В сигналах фМРТ отраж-ся как пр-сы возб-я, так и процессы торможения.

• фМРТ обладает заметно < чувствительностью к процессам торможения

Принципиальные ограничения на интерпретацию данных фМРТ и ПЭТ: В когнитивных нейронауках часто исходят из предположения, что ментальные процессы имеют модульную стр-ру, кот м б изучена с пом фМРТ и/или ПЭТ. Если это предположение верно, то возникает проблема «корректной рекурсивной декомпозиции»: большие модули разбиваются на все более мелкие, изучаемые методами фМРТ и/или ПЭТ. Однако, если это предположение неверно, то, даже если архитектура мозга является модульной, мы не в состоянии спроецировать отсутствующие «ментальные модули» на стр-ры ГМ. Это не проблема нейровизуализации, но проблема познавательная. При этом иерархические разложения (декомпозиции), отражающие функц-ю орган-ю мозга, очевидным образом возможны применительно к сенсорным и моторным системам (доказано экспериментально).

 

 

МРТ=ЯМР. Лаутербур и Мэнсфилд – НП 2003 за изобретение МРТ. ЯМР – погл-е ядром эл-та эл\маг-го изл-я опр-й частоты под дей-м сильного МП. МРТ –ис-е внут орг-в с исп-м физ-го явл-я ядерного магнитного резонанса. Основан на измер-и эл-маг отклика ядер на возб-е их опред-й комбинацией эл-маг волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности. Любые атомы с нечетным кол-м протонов+ нейтронов ведут себя как крошечные диполи-магниты с опр-м колм-м магнитных моментов\спинов. Этап1: спины протонов ориентированы хаотично; под действием пост-го внеш-го МП ориентируются вдоль его силовых линий и приобретают дополнительное вращение, находясь в низкоэн сост (прецессия- изм-е направления момента импульса тела); 2 – если возд-ть перемен эл\м-м полем опред-й частоты (резонансной), то протоны приобретут доп ориентацию, а спины изм-т свою ориентацию; 3 – после прекр пер-го маг-го поля протоны возвр-ся в исх-е состояние, излучая эл\маг волны (резонансное изл\ядерно-магн резонанс), кот улавливаются спец приборами, анализ компьютером и представ-ся в виде изобр (томограмм, например). Важны ядра 1Н, 13С и др в теле ч с ядерным спином\магнитным моментом. Частота прецессии= Лармора= резонансная= гидромаг соотн-е облучаемых ядер х напряженность внеш-го поля (для водорода = 42,58МГц\Тл); или=заряд электрона х напряженность МП\2 масса эл х скорость света. Энергетич ур: когда полюса «локального ядерного магнита» (N-S) расположены N-(S-N)-S – низкоэнергетическое сост, N-(N..) – высокоэнергетич. В отсут иск-го внеш МП векторы спинов ориентированы вдоль МПЗем; если протон в икс-м внеш МП, вектор спина расп-ся как магнит по отн к этому полю, причем больш протонов в низкоэн сост; разн энергий этих двух сост настолько мала, что число ядер на ур-х близко (но на ниж ур энергии больше); ядра на 2 ур-х в прис МП, расстояние меж ур возр-т с ростом напр-ти МП. На 2 этапе чтобы обнар-ть слабо выр-ю макроскоп-ю намагнич-ть спинов, необх-мо откл-ть ее вектор от век напр-ти внеш-го маг-го поля, что осущ-ся импульсом на частоте прецессии и порож-т явл-е резонанса. Суть резонанса: протон м подверг-ся переходу с 1на 2 энерг сост, поглощая фотон. Такое погл-е происх-т только тогда, когда фотон обл-т частотой=ч прецессии обл-х ядер, т е =резонансной частоте. Ч прецессии водорода - в диапазоне радиочастот, поэтому в приборах МРТ такие же электр схемы, как на радиостанциях (ин как у fm диапазона). Возбуждение спиновой сис: для возб атомных ядер в пост МП воздействуют высокоинтенс радиочаст изл-м (ч д б близка к резонансной ч данного эл-та). На 3 этапе – релаксация возбужденной спиновой сис; когда возб имп прекращается, ядра возвр в равновесие и излуч-т сигнал\поглощенную до этого энергию=спад индуцир-го сигнала; сигнал МРТ – релаксация возбужденных ядер – имеет вид затухающего колебания. После откл-я возбужд-го поля соленоид (ист МП) дей-т как катушка датчика – переводит знач-я индуцированного затух-ми кол-ми Мп тока в знач-я напр-я и пер-т их на усилитель напр-я прецессии; т о излученная энергия явл-ся мрт-сигн-м, измеряемым с пом спец-х катушечных датчиков на выходе мрт-томографа.

Релаксация поперечной составляющей МП. После возб-я спинов РЧ-импульсом они сначала ведут себя как когерентная система (т е все микроскоп составляющие намагниченности прецессируют в 1 фазе вокруг напр-я внеш-го магнитного поля), но по ходу релаксации наблюдаемый сигнал магнитного резонанса уменьшается, т к спины расфокус-ся. Этот спад сигнала в плоскости х’-y’ (Т2) прои-т быстрее, чем нарастание намагниченности вдоль оси z (Т1). Ускорение спада Т2 выз-но потерей фазовой когерентности микроскоп-х компонент из-за различий ларморовых частот, индуцированных разбросом статических МП в разных точках об-та. Такой пр-с хар-т временем Т2-спин-спиновой релаксации. С пом ан Фурье можно опред-ть спектр мощности осциллирующего МРТ-сигнала. При исп-и алгоритма «быстрого преобразования Фурье» занимает нес-ко мс. В испульсном магн резонансе все частоты возб-ся импульсом, а с пом-ю преобразования Фурье вычис-ся интен-ть сигнала для каждой частоты (спектр мощности). Частотное кодирование делает резонансную частоту проп полож-ю спина. В этом случае ч ЯМР в каж точке сканируемого об-та им-т свое собств значение, отлич-ся от значений в др частях и явл-ся своеобразным кодом места излуч-я ЯМР-сигнала. В неоднородном МП различ ч об-та будут исп-ть различ напр-ть и иметь разные ч Лармора; различие частот проявл-ся в св-х FID (А, ч и фаза). Получаемые при МРт изобр отраж-т плотность атомов водорода в тканях, их физико-хим св-ва, клеточный состав и содержание в них воды. В отл от рентгеновского изл, кот им-т строго опред-е направление, резонансное излуч расп-ся во всех напр-х.

14. Метод инфракрасной спектроскопии: суть метода, возможности и ограничения. Сравнение с методом фМРТ.

Функциональная диффузионная МРТ

Вариант 1: Diffusion Weighted Imaging (DWI) - функциональная диффузная МРТ

«Разбухание» (расширение) клеток может происходить независимо от кровотока или оксигенации крови. В мозге набухание клеток является важной физиологической Rй, связанной с нейрональной активацией. Такое разбухание происходит за счет астроцитов, т.к в мембранах нейронов нет «аквапор». Набухание не связано только с простой транслокацией воды внутрь кл для компенсации изменений внутриклеточной осмолярности, являющейся следствием перераспределения ионов во время R клетки (роль цитоскелета). Клеточные расширения и растяжения мем совпадают по t с элект-м ответом нейрона, и пик механич-го ответа точно совпадает с пиком ПД. Явления расширения коррелируют с такими процессами в нейронах, кот непосредсp-но или косвенно вызывают сосудистые ответы (с ЛП в 3 сек и более).

В диффузионно взвешенных изображениях (DWI) инт-ть каждого вокселя (трехмерного пикселя) отражает рез-ты измер-я изменений v диффузии воды в данном конкретном локусе мозга, возникающих в результате разбухания.

1) Пространственная локализация сигнала > точная, нежели при исп-и гемодинамического метода фМРТ (по Т1 и Т2) (напр., инсульты, гипоксические отеки).

2) Эффективна при 0.2 Т и в областях с равномерным перемещением воды (серое в-во, ядра мозга).

Вариант 2: Diffusion Tensor Imaging (DTI) инфракрасная спектроскопия.

Метод DTI эффективен для случаев, когда нервная ткань - напр, аксоны нейронов в мозге или мыш волокна в миокарде сердца - имеет внутреннюю волокнистую стр-ру, аналогичную анизотропии кристаллов. Это создает разные усл для диффузии воды – вдоль оптимального\не- направлений.

15. Методические и дискуссионные методологические проблемы использования томографических методов визуализации строения и активности мозга (‘neuroimaging') для изучения физиологических механизмов психики. (Презентация № 2.4)

Проблема 1 Дизайн исследования: проблема прост-го «пересечения» обл-й мозга с разным функциональным назначением.

Способы получения фМРТ-томограмм. В типичном функциональном МРТ - эксперименте два (и более) поведенч-х (психических) сост-я сравниваются путем вычисления «статистического показателя» (например, коэффициента корреляции), кот затем и исп-ся (картируется), как информативный индикатор.

1. Два аспекта проблемы: Чередование экспериментальных и контрольных блоков (‘block design’). Чередование «задачи» и «контроля» для накопления данных (40-60 с). Затем - метод вычитания усредненных томограмм, полученных отдельно для условий решения целевой (когнитивной) задачи и контрольных условий. Эффективен для усиления отношения «сигнал/шум». Но: (1) спорна идея, согласно которой решение той или иной конкретной задачи не затрагивает других отделов мозга, связанных с обеспечением других задач (функций); (2) влияние изменений общего уровня активации мозга по ходу многократного съема сигналов; (3) «состояние покоя»? (мозг всегда активен)

2. Адаптация (‘adaptation design’). Многократное повторение (адаптация) к одному сигналу (параметру сигнала), и затем – резкая смена на другой сигнал (параметр) и локализация вновь активированных областей, как функционально связанных с этим другим сигналом (или др значением 1 и того же параметра). По сути, известный в психофизике «метод замен». > выс t разрешающая спос-ть (нес-ко с). Но: адаптации подвергаются и области мозга, которые анатомически (физиологически), но не обязательно функционально, связаны с адаптируемой.

Проблема 2. фМРТ и ПЭТ – корреляционные методы, и поэтому полученные с их помощью данные не являются доказательством необходимости / достаточности обнаруженных зон мозговой активности для обеспечения исследуемых (ментальных) психических процессов.

Пример случая, когда стр-ра, активируемая в пр-се решения задачи, не явл-ся критически важной (необходимой) для ее реализации: гиппокамп активируется в процессе задачи с классическим обусловливанием, но разрушение гиппокампа никак не сказывается на ее реализации. Т о, для уточнения необходимы доп-е ис-я (напр., ТМС/ТЭС, обратимые «выключения»).

Проблема 3. Наличие причинно-следственных связей между BOLD сигналами фМРТ и нейронной активностью? (факты расхождения между сигналами фМРТ и Rми нейронов) 1. Одновременная активация тормозных и возбуждающих входов на нейрон не вызывает Rи клетки, но – т.к. тратится энергия – вызывает фМРТ-сигналы. 2. Растормаживание приводит к увелич Rи при отсут-и изм-й в кровотоке. 3. По данным рег-и Rй клеток одновременно с фМРТ, BOLD cигналы коррелируют не с «выходной» спайковой активностью, а с локальной (синаптической) активностью. И, прежде всего, пресинаптической: (1) поглощение глюкозы из кровотока максимально в пресинапсах; (2) ортодромная (но не антидромная) микростимуляция выз-т повышенное поглощение глюкозы; (3) акт-ть цитохромоксидазы максимально выражена в об-ти нейропиля (область дендро-аксональных синапсов). Локальная синаптическая акт-ть сопровождается выд-м вазодилятаторов, диффундирующих к гладким мышцам артериол и, с задержкой в нес-ко с, приводящих к увелич кровотока (сигнал BOLD). Напр., выделение в синаптическую щель глютамата (сам по себе вазодил) сопровождается повыш внутриклеточной концентрации Сa, кот выз-т выделение ряда вазодил., среди кот наиболее ак-ны лактат и оксид азота (NO).

Т о, по современным данным, сигналы фМРТ отражают ак-ть «входов» той или стр-ры мозга, а не ее «выходную» акт-ть.

Проблема 4. Связь сигналов фМРТ с активацией модулирующих сис и напр-м потоков обрабатываемой инф («снизу-вверх» и «сверху-вниз»)

1. В силу чувст-ти к активации больших Vв мозга фМРТ и ПЭТ не в состоянии отделить вклады в акт-ть мозга локально работающих функционально специализированных стр-р от вклада генерализованно функционирующих модуляторных систем (внимание, эмоции, мотивация). 2. Методы фМРТ и ПЭТ не в состоянии разделить вклады “Bottom-Up” и “Top-Down” систем мозга в общий процесс переработки информации.

Проблема 5. Инт-ть кровотока связана не только с доставкой нейронам глюкозы и кислорода, но и с отправлением др fй, не имеющих отн-я к информационной ак-ти нейронов.

Имеются данные об отсутствии жесткой причинно-следственной связи между кровотоком, метаболизмом клеток и нейронной ак-ю, что м б связано с наличием у кровотока допол-х fй:

1. Удаление токсических продуктов метаболизма.

2. При усилении активации уменьшается отн-е кислород/глюкоза, т.е. в мозге активируется бескислородный цикл утилизации глюкозы (в частности, в астроглии). В итоге, повыш концентрация лактата, кот необходимо удалить.

В итоге, фармакологически м повлиять на кровоток, не меняя при этом электрофизиологически измеряемую нейронную активность.

Проблема 6. Изм-е состояния оксигенации гемоглобина вл-т на сигналы BOLD не только в микрокапиллярах (артериолах) активированной области мозга, но и в венулах и крупных дренажных венах. Эта проблема особенно актуальна для томографов с небольшим пространственным разрешением (0.5 – 4 Тесла).

Проблема 7. Роль астроглии в генерации сигналов ПЭТ и фМРТ

Проблема 8. Метод фМРТ и процессы возбуждения / торможения в нейронных сетях

1. В сигналах фМРТ отражаются как пр возбуждения, так и пр-сы торможения. Прямые гемодинамические измерения показали, что тормозные пр-сы сопр-ся повышением интенсивности метаболических процессов.

2. фМРТ обладает заметно меньшей чувствительностью к процессам торможения:

• В коре тормозных нейронов, примерно, в 10-15 раз<, нежели возбуждающих.

• Мембранный транспорт ионов хлора (ГАМК-А) не требует прямого гидролиза АТФ, т.к. осуществляется за счет градиента катионов, создаваемого Na-K-АТФой.

• Rи тормозных нейронов протекают > быстро, чем Rи возбуждающих нейронов. Так, в гиппокампе возбуждающие пирамидальные клетки разряжаются с частотой 1.4 Гц, а тормозные интернейроны – с частотой 10-15 Гц. В коре же, частота торм-х интернейронов в 2-3 раза выше и достигает 45 Гц.

• Большинство из рассмотренные выше трудностей в использовании фМРТ и ПЭТ принципиально не могут быть устранены технологически - ни сейчас, ни в будущем.

• Методы нейровизуализации эффективны для формулировки гипотез в отношении функциональной организации мозга.

• Для получения более точных данных о механизмах психических процессов и состояний необходимо комбинировать методы фМРТ и ПЭТ с методами нейрофизиологических исследований (на человеке и животных).