Одне Я, один мозок 5 спроба - Інструментальна версія або як спостерігають роботу мозку
Логіку побудови постів взято з роботи наукової журналістки Рити Картер.
Або МРТ - заснований на принципі ядерно-магнітного резонансу. Не фізику буде важко зрозуміти цей спосіб, але все-таки Вам доведеться вникнути, щоб упорядкувати в голові подальшу інформацію.
Метод заснований на визначенні (як би миттєвому знімку) моменту поглинання або випромінювання електромагнітної енергії ядрами речовини, як правило воднем, що містить ненульовий спин (момент імпульсу частинки, що не залежить від її просторового розташування) у зовнішньому магнітному полі, створюваним установкою, змушуючи переорієнтовувати ядер. Ці ядра в момент, описаний вище, залежно від навколишнього речовини, створюють різні сигнали ЯМР. Відмінності цих сигналів від їхнього "нормального стану" називають хімічним зрушенням, яке обумовлюється хімічною будовою. Детектируючи ці "резонанси" складне програмне забезпечення створює тривимірну картину нутрощів людини в режимі "on-line". ммм?
Друга спроба: Потужний магніт створює магнітне поле. Протони водню впорядковують просторове розташування згідно з лініями магнітного поля(пам'ятаєте зі школи-магніт у стружці металевої? Як стружки починають рухатися, створюючи спрямованість від півдня на північ на магніті? Ось! приблизно те саме).Потім на ці і частинки спрямовується електромагнітний вплив, що дорівнює частоті радіовипромінювання цих протонів. Це додаткове випромінювання повідомляє протонів імпульсу обертання або спин. Після цього моменту спрямованого "хаосу" все різко обривається! Тобто. знімається зовнішній вплив. І що відбувається далі? Ці частки самі починають випускативисокочастотні випромінювання та реєструються високочутливими датчиками сканера МРТ. Круто, чи не так? Це наука. Подивитися це наживо можна тут: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Parasagi.
Дифузійна тензорна візуалізація -різновид МРТ, заснований на вимірюваннях інтенсивності дифузії води у волокнистих тканинах. Вона особливо підходить для виявлення зв'язків між різними ділянками мозку і, швидше за все, принесе багато користі для виявлення взаємодії модулів мозку.
Функціональна магнітно-резонансна томографія (ФМРТ)
дозволяє доповнювати схему важливого будови мозку картиною ділянок максимальної активності мозку. Для збудження нейронів потрібні глюкоза та кисень, що надходять із кров'ю. Активація тієї чи іншої ділянки мозку супроводжується посиленням припливу цих речовин, і ФМРТ дозволяє спостерігати ті ділянки, куди надходить кисню особливо багато. Найновіші апарати для ФМРТ дозволяють сканувати мозок із частотою чотири рази на секунду. Щоб відреагувати на зовнішній стимул, мозку потрібно приблизно півсекунди, тому даний метод дозволяє спостерігати спалахи та згасання активності, що виникають у певних частинах мозку у відповідь на стимули або в процесі виконання завдань. Метод ФМРТ виявився найінформативнішим з усіх сучасних, але він надзвичайно дорогий, і дослідникам, які займаються картуванням мозку, нерідко доводиться чекати на черги, ділячи апарат з лікарями.
Гіфка нижче на прикладі мозку рибки
Позитронно-емісійна томографія (ПЕТ)
Дозволяє робити приблизно те саме, що і ФМРТ, тобто відстежувати споживання “палива” ділянки мозку, що особливо інтенсивно працюють. Картини, що отримуються за допомогою ПЕТ, дужевиразні, але не досягають так само високого дозволу, як за допомогою ФМРТ. Ще один істотний недолік методу полягає в тому, що він вимагає введення випробуваному кров радіоактивного маркера. Доза радіоактивності, потрібна для одноразового сканування, мізерна, але щоб не наражати здоров'я добровольців на ризик, їм зазвичай забороняється проходити більше одного сеансу сканування на рік.
Близька інфрачервона спектроскопія (БІКС)
Також дає можливість отримувати зображення, що базуються на вимірюваннях кількості палива, що спалюється в певні моменти часу різними частинами мозку. Цей метод працює за рахунок опромінення мозку слабкими інфрачервоними променями та відстеження змін кількості світла, що відбивається тими чи іншими ділянками. БІКС дешевший за ФМРТ і, на відміну від ПЕТ, не передбачає використання радіоактивних речовин. Поки що він не дозволяє отримувати виразні картини того, що відбувається в самій глибині мозку.
Заснована на відстеженні хвиль електричної активності мозку, створюваних ритмічним збудженням нейронів. Ці хвилі зазнають закономірних змін, що відображають поточний характер активності мозку. Реєстрація таких хвиль здійснюється за допомогою електродів, що закріплюються на поверхні голови. Нові різновиди ЕЕГ дозволяють зчитувати показання десятків розташованих у різних точках датчиків і порівнювати їх, складаючи єдину картину змін активності, що виникає в мозку. При картуванні роботи мозку за допомогою ЕЕГ часто використовуються так звані викликані потенціали - піки електричної активності (потенціали), що реєструються, що виникають у відповідь на певні стимули, такі як слово або дотик.
Схожа на ЕЕГ тим, що також ґрунтується на реєстрації сигналів, що надходять від ритмічнонервових нейронів, але відрізняється тим, що тут реєструються не електричні коливання, а пов'язані з ними слабкі магнітні імпульси. Розвиток МЕГ, як і раніше, утруднений рядом ще не вирішених проблем, таких як слабкі і легко перекриваються сигнали, але потенціал цього методу величезний, тому що він працює швидше за інші методи сканування мозку і дозволяє картувати зміни активності мозку набагато точніше, ніж ФМРТ або ПЕТ.
За мимо описаних вище методів, які є безперечно передовими в галузі нейробіології, залишилися перевірені часом інструменти. Наприклад, спостереження за розладами, а потім знаходження пошкоджених ділянок мозку. Класичний приклад - це бідолаха Тан, хлопець який нічого не говорив крім слова "ТАН" при цьому чудово розумів промову інших. Після смерті вченому вдалося "залізти" у його мозок та знайти травму. Цього вченого звали Поль Брок, а зону в мозку, що відповідає за промову, так і назвали на честь дослідника - "центр Брока".
Ще один перевірений часом метод заснований на безпосередній стимуляції різних ділянок мозку та відстеження ефектів такої стимуляції. Саме цей метод використовували нейрохірурги з Каліфорнії, які відзначили, що пацієнти-епілептики, що оперуються ними, починають веселитися при стимуляції певних ділянок мозку, і виявили частину модуля, що відповідає за почуття гумору.