В торжественной обстановке Манежа состоялось вручение наград лауреатам второго сезона национальной премии «Вызов» в области перспективных технологий. В этом году премия расширила свои горизонты, представив пять номинаций: «Ученый года», «Инженерное решение», «Прорыв», «Перспектива» и новая международная категория «Discovery». Примечательно, что три из пяти премий были присуждены за достижения в области нейронаук и неврологии.
Особого внимания заслуживает работа выдающегося греческого исследователя Никоса Логотетиса, ныне работающего в Международном центре исследований мозга приматов (ICPBR) в Китае. Его наградили за фундаментальный вклад в разработку метода функциональной магнитно-резонансной томографии и его внедрение в научную и клиническую практику исследования мозговой активности.
История изучения работы мозга уходит корнями в далекое прошлое. Первопроходцами в исследовании мозговой активности животных стали Ричард Катон, Адольф Бек и Владимир Правдич-Неминский. Их новаторские работы проложили путь к первым записям электроэнцефалографии человека, выполненным Гансом Бергером в 1920-х годах.
Параллельно развивались методы неинвазивной визуализации мозга. В начале XX века появились первые рентгенологические методы, включая пневмоэнцефалографию, которая, несмотря на свою рискованность, стала важным шагом в развитии нейровизуализации.
Начало МРТ
1970-е годы стали революционным периодом в развитии неинвазивных методов исследования мозга. В клиническую практику вошли три основных метода томографии: компьютерная (КТ), позитронно-эмиссионная (ПЭТ) и магнитно-резонансная (МРТ), каждый из которых базировался на уникальных физических принципах.
МРТ основана на явлении ядерного магнитного резонанса, открытого физиком Исидором Айзеком Раби в 1930-х годах. Принцип работы заключается в том, что ядра атомов с ненулевым спином, помещенные в сильное магнитное поле, ориентируют свои магнитные моменты в определенном направлении, создавая суммарное магнитное поле. При изменении ориентации спина происходит поглощение или излучение электромагнитной энергии, которое регистрируется специальными приборами.
В 1940-х годах Феликс Блох и Эдвард Перселл независимо друг от друга изучали магнитно-резонансные свойства материи. Их открытия позволили использовать воду в организме для получения МРТ-изображений, за что в 1952 году они были удостоены Нобелевской премии.
Значительный прорыв произошел в 1969 году, когда доктор Рэймонд Дамадьян предположил возможность различать типы тканей по магнитному резонансу. В 1972 году он запатентовал применение МРТ в медицине, а в 1974 году создал первый МРТ-аппарат для всего тела. В 1977 году было получено первое ЯМР-изображение человеческого тела. Нобелевская премия за разработку метода МРТ в 2003 году была присуждена Питеру Мэнсфилду и Полу Лотербуру за их эффективный подход к применению градиентного поля.
BOLD
Еще в 1890 году ученые Чарльз Рой и Чарльз Шеррингтон обнаружили связь между мыслительными процессами и усилением кровотока в активных участках мозга. В 1936 году Лайнус Полинг и Чарльз Кориелл установили взаимосвязь между насыщением крови кислородом и ее магнитными свойствами.
При активации нейронов происходит приток богатой кислородом крови к соответствующему участку мозга, достигающий пика через 4-6 секунд. Кислород переносится молекулами гемоглобина, содержащими четыре атома железа. При отдаче кислорода тканям мозга оксигенированный гемоглобин превращается в дезоксигемоглобин, приобретая парамагнитные свойства.
Парамагнитный дезоксигемоглобин создает локальные искажения магнитного поля, влияя на протоны в молекулах воды. Это приводит к изменению резонансных частот и фазовых сдвигов, что проявляется как ослабление резонансного сигнала и потемнение областей с накопленным дезоксигемоглобином.
В 1990 году японский ученый Сэйдзи Огава объединил эти знания, создав технологию функциональной МРТ (фМРТ). Метод BOLD (Blood Oxygen Level Dependent) впервые применили на людях в 1992 году под руководством Кеннета Квонга.
Вклад Никоса Логотетиса
Существенный прорыв в понимании связи BOLD-сигнала с когнитивной активностью мозга совершил Никос Логотетис. В знаковой публикации 2001 года в Nature он описал исследование зрительной коры мозга обезьян, впервые объединив фМРТ с функциональной электрофизиологией.
Исследование включало 29 экспериментальных сеансов на десяти здоровых макаках с использованием платино-иридиевых микроэлектродов. Для стимуляции зрительных ответов применялись вращающиеся шахматные узоры. Параллельная запись электрической активности и BOLD-сигнала позволила установить четкую корреляцию между показаниями фМРТ и фактической нейрональной активностью.
Логотетис и его команда также разработали специальные контрастные растворы для отслеживания перемещений ионов кальция в мозге. Это позволило лучше понять механизмы нейро-сосудистого взаимодействия через глутамат и астроциты.
Дальнейшие исследования учёного привели к созданию мультимодального метода фМРТ с вызванными ответами (Neural-Event-Triggered fMRI), что открыло новые возможности для изучения нейрональных сетей, участвующих в процессах памяти.
Никос Логотетис, родившийся в 1950 году, получил образование в ведущих университетах Греции и Германии. Его научный путь включает работу в престижных исследовательских центрах, включая MIT и Колледж медицины Бэйлор. Сегодня он возглавляет Международный центр исследований мозга приматов в Шанхае и является почетным директором Института биологической кибернетики Общества Макса Планка в Тюбингене.
Премия «Вызов» входит в Десятилетие науки и технологий
Источник: indicator.ru
