Коснуться невидимого, услышать неслышимое

Вартанян Инна Арамаисовна

Следовательно, электрорецепторные образования оказались чувствительными к электрическим и механическим воздействиям в области поры и тепловым — в области собственно ампул. Чувствительность электрорецептора к механическому стимулу можно в известной степени рассматривать как модификацию электрорецепции, поскольку стимул преобразуется в электрический сигнал. А каков смысл температурной чувствительности ампул? Наиболее вероятно, что она играет роль регулятора уровня электрорецепции, а не участвует в терморецепции как таковой. В пользу такого предположения служат данные о низкой теплопроводности тканей, отделяющих ампулы от водной среды, впрочем, как и вообще всех тканей холоднокровных животных. Эти данные получены опять-таки с помощью ультразвука. Вот один из примеров. Снижение температуры кожи скатов, искусственно повышенной воздействием фокусированного ультразвука (животное

находилось в воде, температура которой была около 13 °C), продолжалось около 60 с, в то время как аналогичное снижение температуры кожи человека (при температуре воздуха около 20 °С) происходило за время, не превышавшее 1.5—2 с.

Таким образом, постепенно проясняется функциональная роль специализированных электрорецепторных структур, чувствительных к действию разномодальных стимулов.

Что касается действия фокусированного ультразвука на обонятельную, вкусовую, зрительную системы, наши знания весьма скудны. Про ультразвук и обонятельную систему пока просто нет сведений. При действии непрерывным ультразвуком на вкусовые области языка человека можно вызвать ощущение, очень сходное с «электрическим вкусом» — такое возникает, если замкнуть через язык разноименные полюса батарейки карманного фонарика. Попытки активации фокусированным ультразвуком рецепторных структур глаза пока не увенчались успехом. В чем тут дело, не найден нужный режим воздействия или в принципе активация зрительной системы ультразвуком невозможна, — пока неясно. Решение этого вопроса было бы весьма полезным как для дальнейшего изучения функции зрительной системы, так и для углубления наших знаний о возможностях и механизмах функционального действия фокусированного ультразвука.

Глава 4. Действие фокусированного ультразвука на нервные проводники и центры мозга

Исключительно разнообразный поток стимулов и соответствующих им ощущений можно классифицировать и тем самым ограничить определенными «измерениями», или «параметрами». Обычно рассматривают четыре измерения: качество (модальность, субмодальность или особенность в пределах одной модальности), силу (интенсивность), протяженность (пространство) и длительность (время). Каждый стимул и соответственно каждое ощущение могут изменяться в любом измерении, независимо от трех остальных. Именно поэтому вполне приемлемо представление сенсориума (чувственного восприятия) в виде матрицы (Nx4), где N — основные сенсорные модальности, каждая из которых имеет четыре измерения. Собственно сама модальность ощущения является основным качеством стимула. Именно в пределах этого качества отличается свет от звука, запах от прикосновения, горечь от тепла и т. д. В пределах каждой модальности заключено огромное количество градаций (особенностей) по качеству стимула; градации эти, характеризуемые ощущением, и дают возможность получения представлений о свойствах стимулов и в конечном счете — о внешнем мире. Некоторые исследователи считают целесообразным выделять в пределах одной модальности так называемые субмодальности. Качество каждой субмодальности также имеет множество градаций. Например, тактильное ощущение может характеризоваться как прикосновение, давление, удар, вибрация.

Нетрудно заключить, что из всех перечисленных выше измерений только одно, а именно «качество», определяется видом воздействующей энергии, типом воспринимающей ее рецепторной поверхности и внутримозговыми связями этой поверхности, центральными сенсорными проекциями в мозге. Остальные три — интенсивность, пространственная протяженность и длительность — могут отражаться в проводниках, по крайней мере в проводниках первого порядка, идущих от рецепторов, при действии неадекватного раздражителя (например, электрического тока) так же точно и количественно определенно, как и при действии адекватного стимула. Известно, что увеличение силы и длительности воздействия электрического тока на нервные волокна вызывает увеличение частоты и длительности разрядов в них.

В главе 3 было показано, что импульсы фокусированного ультразвука при действии на различные рецепторные поверхности вызывают все виды ощущений, в основе возникновения которых лежит раздражение механическими видами энергии. Экспериментальные и расчетные данные свидетельствуют в пользу предположения о том, что основным действующим фактором фокусированного ультразвука является смещение частиц среды или тканей, окружающих рецепторные образования в фокальной области излучателя. Неудивительно, что, будучи механическим по своей физической сущности раздражителем, фокусированный ультразвук представляется

достаточно универсальным и адекватным способом изучения деятельности различных механорецепторных систем.

А если фокусированным ультразвуком воздействовать непосредственно на проводниковые и центральные структуры сенсорных систем, может ли он вызывать те формы активности, которые характерны для данной сенсорной системы, может ли он стать раздражителем нейронных структур? Какие эффекты, характеризуемые типичными ощущениями, показателями электрической или двигательной активности, связанные с определенными зонами центральной нервной системы, могут быть зарегистрированы? Возникают ли структурные изменения в зоне действия такого стимула? Поставленные вопросы имеют принципиально важное значение для решения ряда фундаментальных и практических задач. К их числу относятся, например, развитие представлений о сенсорной специфичности раздражителя и зависимости ощущения от места воздействия стимула, выяснение возможности компенсации утраченных сенсорных функций, поиски подходов к определению регулирующего и управляющего воздействия на структуры мозга, обусловливающие различные формы поведения. В качестве важных проблем должны быть также названы исследования развития определенных состояний центральной нервной системы под влиянием внешних высокочастотных акустических полей и изучение контролируемых разрушений в центральной нервной системе, полученных бесконтактным воздействием ультразвука на заданные структуры мозга. Решение последней задачи необходимо как для нейрофизиологии и нейроморфологии, так и для нейрохирургической практики.

Даже далеко не полное перечисление аспектов применения ультразвука и возможных результатов исследований, находящих практическую реализацию, свидетельствует о необходимости проведения широкого фронта научных изысканий в этом направлении. Следует, однако, отметить, что большинство имеющихся к настоящему времени данных получено в результате изучения повреждающего действия ультразвука на биологические ткани. Значительно меньший материал получен в связи с изучением действия ультразвука на проводниковые структуры двигательных систем. Считанное число исследований посвящено обратимым изменениям функций при облучении центральных мозговых структур. Проблема активации периферических сенсорных структур в условиях выключения рецепторного аппарата изучалась только в наших работах.

Характеризуя деятельность нервной системы в условиях воздействия любого стимула, можно выделить следующие основные эффекты активация, угнетение, модуляция и повреждение. В основе трех первых эффектов лежат основные нервные процессы (возбуждение и торможение). Они выражаются в двух видах электрической активности — импульсной передаче по типу «все или ничего», характерной для нервных клеток и аксонов, и медленных электрических потенциалах в зонах соединений и взаимодействий между нейронами. Факторы, приводящие к повреждению, многообразны.

Активация и угнетение

Для оценки активирующего действия раздражителя, в нашем случае фокусированного ультразвука, можно использовать ряд показателей: возникновение специфического ощущения, характерного для исследуемой сенсорной системы в условиях отсутствия рецепторного аппарата, появление электрического ответа проводниковых или центральных структур, связанных с данной системой, усиление под воздействием раздражителя электрических ответов проекционных зон и, наконец, возникновение или усиление реакций двигательной эффекторной системы. Активация может изучаться как при прямом действии раздражителя на центральные нервные структуры, так и при опосредованном действии, а именно в тех случаях, когда воздействие наносится на одни участки нервной системы, а эффекты активации регистрируются от других ее участков. Рассмотрим те доказательства активирующего воздействия фокусированного ультразвука, которые получены экспериментально.

В первую очередь речь пойдет о реакциях, вызванных действием фокусированного ультразвука на ушной лабиринт человека и животных, если их рецепторный аппарат разрушен и не функционирует. Разнообразные формы патологии слуха представляют собой печальные модели частичной или полной утраты сенсорной слуховой функции в результате различной локализации повреждения, вызванного патологическим процессом. Среди разных заболеваний можно выделить те, при которых тугоухость обусловлена повреждением рецепторного аппарата — волосковых клеток внутреннего уха. Подобные виды патологических поражений волосковых клеток встречаются, в частности, при некоторых формах тугоухости в результате применения ототоксических антибиотиков.