Том 1 (1128361), страница 63
Текст из файла (страница 63)
В результате получают аысекекоатраспюе нзвбраапжне среза мозга в данной плоскости с пространственным разрешением 0,5 — 1 мм для слоя толщиной 2. 13 мм. Доза облучения при этом не больше, чем при обычном рентгенопогическом исследовании. ПЭТ. Прн этой методике вспольэчют радиоизотопы биологически важных атомов ('«Р, ' О, з)ч„нС), испускающие позитроны. Каждый позитрон, пройдя короткий (2-8 мм) путь, сталкивается с электроне»к прн этом обе часпщы взаимоуничтожаются с испусканием двух у-лучей пол углом ровно 180'.
Эти лучи улавливаются фотодетекторами, расположенными вокруг головы, причем нх регистрация происходит лшпь в том случае, когда даа детектора, расположенные точно друг против друга, возбужцаются одновременно. На основании полученных данных строится изображение в соответствующей плоскости, которое отражает различия в плотности распада изотоп, т.е. в радиоактивности разных участков исследуемого объема ткани. Если изотоп включается в такие вещества, ках вода, глюкоза, аминокислоты или другие биологические важные молекулы, можно изучать их распределение в мозгу (пример упомянутая выше «метаболнчес«ая карта» потребления глюкозы мозговыми клетками).
Пространственное разрешение при даююм методе составляет 4-8 мм, а временное 1 с. Поскольку период папу!желала используемых изотопов мал, поблизости от установки ПЭТ должен находиться цихлотрон, на котором нх полу шют, поэтому вся зта процедура очень дорога. ЯМР. Ядерный мапппный резонанс уже давно широко используется лля спектроскопического анализа е физике и химии с целью изучения структуры молекул. Дла медицинской диагностики необходима дополнительная пространственная информация, позволяющая реконструировать изображение среза, так как исследователя а данном случае интересует не только наличие сигнала, но н местоположение его источника. Соответствующие методики были разработаны лишь недавно.
Физические процессы. лежащие а основе ЯМР, сложны. Дело в том, что ядра атомов вращаются, т.е. обладают моментом аршцення, нлн спнном; поскольку же в нх состав входят протоны, прн этом генерируется магнитное поле, полюса которого расположены на оси вращения. Обычно осн вращения различных молекул распределены случайным образом, но под влиянием внешнего магнитного поля нх направления меняются (подобно тому, ках стрелка компаса ориентируется а магнитном поле Земли). При соответствующих условиях зто приводит к резонансу атомных ядер, в результате чего онн испускают электромагнитное излучение. Регистрируются появление н затухание такого резонаненаге излучения, которые и служат измеряемыми сигналами.
Особенно хороший резонатор-ядро атома водорода в составе воды и многих других молекул организма. В связи с этим методом ЯМР в медицине измеряют именно его резонанс, причем иэображения можно получать в любых плоскостях. В настоящее время тошцнна анализируемого слоя састаапяет 5-10 мм, а пространсгеенное разрешение — окало 1 мм. Однако временное разрешение пока остается слабым — Ю-20 с. Степень контрастности при ЯМР такая же, как при КТ, и, безусловно, может быть увеличена. Пока неясно, опасно ли внешнее магнитное пале для здоровья, если его напряженность превышает определенный уровень.
В современных диагностических устройствах магнитная индукция составляет 0,2 Тл, а в экспериментальных-2,3 Тл (в 50000 раз выше, чем у магнитного поля Земли) и более. Сейчас считается, что магнитная инлукцяя ивке 2 Тл безвредна. Цнркндннннзай рнтм кнк оснпви цикла спн/бод розно винно Пириадинииый оспнллятор. Практически у нсех живых существ от простейших до человека состояние и функции систем ритмично изменяются. Этн изменения часто соответствуют суточному ритму, связанному с вращением Земли, хотя существуют и другие периодические колебания, соответствующие приливно-отливному, лунному или годичному циклам. В прошлом было пшроко распространено мнение, что суточные ритмы человека н животных †пассивн реакция организма на периодические изменения окружающих условий.
Однако но многих экспериментах было убедительно продемонс1рнровано сохранение этой ритмичности даже в отсутствие всех внешних факторов. Период таким свободиотекущих ритмов часто составляет меньше илн больше 24 ч, что также свидетельствует о зависимости их не от внешних влияний, а от эндогенных процессов. Природа последних неизпестна; все вместе они получили название «биологических часов». Поскольку эндогснные ритмы лишь приблизительно соответствуют суточному, их называют цнрнадщщными (околосуточными) от латинских слов спса = около н сйез = день. Свободнотекущие циркаднанные ритмы не затухают в течение длительного времени (несколько недель нли месяцев), т.е.
обладают свойствами снмовозбузкдающегося осциллятора. Обычно частота его колебаний синхронизирована с 24-часовым суточным циклом благодаря действию внешних захватывающвх свгвалов (времязадателей), например чередованию дня н ночи, нли социальным факторам (3, 7, 38, 423. ЧАСТЫ!. ДВИГАТЕЛЬНЫЕ И ИНТЕГРАТИВНЫЕ ФУНКЦИИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ 144 л 1' Сьяэь е ооииьяьяой оройой ! Иэояяиия ) Сиять с ооииьяьиой 1О 3 8 2О «иаоя 24 Зькеатыиююии оигиьо 24 12 24 12 24 12 Ерем«, ь 1О и я 1В ю 22 51нко Слава (Библио гека Г«эгхгтза) Циркадваиные ритмы у человека.
У человека более 100 различных физиологических параметров циклически изменяются с периодом 24 ч (423. Так, температура тела рано утром минимальна, а вечером достигает максимума, становясь примерно на 1-1,5ьС выэне. Наиболее выражен суточный цикл сои/бодрствование, поэтому неудивительно, что многие функшюнальные изменения организма, обычно возникающие при наступлении сна (например, снижение температуры тела, частоты сокращений сердца и дыхания; см. рис.
6.17), считали с ним причинно связанными. Однако во многих эксперименгйх суточные колебания н перечисленных, и многих других параметров сохраняются даже в условиях лишения сна. Подобные результаты дали основание полагать, что у человека и других высокоорганизованных многоклеточных животных существуют многочисленные цнркадианные осднлляторы, несколько различающиеся по частоте. Все они в какой-то степени синхронизированы друг с другом и также «захватываются» внешними сигналами. Убедительные данные в пользу везввиснмой периодячиосэи вегетвтивных ритмов получены при наблюдениях над людьми, работающими в разные смеиы.
У ннх не отмечалось фазовых сдвигов циркадианных колебаний температуры тела и других показателей лаже при длительной ночной работе. хотя кривые этих ритмов могли искажаться. Очевиано, социальные вэвямоотнопжння и знание времени суток служат более эффективными времязадателями фазы таких циркаднанных оспилляторов, чем ритм работы и связанный с ним цикл сон/бодрствование. В результате возникает «физиологический конфликт», приводящий, в частности, к снижению работоспособности после полуночи, несмотря нз неизменные требования к производительности.
Поэтому в ночную смену учащаются ошибки работников и несчастные случаи (см. с. 7031. .эксперименты, проведенные в специальных подземных бункерах или пещерах, показали, что у чело- нека циркадианиые ритмы сохраняются даже прн изоляции от иормалыюй окружаивцей среды, хотя при этом их период в большинстве случаев превышает 20 ч (рис. 6.15.А). В подобных опытах обнаружены различия в частоте и относительная независимость отдельных осцилляторов. Так, на рис.
6.15,А видно, что пики температуры тела (треугольники вершиной вверх) прн «захваченном» внешними сигналами (естественном) цикле наблюдаются непосредственно перед сном; в первые двое су~ок свободнотекущего циркадийнного ритма такое фазовое соотношение двух осцилляторов сохраняется, а затем становится явно иным. По всей вероятности, циклы температуры и сон/бодрствование нежестко сопряжены друг с другом, и их фазовый сдвиг зависгп от преобладающих факторов.
в частности от периодичности системы в целом. В крайних случаях, ко~да период свободнотекущего ритма сон/бодрствование необычно удлиняется (иногда наблюдались его 48-часовые, т.е. бинирка- я1амааае»уав«тех.ии 1 1 тмтр1/гуаотко.11Ь.ин О 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24 12 Время, ь Рис. 6.15. Циркадианные ритмы у человека. А. Рнии бодрствования (красные отрезки) и снв (черные отрезки) у человека в изоляционной камере при открытой двери (действуют социальные времязадатели) и в полной изоляции (без времязадателей).
Треугольники соответствуют времени максимальной температуры тела. При открытой двери период ритмов составлял ровно 24 ч (со средними суточными отклонениями 0,7 или 0,5 ч); при закрытой двери он увеличился до 25,1 -~ + 0,3 ч. Б. Ритм активности у испытуемого, изолированного в бункере; на 15 е сутки температурный ритм (максимумы красные треугольники вершиной «керк; минимумы - черные треугольники вершиной вниз) и цикл сон/бодрствование разобщились; период температурного ритма остался равным 25,1 ч, а цикла сон/бодрствование по непонятным причинам внезапно увеличился до 33,4 ч (данные проф..з. Аяспои ет а1.) дипнные ритмы) (38, 423, колебания вегетатнвных параметров становятся от него полностью независимыми, сохраняя свой собственный период около 25 ч (так называемая внутренняя десинхроинзацва).
Иными словами, «температурные часы» явно менее гибкие; они не могут подстраиваться к новым «часам активности» и теряют связь с циклом сон/бодрствование. Янко Слава (Библиотека Ног«/тза) 1 1 агаеааа«»уап»тех.тп 1 1 Ьнюхггуапио.ЮЮЬ.тп ГЛАВА б. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ 145 При однократном смещении ритма виешвего вреиязадатели (например„при укорочении его периода в результате перелета на восток или его удлинении при перелете на запад) для восстановления нормального фазового сопряжения между циркадианными системами и времязадателем требуется около суток иа часовой пояс (т.е. на сдвиг в 1 ч). «Перезахватывание» происходит быстрее при перелете на запад; иными словами, внутренний ритм легче ресинхронизируется при фазовой задержке, чем при фазовом опережении.
Кроме того, время «нерезахватывания» разных систем неодинаково. Социальная активность человека и его профессиональная деятельность адаптируются к новым времязадателям быстрее. а температура тела и другие вегетатнвные функции- медленнее. С подобным разобщением, по всей вероятносги, связано временное нарушение общей работоспособности после перелетов на большие расстояния. Оюввювевке неви«двв»«тввиоетя в ввк«я в пределах цир«ада«нного цикла непостоянно. Интересна, что при удлинении активной фазы последующая фаза покоя укорачв»»ется, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
