Капелюх-томограф дозволить вивчити мозок під час руху

Американські вчені створили пристрій для проведення позитронно-емісійної томографії головного мозку у людини, що знаходиться в русі. Систему описує стаття, опублікована журналом.

Всі сучасні технології моніторингу активності глибинних областей головного мозку вимагають максимально повної нерухомості піддослідного. Це накладає серйозні обмеження на види діяльності, які можна відстежувати таким чином. «У результаті нейровізуалізація природної моторної активності здебільшого обмежується невеликими рухами, такими як натискання пальцем, під час яких голова може залишатися нерухомою», - пишуть професор Університету Західної Віргінії Джулія Брефзінскі-Льюїс (Julie Brefczynski-Lewis) і її співавтори.

Досі єдиним винятком залишалася невелика конструкція на основі бігового колеса, яка була запропонована в 2011 році і дозволила проводити деякі дослідження на мишах. Однак Брефзінскі-Льюїс з колегами представили концепт носимого пристрою для проведення позитронно-емісійної комп'ютерної томографії (ПЕТ-КТ) у людей, які перебувають у русі.

Для застосування ПЕТ-КТ короткоживучі ізотопи фтору, вуглецю, кисню та деяких інших елементів вводяться в організм у складі звичайних біомолекул, наприклад глюкози. Їх радіоактивний бета-розпад створює гамма-випромінювання, інтенсивність якого корелює з інтенсивністю утилізації цих біомолекул в тій чи іншій частині тіла. Комп'ютерний аналіз цих даних дозволяє візуалізувати активність метаболізму відповідних ділянок, будь то ракова пухлина або групи нейронів головного мозку.

Стандартний сканер для ПЕТ-КТ являє собою складний і громіздкий стаціонарний пристрій. Але Брефзінскі-Льюїс і її співавторам вдалося сконструювати томограф з рознесеними частинами: 12 датчиків гамма-випромінювання зібрані в носимий пристрій, кільцем навколишнє голову, і пов'язані з основним апаратом проводами. За словами розробників, маса такого «ПЕТ-капелюха» майже не обмежує рухливість піддослідних, що дозволяє проводити експерименти, які досі були недоступні для томографії.

Крім того, таке розташування чутливих датчиків, безпосередньо прилеглих до черепу, дозволяє використовувати в кілька разів менші кількості радіонуклідних міток. Сьогодні, незважаючи на відносну безпеку процедури ПЕТ, її не рекомендується проводити частіше рази на рік. З новою технологією це обмеження може бути знято.

Відчуваючи нову установку, вчені провели сканування головного мозку в спокійному стані у чотирьох добровольців. Спостереження проводилися за допомогою 18-фтордезоксиглюкози (18F-ФДГ) в кількості всього 25 відсотків від звичайного і, за словами авторів, дали результати, «кількісно аналогічні стандартній ПЕТ».

Теґ video не підтримується вашим переглядачем.

Вчені відзначають, що їх «капелюх-томограф» дозволить проводити вивчення активності мозку в русі, в тому числі при різних нейродегенеративних захворюваннях, епілепсії і синдромі дефіциту уваги, пов'язаних з моторними порушеннями. Однак самі автори звертають особливу увагу на ті нові можливості, які технологія відкриває в дослідженні савантів - людей, які, маючи серйозні відхилення в розвитку, можуть демонструвати абсолютно видатні здібності в якійсь вузькій області, подібно головному герою американського фільму «Людина дощу», аутисту з феноменальною пам'яттю і здатністю до рахунку (роль виконав Дастін Хоффман). Зі зрозумілих причин всебічне обстеження таких людей у стаціонарних сканерах часто неможливе - але «капелюх», цілком можливо, дозволить вивчити нейрофізіологічні основи їх дарувань.