Wg W. Duch Jak działa mózg. UMK Toruń notatki z wprowadzenia do kognitywistyki. Dostępne na str.

Transkrypt

1 Analiza urazów powypadkowych. JuŜ Egipski papirus sprzed 3500 lat wymienia 28 uszkodzeń, dokonywano wtedy trepanacji czaszki by wyciąć guzy. Arystoteles uznał serce za siedlisko uczuć i rozumu. W -3 w. Herofilos, lekarz z Aleksandrii twierdził, Ŝe mózg odpowiedzialny jest za Ŝycie psychiczne. Andreas Vesalius ( , Flamandia), twórca nowoŝytnej anatomii, ostatecznie ustalił znaczenie mózgu. Systematyczne badania skutków urazów rozpoczęło się w XIX wieku. Przypadek P. Gage a Kontrolowane uszkodzenia mózgu moŝliwe są tylko w badaniach na zwierzętach i pozwalają na analizę tylko prostych zachowań. Hitzing i Fritsch, koniec XIX wieku stymulowali elektrycznie mózgi zwierząt. Operacje u pacjentów cierpiących na padaczkę: mapy (homunkulusy) Wilreda Penfielda z lat Rozwój nieinwazyjnych technik badania mózgu - początkowo tylko elektroencefalografii, EEG (Hans Berger, 1929). Zastosowania diagnostyczne EEG pozwalają wcześnie wykryć głuchotę, skłonności do padaczki, zaburzenia neurologiczne. 1

2 Mapy aktywności EEG i korelacji pomiędzy elektrodami z róŝnych obszarów. Zapis aktywności kilku neuronów - na zwierzętach. Badania potencjałów wywołanych (ERP), czyli uśrednionych sygnałów EEG po wielu próbach. Charakterystyczne sygnały pojawiają się po 300 msek (odcinek P300), wzrost amplitudy proporcjonalny do stymulacji. P300 milisekund zaleŝy od stanu wewnętrznego. MEG, magnetoencefalografia: podobnie jak EEG, ale pozwalają dotrzeć do głębszych źródeł. Zalety: szybkozmienne sygnały. Wady: kosztowna aparatura, trudna interpretacja. Arteriografia lub angiografia: po wstrzyknięciu kontrastu wykonuje się zdjęcia rentgenowskie, obrazuje tętnice. Kluczowa dla neurologii i neurochirurgii. Tomografia rentgenowska CAT (osiowa tomografia komputerowa): moŝna wykryć guzy, dobrze widoczne róŝnice płyn CSF, kość, tkanka miękka, ale słabo widoczne tkanki. Wiązka krąŝy wokół głowy, z licznikiem po drugiej stronie. Dość bezpieczna i tania. 2

3 Pozytonowa tomografia emisyjna (PET): wykrywa wprowadzony do krwi promieniotwórczy znacznik (np. glukoza z węglem 11 C) podlegający rozpadowi beta i wysyłający pozytony. Pozytony anihilują z elektronami dając pary kwantów gamma, wykrywanych przez pary liczników wokół głowy. Konieczny jest akcelerator do wytwarzania krótkotrwałych substancji promieniotwórczych, 11 C, 18 F, 15 O, 13 N. UmoŜliwia obrazowanie przepływu krwi na bieŝąco, wykrywanie ognisk padaczki, guzów mózgu, bardzo czuły na obecność śladowych ilości wybranych substancji (np. dopaminy). Eksperymenty psychologiczne - zwiększona praca danego obszaru zwiększa zapotrzebowanie na energię = dopływ krwi. PET po raz pierwszy pokazał lokalizację wielu funkcji psychicznych, stosowany w medycynie molekularnej. Rok PET w Polsce, w tym Instytut Onkologii w Gliwicach Magnetyczny rezonans jądrowy (NMR), zwany rezonansowym obrazowaniem magnetycznym (MRI). Anatomiczny MRI: rezonans jąder wodoru, pozwala mierzyć gęstość tkanki, duŝa rozdzielczość rzędu 1 mm. Rekonstrukcja 3-D w róŝnych przekrojach 3

4 fmri, funkcjonalny MRI: wykorzystuje rezonans z udziałem jąder tlenu, pokazuje sygnał BOLD (Blood Oxygen-Level Dependent), czyli przepływ utlenionej krwi. Nieco tańszy od PET, nie wymaga izotopów, wykorzystuje bardzo silne pole magnetyczne (stosuje się 3 Tesla dla ludzi, 7 Tesla dla zwierząt). SPECT, Single Photon Emission Computed Tomography, lub scyntygrafia: spektroskopia pojedynczych fotonów z promieniotwórczych jąder ksenonu 133, jodu lub technetu. Tłumienie zaleŝy od tkanki, przez którą przechodzą fotony, powoduje to słabą rozdzielczość. Pozwala wykryć róŝne substancje, dlatego jest to technika waŝna dla medycyny.. Pozwala uŝywać związków pochłanianych przez specyficzne struktury mózgu. Rozdzielczość czasowa rzędu 1 min, przestrzenna kilka cm. Metody biologiczne Zwierzęta z knock-out genetycznym Barwienia, Immunochemia, peroksydaza chrzanowa Lokalne wyłączenie neuronów - wysycenia związkami ekscytotoksycznymi kwas kainowy (analog kw. glutaminowego, C 10 H 15 NO 4 ) Radioaktywna 2-deoksyglukoza i lokalna autoradiografia 4

5 Porównanie kilku metod bezinwazyjnego obrazowania pracy mózgu. Metoda EEG M(agneto)EG PET Funkcjonalny MRI Rozdzielczość 1 msek czasowa 1 msek 1 min 5 sek Rozdzielczość przestrzenna 1 cm 5 cm 5 mm 5 mm Ograniczenia Zalety Tylko kora mózgu, trudna interpretacja Tania, łatwa. Skomputeryzow anie Słaba rozdzielczość przestrzenna, trudna interpretacja Obejmuje głębsze struktury Tylko przepływ krwi, konieczny krótkoŝyciowy izotop Analiza funkcjonalna, obrazowanie medyczne Tylko przepływ krwi, duŝy hałas Analiza funkcjonalna, obrazowanie medyczne Przyszłość: połączenie MEG z fmri, szybkość i precyzja. Więcej porównań Martin G.N Neuropsychologia. WL PZWL, Warszawa 5