 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Классификация методов
Методический арсенал физиологического изучения центральной нервной системы можно представить следующим образом. Анатомическое наблюдение Поведенческие методы: а) наблюдение за поведением животных в природных условиях (телеметрические методы); б) изучение поведения животных в лабораторных экспериментальных условиях (метод условного инструментального рефлекса – нажатие рычагов, педалей, различные камеры и лабиринты); в) клиническое наблюдение за различного рода травмами головного и спинного мозга; Морфологические методы, связанные с окрашиванием нервной ткани для световой и электронной микроскопии; Физиологические методы: а) методы экспериментального повреждения, удаления или разрушения нервной ткани. В первых опытах такого рода повреждение мозга ограничивалось его наружной поверхностью (вырезали, вычерпывали или применяли нагретую проволочку, так называемый термокаутер). Эти методы часто вызывали раздражение и судорожные припадки (эпилептогении). В 1930 г. была разработана методика отсасывания для удаления ткани коры не только с поверхности, но и в глубине мозговых структур с помощью стереотаксического прибора. В настоящее время используется специальный стереотаксический прибор для осуществления подкорковых разрушений. Современный стереотаксический прибор приспособлен для ввода электрода в нужные нервные структуры и разрушений их с помощью электричества либо высокой частоты, либо постоянного тока. Чтобы эффективно пользоваться таким прибором, существуют специальные атласы мозговых структур. Наиболее точным методом разрушения, а следовательно, и познания физиологии мозга является применение ультразвуковых колебаний. Суть дела в этом случае сводится к тому, что прибор – преобразователь электрических колебаний в ультразвуковые волны, настраивается таким образом, чтобы ультразвуковые волны фокусировались на необходимом расстоянии от разрушаемой поверхности. Нервные клетки разрушаются от вибрации, не повреждая окружающие ткани. Иногда используются методы обратимого повреждения. Например, охлаждается или нагревается исследуемый участок нервной системы. Для этого используются специальные Повреждение мозговых структур может быть осуществлено с помощью введения в соответствующую область небольшого количества 10-20%-ного раствора хлористого калия; б) нейрохирургические перерезки, чем достигается изоляция нервных путей или отдельных частей мозга. Метод электростимуляции Данный метод имеет свои корни в случайном наблюдении Луиджи Гальвани. Однако была проделана большая работа по исследованию характеристик тока, который возбуждал нерв. Вскоре была обнаружена зависимость между скоростью изменения тока и возбудительным потенциалом нервной системы. Постоянный ток фактически не оказывал влияния на характер возбуждения. Характер возбуждения изменялся лишь в момент включения или выключения электроприбора. Поэтому в течение многих лет стандартным стимулятором возбуждения служила индукционная катушка с вибрационным прерывателем для преобразования постоянного тока от батареи в импульсы, величину которых можно изменять, меняя расстояние между первичной и вторичной катушками. Современные стимуляторы представляют собой электронную схему, состоящую из генера-тора, задающего частоту, форму, длительность и амплитуду импульсов. Оптимальными для сти-муляции большинства структур мозга являются прямоугольные импульсы с частотой 50-300 В/сек и длительностью каждого импульса 0.1-1.0 мс. Методом стимулирования ученые добивались раздражения различных участков коры, вызывая определенные ощущения и таким образом описали сенсорные области коры. Примене-ние метода стимулирования осуществлялось двумя способами. Первый способ основывался на применении стереотаксического аппарата, где закреплялся череп исследуемого животного. Второй способ предполагал укрепление на черепе животного специальной пластинки, которая служила для закрепления вживленных электродов и последующего изучения поведения после восстановления нормального состояния. Таким образом, добивались стимулирования коры, подкорковых структур и проводящих нервных путей. Раздражающие электроды бывают двух типов: монополярные и биполярные. Для обеспечения замыкания электрических цепей используются индифферентные электроды. Биполярные электроды состоят из двух близкорасположенных проводников. Оба проводника изолированы, за исключением кончиков, которые находятся на расстоянии 1-2 мм друг от друга. За счет обеспечения короткого пути прохождения тока по ткани может быть увеличена плотность тока для возбуждения нейрона на всем пути. Биполярные электроды используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить раздражение ограниченного участка нервной системы. Монополярные электроды состоят из одного проводника. Они занимают меньше места и требуют меньше соединений. Метод электрической регистрации Электроды, которые применяются для раздражения, могут быть использованы для регистрации биоэлектрических потенциалов различных объектов: клетки, мембраны, целого органа и т.д. Обычно используются металлические или стеклянные электроды. Металлические электроды изготавливают из нержавеющей, высокопрочной стали с регистрирующим кончиком, заточенным специальным способом. В экспериментах, требующих большой точности, используются неполяризующиеся электроды. Неполяризующимися электродами являются те электроды, которые уже поляризованы до предела и не могут вызвать каких-либо изменений в химическом составе поверхности электрода. Стеклянный электрод – тонкая трубочка (диаметром около 1 мм) с тонким незапаянным кончиком, заполненная раствором электролита. Для регистрации активности отдельных нейронов используются микроэлектроды, кончики которых ненамного больше, чем область распространения потенциала действия нейрона. Чем меньше кончик микроэлектрода, тем ближе возникающий на нем потенциал отражает потенциал разряжающейся мембраны. Внеклеточные микроэлектроды обычно имеют диаметр кончика не больше нескольких микрон. Кончик внутриклеточного электрода не превышает 1 мкм. Электроды фиксируются в специальном микроманипуляторе, который крепится на черепе животного. С помощью манипулятора электрод через отверстие в черепе пошагово вводится в мозг. Сигналы поступают на монитор и записывающее устройство. Для регистрации мембранного потенциала, например, используется специальная установка, которая включает записывающее устройство. Датчиком потенциала является микроэлектрод – стеклянный капилляр с оттянутым очень тонким кончиком (диаметр < 1 мкм), который заполнен раствором (электролитом), проводящим электрический ток. Референтным электродом во внеклеточном пространстве служит хлорированная серебряная пластинка. Среди методов физиологического исследования ЦНС человека наибольшее распространение получила регистрация колебаний электрических потенциалов мозга с поверхности черепа – электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Первым ученым, который демонстрировал ЭЭГ был Ганс Бергер. Его работы, проведенные между 1929 и 1938 гг., заложили основу клинических и эксперимен-тальных методов исследования мозга. В ЭЭГ отражаются только низкочастотные биоэлектрические процессы длительностью от 10 мс до 10 мин. Существует два способа регистрации ЭЭГ: биполярный и монополярный. Биполярный метод регистрирует ЭЭГ между двумя активными электродами и применяется в основном в клинических случаях для локализации патологических изменений в мозге. Данный метод не позволяет определить, какие колебания возникают под каждым из двух электродов и какова их амплитудная характеристика. Монополярный метод регистрирует ЭЭГ между различными точками на поверхности головы по отношению к какой-то одной индифферентной точке. Такой индифферентной точкой исследователи обычно избирают мочку уха или сосцевидный отросток черепа. Физиологический анализ ЭЭГ носит достаточно сложный характер. В настоящее время выпускаются самые разнообразные пакеты программ для анализа ЭЭГ на персональных компьютерах. Биоэлектрическая активность мозга сопровождается формированием магнитных полей. На этой основе получил развитие метод магнитоэнцефалограммы (МЭГ). Для реализации этого метода используется специальное устройство – магнитометр. Сопоставление электро- и магнитоэнцефалограмм дает дополнительную информацию об исходных источниках и характере генерации потенциалов. Для регистрации суммарных колебаний потенциалов, возникающих в процессе возбуждения нервно-мышечных соединений используется метод электромиографии (ЭМГ). В настоящее время применяются различные варианты подкожных (игольчатых) и накожных (поверхностных) электродов. Обычно пользуются биполярным методом, помещая один электрод на участке кожи над серединой мышцы, а второй на 1-2 см дальше. Если используют монополярный метод, то электрод помещают над исследуемой мышцей, а индифферентный электрод над ее сухожилием или на мочке уха или на грудине. Современные методы Химические методики радиоавтографии. Радиоавтография представляет собой прием, при котором меченное радиоактивными изотопами вещество вводится в нервную ткань, которая поглощает, разносит и транспортирует его по своим нервным путям и окончаниям. Путем фоторе-гистрации данного вещества в специальных срезах нервной ткани на бумаге с последующим микроскопическим анализом удается зафиксировать связи между нервными клетками. Последние годы активно используется метод позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Суть данного метода сводится к следующему. Субъекту в кровеносное русло вводится радиоактивный изотоп (кислород -15, азот -13, фтор -18). Изотоп излучает позитроны, которые проходят примерно на 3 мм в исследуемую ткань и сталкиваются с электроном. Данное столкновение приводит к появлению пары протонов, которые разлетаются в разные стороны от места столкновения. Пронизывая ткани, протоны регистрируются кристаллическими детекторами, которые расположены в специальной камере. Камера подключена к компьютеру. Разность попадания протонов в кристаллические детекторы позволяет создать плоское изображение на определенном уровне. Кроме того, в исследовательских целях может использоваться метод компьютерной аксиальной томографии (КАТ), или сканирование. При этом используются рентгенограммы, сделанные под различными углами с целью получения картин нервной ткани в поперечном разрезе. Для изучения, например, внутриклеточных процессов используются методы рентгенов-ской дифракции, мессбауэровской спектроскопии и ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). В 90-х гг. ХХ в. был разработан метод регистрации токов в микроучастках клеточной мембраны диаметром примерно 1мкм. Данный метод позволяет идентифицировать молекулярные реакции одиночных каналов на основе зависимостей ионных токов от потенциала и времени. Суть метода заключается в том, что стеклянная микропипетка, диаметр кончика которой меньше 1 мкм, вводится в клетку вплоть до контакта с мембраной, и когда через пипетку подается отрицательное давление, пипетка обычно закупоривается участком мембраны. В результате микроучасток мембраны электрически изолируется от остальной мембраны. Канал пипетки соединяется с усилителем обратной связи, где фиксируются все изменения потенциала мембраны. Таким образом, методы изучения физиологии ЦНС постоянно совершенствовались и способствовали проектированию достаточно полной и объективной картины механизмов функционирования нервных клеток и мозговых структур. В свою очередь правильное понимание картины нервных процессов в организме человека позволяет предметно и своевременно организовать процесс диагностики и оказания психологической помощи.
Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 816 | Нарушение авторских прав |