Искра жизни. Электричество в теле человека - [87]

Первым из таких методов стала электроэнцефалограмма (ЭЭГ), т. е. запись мозговых волн. Если электрическую активность клеток сердца можно зарегистрировать с помощью электродов, прикрепляемых к грудной клетке, то происходящее в мозге можно записать через множество электродов, прикрепляемых к черепу с помощью электропроводного геля. Электроды воспринимают ничтожные изменения напряжения, возникающие в результате активности миллионов нервных клеток в поверхностном слое мозга. Мозговые волны выглядят как колебания напряжения, частота и амплитуда которого непрерывно меняется в зависимости от того, какие области мозга проявляют активность, а какие переходят в состояние покоя. ЭЭГ сложнее снять, чем электрокардиограмму, и намного труднее расшифровать. Это немного смахивает на попытку получить представление о сложных взаимоотношениях между людьми в большом городе, прослушивая одновременно все их телефонные разговоры: несколько не связанных друг с другом разговоров ни о чем не говорят, а когда их количество огромно, выделить отдельные разговоры становится невозможно.

Это означает, что ЭЭГ имеет довольно ограниченную ценность как исследовательский инструмент. Тем не менее она все же дает некоторое представление о том, что делает мозг, и особенно полезна при исследованиях сна и приступов эпилепсии, во время которых происходит заметное изменение ЭЭГ. Первая ЭЭГ была снята в 1924 г. Гансом Бергером, однако лишь несколько лет спустя ее клиническая ценность стала очевидной, когда заметили, что эпилептический припадок сопровождается очень значительным усилением активности мозга – фактически «электрическим землетрясением». Позднее выяснилось, что ЭЭГ можно использовать не только для регистрации приступа, но и для выяснения его происхождения.

ЭЭГ применяется также для контроля глубины анестезии и для того, чтобы определить, умер человек или он находится в коме. В большинстве стран смерть определяется как прекращение электрической активности мозга, и юридически человек считается умершим, когда исчезают мозговые волны, хотя остальные клетки могут сохранять жизнедеятельность еще долго после этого. Такое определение не только разумно, но очень важно для трансплантации органов. Оно означает, что сокращения сердца умершего, а вместе с ним и жизнь большинства органов можно поддерживать искусственно, сохраняя их для трансплантации и спасения другого человека.

Наблюдение за работой мозга

В последние десятилетия новые средства визуализации значительно расширили наши возможности по изучению живого мозга. Сканирование позволяет глубоко заглянуть в мозг и дает намного более качественную картину происходящего в разных областях, чем ЭЭГ. В отличие от ЭЭГ при сканировании не происходит прямой регистрации электрической активности мозга. Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), например, обеспечивает регистрацию кровотока в мозге, а позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) – метаболическую активность клеток головного мозга. Оба эти метода считаются связанными с электрической активностью мозга, поскольку повышение активности нервной клетки сопровождается ростом потребления энергии и, следовательно, усилением обмена веществ. Нервные клетки не имеют внутренних запасов питательных веществ, и поэтому, чем выше их активность, тем больше глюкозы должна доставлять к ним кровь. В результате приток крови к активизировавшейся области мозга тоже повышается.

Функциональная магнитно-резонансная томография является ценным инструментом изучения работы мозга, поскольку этот метод можно применять для обследования добровольцев, находящихся в сознании. Он показал, как меняется характер электрической активности мозга во время сна, при анестезии, при эпилепсии и при выполнении обыденных задач вроде обучения, запоминания, разговора и даже обдумывания. Простое сканирование мозга человека, когда ему задают вопросы, показывают картинки или просят подумать о чем-нибудь, позволяет идентифицировать активную область мозга. Попросите кого-нибудь подумать об игре в теннис, и поступление крови к двигательной области коры головного мозга возрастет при мысли о взятии свечи или о сильной подаче. Области Брока и Вернике включаются, когда вы говорите, подтверждая то, что было обнаружено при обследовании больных с поврежденным мозгом, а центры удовольствия резко активизируются, когда курильщик думает о сигарете.

Технология сканирования мозга изменила наши представления о работе мозга и том, что мы думаем о самих себе. Однако не следует забывать, что даже самая маленькая область мозга, которую позволяет различить сканирование, содержит многие сотни или тысячи нейронов и регистрируется (косвенно) лишь их суммарная активность. Поэтому существует огромный разрыв между нашими глубокими и детальными знаниями о том, что происходит на уровне отдельной нервной клетки, и представлениями о взаимосвязанной работе нервных клеток, порождающей электрическую активность мозга.

МРТ– и ПЭТ-сканеры являются также бесценными диагностическими инструментами в клинической практике. Они позволяют выявлять поврежденные области мозга, опухоли и участки мозга, с которыми связаны эпилептические припадки. В случае операции наличие детальной картины с точным расположением проблемного участка и его связями с ключевыми областями мозга снижает вероятность побочных повреждений.