Мозг: прошлое и будущее - [32]
Первые сканы мозга, позволяющие наблюдать биологические процессы в динамике, получались с использованием радиоактивных меток. Эти вещества почти аналогичны природным биологическим или фармакологическим молекулам, и, когда их вводят в организм при помощи инъекции или пациент принимает их внутрь, они занимают те же места и делают то же самое, что и их нерадиоактивные близнецы. Кроме того, радиоактивные метки испускают гамма-фотоны, которые легко проходят сквозь биологические ткани. Поскольку это излучение можно зарегистрировать неинвазивно даже при крайне низких дозах меток, риск побочных эффектов сведен к минимуму. Метки, которые называются «излучатели позитронов», испускают два гамма-фотона одновременно, что обеспечивает особенную пространственную точность и чувствительность метода. Трехмерные изображения этих молекул удалось получить при помощи позитронно-эмиссионного томографа (ПЭТ), который изобрели в 1975 году Майкл Тер-Погосян, Майкл Фелпс и их коллеги из Университета имени Вашингтона в Сент-Луисе[194]. ПЭТ-сканирование быстро стало основой нескольких методов, позволяющих картировать те или иные аспекты мозговой деятельности. Один из них дает возможность наглядно рассмотреть метаболизм мозга при помощи позитрон-излучающей версии глюкозы (сахара) крови, главного источника энергии для нашего организма[195]. Радиоактивный агент 18F-фтордезоксиглюкоза (ФДГ) накапливается в тканях мозга пропорционально расходу глюкозы. Повышение радиоактивности ФДГ можно наблюдать и делать заключение, какие области мозга особенно активны, по крайней мере с точки зрения «потребления топлива». Другой метод функциональной ПЭТ применяет радиоактивные метки, которые запускаются в кровоток – [>15О] – меченую воду и [>13N] – меченый аммиак, – и таким образом измеряет перемены в мозговом кровообращении[196]. Усиление кровообращения вызывается активностью нейронов, а значит, приводит к притоку меток в активные области мозга. Колебания кровообращения труднее интерпретировать в терминах нейронных механизмов, зато возникают они быстрее, чем измеримые изменения скорости обмена веществ. Аналогично работают и другие методы – при помощи радиоактивных меток, специально созданных для взаимодействия с теми или иными ферментами или рецепторами, исследуются конкретные нейрохимические процессы с участием этих ферментов или рецепторов.
Многие первые методы ПЭТ широко применяются и по сей день, их арсенал пополнился и методами с использованием новых меток. Например, в число недавних открытий вошла разработка ПЭТ-меток, выявляющих патологическую картину болезни Альцгеймера, – над их созданием работали Уильям Кланк и другие ученые из Питсбургского университета[197]. Однако изучение при помощи ПЭТ различных видов мозговой деятельности имеет свои недостатки. В частности, ПЭТ-сканы обладают довольно грубой зернистой пространственной структурой, то есть у них низкое разрешение. Для них типичен размер пикселей в несколько миллиметров, а значит, каждая точка на ПЭТ-скане соответствует десяткам тысяч клеток, а иногда затрагивает не один отдел мозга. А главное, ПЭТ-сканы делаются чудовищно медленно по сравнению с мозговыми процессами наподобие восприятия или мышления. Даже самые высокоскоростные эксперименты с функциональной ПЭТ требуют на создание одного скана около минуты, то есть почти в тысячу раз больше, чем требуется, чтобы узнать кого-то в лицо, и примерно в пять раз больше, чем потребовалось на всю игру в шахматы-блиц чемпиону мира Магнусу Карлсену, чтобы победить Билла Гейтса[198].
Некоторые недочеты ПЭТ удалось обойти благодаря принципиально иной технологии сканирования, которую разработал Пол Лотербур из Университета штата Нью-Йорк в 1973 году. Лотербур был химик и специализировался на методе спектроскопического анализа, который называется ядерно-магнитный резонанс (ЯМР). Эффект ЯМР заключается в том, что ядра некоторых атомов, чаще всего – атомов водорода в воде, помещенные в сильное магнитное поле, поглощают радиоволны конкретных частот. Лотербур открыл способ применять ЯМР для выявления положения поглощающих ядер в пространстве. Поскольку биологические ткани по большей части проницаемы для радиоволн (которые для них безвредны), новый метод сканирования на основе ЯМР идеально подошел для визуализации живых мягких тканей в трех измерениях. Когда сканирование методом ЯМР завоевало уважение медицинского сообщества и вошло в обиход, из названия убрали букву «Я», обозначающую грозное слово «ядерный», и теперь этот метод широко известен под названием МРТ – магнитно-резонансная терапия. МРТ быстро стала популярной, поскольку превосходно передает все анатомические подробности мягких тканей, в частности, тканей мозга.
В начале девяностых годов ученые открыли способы проводить при помощи МРТ функциональное сканирование мозга. В первой опубликованной статье о фМРТ Джек Белливо, Брюс Розен и их коллеги из Массачусетской государственной больницы в Бостоне повторили более ранние эксперименты с ПЭТ, введя во время сканирования МРТ-контрастный агент в кровь добровольцев
В эпоху тотальной цифровизации сложно представить свою жизнь без интернета и умных устройств. Но даже люди, осторожно ведущие себя в реальном мире, часто недостаточно внимательно относятся к своей цифровой безопасности. Между тем с последствиями такой беспечности можно столкнуться в любой момент: злоумышленник может перехватить управление автомобилем, а телевизор – записывать разговоры зрителей, с помощью игрушек преступники могут похищать детей, а к видеокамерам можно подключиться и шпионить за владельцами.
В монографии рассмотрены вопросы истории земелепользования, землеустройства и земельных отношений в Алтайском крае с начала освоения этой части юга Западной Сибири русскими людьми. Приведены сведения о землеустроителях разных лет, работавших в Алтайском округе и Алтайском крае, чьими трудами устраивалась жизнь на земле переселенцев из европейской части России, нарезались земли целинных совхозов, обеспечивалось земельными участками население.
Вниманию широкого читателя предлагается научно-популярная книга о средневековой истории Северной Руси – от Древней Руси через удельный период к Московской Руси. Территориально исследование охватывает Белозерскую, Вологодскую и Устюжскую земли. История этой отдалённой окраины Древней Руси проанализирована на основе разнообразных письменных источников и с учётом новейших археологических данных. Показаны пути интеграции Севера с метрополией, формы административно-территориального устроения обширного края в XV–XVII вв.
Книга посвящена одному из основателей Добровольческой армии на Юге России генералу И. Г. Эрдели. В основу положены его письма-дневники, адресованные М. К. Свербеевой, датированные 1918–1919 годами. В этих текстах нашла отражение реакция генерала на происходящее, его рассуждения о судьбах страны и смысле личного участия в войне; они воссоздают внутреннюю атмосферу деникинской армии, содержат отрывки личного характера, написанные ярким поэтическим языком. Особое внимание автором монографии уделено реконструкции причинно-следственных связей между жизненными событиями и системообразующими свойствами личности.Монография предназначена для научных работников, преподавателей, студентов, всех интересующихся российской историей.
Настоящее издание поможет систематизировать полученные ранее знания, а также подготовиться к экзамену или зачету и успешно их сдать. Пособие предназначено для студентов высших и средних образовательных учреждений.
Обладатель ученой степени в области теоретической химической физики, старший научный сотрудник исследовательской группы по разработке новых лекарств Скотт Бембенек в лучших традициях популярной литературы рассказывает, как рождались и развивались научные теории. Эта книга — уникальное сочетание науки, истории и биографии. Она доступным языком рассказывает историю науки от самых ранних научных вопросов в истории человечества, не жертвуя точностью и корректностью фактов. Читатель увидит: — как энергия, энтропия, атомы и квантовая механика, составляющие основу нашей Вселенной, управляют миром, в котором мы живем; — какой трудный путь прошло человечество, чтобы открыть законы физических явлений; — как научные открытия (и связанные с ними ученые) сформировали мир, каким мы его знаем сегодня.
Таблица Менделеева занимает в нашем воображении такое же прочное место, как и алфавит, календарь и знаки зодиака. Но сами химические элементы, помимо нескольких самых распространенных: железа, углерода, меди, золота, – покрыты завесой тайны. По большей части мы не знаем, как они выглядят, в каком виде встречаются в природе, почему так названы и чем полезны для нас. Добро пожаловать на головокружительную экскурсию по страницам истории и литературы, науки и искусства! «Научные сказки» познакомят вас с железом, которое падает с неба, и расскажут о скорбном пути неонового света.
Эта книга не только о том, как устроена Вселенная, хотя, казалось бы, разговоров как раз на эту тему следует ожидать от увлеченного астрофизика. Все дело в том, что поклонники и противники Нила Деграсса Тайсона в своих письмах спрашивают его не только об инопланетной жизни, звездных системах, путешествиях в пространстве, параллельных вселенных и прочих космических штучках. Они хотят знать, как относиться к теории эволюции, как построить вечный двигатель, когда ждать конца света, как пережить утрату близкого человека, изменить свою жизнь… И автор осторожно делится своим мнением на этот счет, обнаруживая не только широкий кругозор и интеллигентное чувство юмора – о котором всем известно, – но также и мудрость, и чуткость, и простоту.
Темное вещество, гравитация, возможность межгалактических полетов и Теория Большого взрыва… Изучение тайн Вселенной подобно чтению захватывающего романа. Но только если вы хорошо понимаете физику, знаете, что скрывается за всеми сложными терминами и определениями. В самых головоломных вопросах науки вам поможет разобраться Нил Деграсс Тайсон – один из самых авторитетных и в то же время остроумных астрофизиков нашего времени. Он обладает особым даром рассказывать о сложнейших научных теориях понятно, интересно и с юмором. Новая книга Нила Тайсона – это очередное захватывающее путешествие в мир современной науки.