Инна Вартанян - Коснуться невидимого, услышать неслышимое

• Название: Коснуться невидимого, услышать неслышимое
• Автор: Инна Вартанян
• Издательство: Наука, Ленинградское отделение
• Жанр: Биология
• Год: 1985

В книге обобщены представления о деятельности органов чувств, полученные с помощью классических методов, и результаты оригинальных исследований авторов, основанных на использовании в качестве раздражителя фокусированного ультразвука. Обсуждаются вопросы, связанные с применением фокусированного ультразвука для изучения тактильных, температурных, болевых и слуховых ощущений человека, с его действием на зрительную и электрорецепторную системы животных. Рассмотрены некоторые аспекты клинико-диагностического применения фокусированного ультразвука, перспективы изучения и протезирования сенсорных систем с помощью искусственных раздражителей.

---

В свое время совместно с хирургами были начаты работы, имеющие существенное практическое значение. Представим себе нередкую в клинике ситуацию. У человека произошел перелом кости. Оказана помощь, отломки костей сопоставлены, но как установить, когда наступит заживление? От правильного ответа зависят не только сроки пребывания на больничной койке. Иногда при слишком ранней нагрузке возникает вторичный перелом в том же месте, а при слишком поздней — выраженная атрофия мышц. Сейчас сроки заживления определяются преимущественно на основании клинического опыта и контрольных рентгеновских снимков. По этим данным сроки весьма колеблются, а так называемая костная мозоль на рентгенограмме не всегда точно свидетельствует о заживании. Здесь, вероятно, сможет оказаться полезным ультразвук. После перелома надкостничные болевые пороги повышаются. В процессе заживления перелома надкостница также восстанавливается, регенерирует. Болевые пороги ее должны снижаться. Есть основания предполагать, что по восстановлению или по динамике снижения порогов можно будет судить о полноценности регенерации.

К настоящему времени с помощью фокусированного ультразвука получены данные о существовании различных видов боли: кожной, мышечной, надкостничной, суставной. Клинические наблюдения позволяют выделить и другие виды: зубная боль при пульпите, при парадонтите, плевральная боль, брюшинная и т. д. Для боли, изученной с помощью фокусированного ультразвука, удалось получить специфические характеристики: разные виды отличались друг от друга по величине порога в сравнении с кожной болью, по степени неприятности, по площади иррадиации, по величине скрытого периода и последействия. Если указанные или иные характеристики окажутся приемлемыми и для других видов боли, появится целый ряд новых возможностей диагностики самых различных заболеваний по измерению ощущений боли.

Изученные виды боли дают возможность проверить избирательность действия обезболивающих препаратов, сравнительно охарактеризовать их по степени обезболивающего эффекта. В любой области медицины, когда заболевание связано с изменением характера ощущений, имеется возможность провести клинико-физиологическое исследование и затем практически использовать ультразвуковые методы в диагностике.

В процессе физиологических, клинических, клиникофизиологических наблюдений естественно обогащающее взаимодействие теории и практики, в результате которого можно ожидать формирование и развитие представлений о сходных и различных чертах в функции разных органов чувств, об особенностях рецепторной функции соматической и вегетативной систем. В этой связи полезно развивать исследования органов зрения, обоняния, глубинных рецепторных систем организма, сочетая традиционные методы стимуляции с применением фокусированного ультразвука. Изучение механизмов ультразвуковой активации приближает нас к пониманию общих, основополагающих механизмов рецепции и к возможности их коррекции при патологии.

Заключение

Итак, к настоящему времени установлено, что фокусированный ультразвук может быть не только разрушающим агентом, как это знали и раньше: используемый в определенном режиме, он оказывает функциональное воздействие раздражающего или угнетающего характера.

Подобно тому как свет фокусируется отражающей вогнутой поверхностью, ультразвуковая энергия может быть сконцентрирована в определенном объеме, называемом фокальной областью, внутри которого энергия ультразвука распределяется неравномерно: наибольшая концентрация достигается в центре и спадает практически до нуля по краям. Такое распределение энергии реализует требование к раздражителю о необходимости строго локального воздействия. В зависимости от конкретной задачи исследования размеры фокальной области могут изменяться, например достигать долей миллиметра, а если учесть неравномерность распределения интенсивности в фокусе, то реальная область воздействия еще меньше.

Фокальная область может быть направлена в мягкие ткани организма на глубину, которая определяется фокусным расстоянием сферического излучателя. В связи с тем что акустические свойства мягких тканей близки к свойствам воды, создаются условия, когда можно воздействовать на определенные структуры в глубине организма, не влияя сколько-нибудь существенно на ткани, окружающие фокальную область. Предварительное оперативное вмешательство становится ненужным. Тем самым удовлетворяется требование к раздражителю о физиологичности воздействия.

Исследования показали, что стимуляцией фокусированным ультразвуком чувствительных точек кожи можно вызвать ощущения, появляющиеся у человека в ответ на естественные раздражения кожи, например ощущения тепла, холода, щекотки, тактильные ощущения и т. д.

Основным был и остается вопрос о нахождении тех действующих факторов, которые в каждом конкретном случае могут быть ответственны за появление того или другого функционального эффекта, в частности кожного ощущения определенной модальности. К выявлению этих факторов приходится подходить разными способами. Некоторые определялись измерением, например, температуры в фокальной области, интенсивности ультразвука и т. д., другие — на основе анализа результатов разных исследований, полученных, например, с ультразвуком нескольких частот. В результате подобного анализа сделан вывод, что в основе всех указанных выше кожных ощущений лежит механическое действие ультразвука. Были определены пороговые величины смещений, необходимых для получения тактильных, температурных и болевых ощущений. Полученные данные подтверждены опытами с применением неультразвуковых механических раздражителей. Опыты подтвердили, что ощущения тепла, холода и боль можно вызвать механической стимуляцией чувствительных точек.

Одним из своеобразнейших явлений, с которым постоянно сталкивается медицина и которое, с одной стороны, служит предупредительным знаком для того, чтобы человек защищался от грозящего неприятного воздействия, а с другой — приносит ему массу неприятностей, является боль. С помощью фокусированного ультразвука удалось обнаружить, что у человека можно выделить совершенно самостоятельные виды боли, отличающиеся друг от друга по локализации, величине порога, характеру иррадиации и субъективному описанию ощущения. Такого рода результаты дают основание надеяться, что при некоторых заболеваниях выявятся изменения болевых порогов, а это может оказаться важным для диагностики. Так, в клинико-физиологических исследованиях нами показано, что иногда одновременно с повышением порогов тактильных ощущений снижались пороги боли.

Перспективным направлением в исследовании болевой рецепции с помощью фокусированного ультразвука представляется оценка действия препаратов, которые избирательно блокируют боль. Контроль за эффективностью их действия мог бы быть осуществлен по изменению порогов боли.

Одним из ведущих ощущений человека, определяющих в значительной степени его социальный статус, является слух. По статистике известно, что до 4% населения страдают тугоухостью. Среди таких больных имеется значительное количество глухих в результате поражения рецепторных клеток ушного лабиринта. Этим больным не помогают современные слуховые аппараты, оперативное лечение и т. д. Использование фокусированного ультразвука дает основание надеяться на возможность слухового протезирования таких больных, минуя пораженный рецепторный аппарат.

В настоящее время получены экспериментальные данные, подтверждающие предположение о возможности действия ультразвука на волокна слухового нерва. Механизм такого действия пока не ясен. Обнадеживающими для введения слуховой информации глухим являются данные о функциональной сохранности у них части волокон слухового нерва при полной гибели рецепторного аппарата.

Оценка ультразвуком возможностей для электроимплантационного слухопротезирования представляется перспективной потому, что при этом не требуется оперативного вмешательства. Существенным остается вопрос о влиянии ультразвука при длительном воздействии. В этом направлении необходимы специальные исследования. Не менее серьезной представляется проблема обучения пользования новым протезом для наиболее оптимального и полного приема передаваемой информации.

Исследования по воздействию ультразвуком на сетчатку глаза пока не дают убедительных данных о возможности получить зрительные ощущения. Нет данных и о прямом раздражающем действии ультразвука на нейроны центральной нервной системы позвоночных животных, хотя для беспозвоночных такие данные получены. Описано действие фокусированного ультразвука на электрорецепторные структуры рыб, на структуры центральной нервной системы позвоночных, заключающееся в обратимом угнетении некоторых моторных реакций, и т. д. Получены данные об общих закономерностях функционального действия ультразвука на нервные структуры, что дает основание надеяться на реализацию управляющих и модулирующих влияний путем воздействия на различные структуры центральной нервной системы в эксперименте на животных.