100 рассказов из истории медицины - [188]
Идея состояла в следующем: когда нам есть на что смотреть, отвечающие за зрение и обработку сигнала центры мозга активнее поглощают из крови кислород и другие газы. Кровь обогащали радиоактивным йодом-131, вводя газообразный трифторйодметан: газы преодолевают гематоэнцефалический барьер, который защищает мозг от случайно попавших в кровь примесей. Едва изотоп собирался в зрительном центре, животному отрубали голову. Мозг замораживали и разрезали на тонкие пластинки. Затем каждую пластинку накладывали на рентгеновскую пленку, которая засвечивалась под богатыми изотопом участками. Получалась своего рода томограмма.
Чтобы показать различия в работе мозга нормального и больного животного, некоторым кошкам зашивали один глаз. Причем делать это приходилось без анестезии, потому что стимулировать зрительный центр под наркозом бессмысленно. Полученные снимки стали первой в мире визуализацией мозговой активности.
На этот опыт ушло пять лет упорного труда, и он лишь подтверждал давно известное. Физиологи и психиатры установили зону ответственности каждого участка мозга еще в Первую мировую, когда хватало раненных в голову.
Самому Соколоффу исследование кровоснабжения области мозга представлялось попыткой изучать быт по водопроводу и канализации. Вот установлено, сколько обитатели нашей квартиры израсходовали воды, когда они стирают белье и чем болеют. Но главу семьи так не выявишь: для этого надо знать, сколько каждый из нас тратит денег.
Внутри мозга всего лишь одна ходячая монета – глюкоза. Когда в 1957 г. Соколофф писал главу для справочника по физиологии, он показал, что сахара – единственный источник энергии для клеток мозга. Белки и жиры не проходят гематоэнцефалический барьер. Казалось бы, достаточно скормить животному глюкозу с радиоактивным углеродом и потом узнать, какая из клеток больше его накопила. Но не тут-то было. Глюкозу в мозгу тратят так же быстро, как зарплату в магазине: за полторы минуты от нее остается углекислый газ, который тут же выводится с кровью.
Случайно, работая по совсем другой теме, Соколофф узнал, что дезоксиглюкоза, которая отличается от глюкозы отсутствием одного атома кислорода, вызывает кому. Разделывать ее быстро ферменты нейронов не умеют, и она накапливается. Это как если бы зарплату выдавали не наличными, а кирпичами – их надо еще продать, на что требуется время. Соколофф запомнил это соединение.
От мысли пометить его радиоактивным углеродом-14 пришлось отказаться: этот изотоп живет долго, потому что распадается медленно. Более радиоактивные тяжелые металлы не пройдут гематоэнцефалический барьер. Нужно, чтобы сама клетка мозга стала источником радиации, которую может засечь прибор. Соколоффу попалась работа химиков Брукхейвенской лаборатории об антивеществе.
Что такое антивещество, или антиматерия, мы до конца не понимаем. Возможно, это материя, которая движется нам навстречу во времени: из будущего в прошлое. Электрон в антимире имеет положительный заряд и называется позитроном. Когда он образуется при распаде, например, изотопа фтор-18, то немедленно аннигилирует с первым попавшимся электроном. При этом вся масса обеих частиц превращается в энергию, испускаемую в форме гамма-излучения. Чтобы устроить встречу с антимиром внутри мозга, можно заменить атом водорода в дезоксиглюкозе атомом радиоактивного фтора-18: химические свойства почти те же, а гематоэнцефалический барьер подмены не заметит.
В 1968 г. чехословацкие химики разработали реакцию такой замены, и Соколофф опубликовал несколько впечатляющих снимков функциональной активности мозга обезьяны. В 1975 г. заведующий кафедрой неврологии в университетской больнице штата Пенсильвания Мартин Ривич предложил Соколоффу подготовить такой эксперимент на человеке. «Да как же вы станете рубить головы пациентам? – спросил Соколофф. – Разве что после того, как они оплатили ваши счета и им больше нечего терять!» Оказалось, в 1973-м на кафедре ядерной медицины в той же больнице сделали томограф со счетчиком, способным вращаться вокруг головы пациента, снимая показания слой за слоем.
Эксперимент 16 августа планировали десятки ученых: изотоп фтора получали бомбардировкой атомов неона в циклотроне на острове Лонг-Айленд, а томографию выполняли в Филадельфии, за 270 километров от ускорителя. Это час на самолете. Время полураспада изотопа фтор-18 составляет 110 минут, причем два часа было нужно, чтобы ввести его в молекулу дезоксиглюкозы. Это значило, что ко времени начала исследования от полученного в ускорителе фтора останется в лучшем случае четверть и времени переделать опыт не будет.
Счет шел на минуты. К счастью, 16 августа 1976 г. стояла чудесная ясная погода, перелет прошел по графику и два добровольца превосходно перенесли процедуру. Снимки получились довольно низкого качества, а результаты выглядели весьма скромно: в пересчете на 100 граммов зрительная кора потребляла 10,27 миллиграмма глюкозы, а белое вещество – 3,8 миллиграмма. Но это была первая визуализация работы мозга живого человека!
Поскольку опыт вели неврологи, они первыми использовали позитронную эмиссию в клинической практике. При хирургическом лечении эпилепсии есть проблема поиска специфического очага, который вызывает судороги. В промежутках между приступами он потребляет глюкозы меньше нормы, поэтому обнаруживается при помощи ПЭТ, после чего можно провести его деструкцию.
