CC BY
49
мг/100 г массы тела). Экспериментальные данные для создания карты пиальной сосудистой сети были получены с использованием установки высокоскоростной видеорегистрации, разработанной для оценивания скорости капиллярного кровотока [2] через высверленное на дорсальной поверхности черепа окно см ). Размер поля зрения прибора составляет 1*1 мм2 при разрешающей способности 2.8 мкм.
Мозг крысы является сложным трехмерным объектом, поэтому при регистрации возможны смещения фокусировки и неравномерная освещенность по полю изображений. Орошение мозговой оболочки физиологическим раствором является причиной появления бликов. Вышеперечисленные факторы приводят к потере информации в зарегистрированных изображениях, сложности получения панорамного изображения и, в конечном итоге, невозможности корректного анализа морфологии сосудистой сети мягкой мозговой оболочки. В работе предложено решение задачи построения панорамного изображения и карты сосудистой сети мягкой оболочки головного мозга крысы на основе обработки видеокадров с малым полем зрения, полученных при смещении прибора в горизонтальной плоскости относительно образца с помощью двухкоординатных компьютерно-управляемых линейных перемещателей. В процессе регистрации видеокадров осуществляется динамическое управление фокусировкой и экспозицией. Обработка заключается в прореживании, отбраковке несфокусированных и поврежденных видеокадров с последующим совмещением видеокадров в панорамное HDR изображение.
Результаты и их обсуждение. Получены панорамы пиальной сети головного мозга высокого разрешения с широким полем зрения и выровненными цветовыми параметрами (HDR). Полученные изображения позволяют визуально оценивать морфологические особенности сосудов по всей площади исследованного участка мягкой мозговой оболочки, строить карту повреждений с привязкой локальной структурной особенности к месту его их локализации на карте сосудов коры головного мозга. На полученных панорамных изображениях отсутствуют участки, в которых из-за бликов невозможно оценить структуру сосудистой системы и соседних тканей. Результаты локальных измерений параметров кровотока интерпретированы с учетом определения положения локального участка сосуда на карте пиальной сосудистой сети.
Выводы. Предложенная методика обработки набора изображений локальных участков коры головного мозга крысы позволяет построить панорамное изображение пиальной сосудистой сети. Качество изображений позволяет в дальнейшем проводить детальный морфологический анализ сосудистой сети.
ЛИТЕРАТУРА
1. Маркина Л.Д., Ширяева Е.Е., Маркин В.В. Морфофункциональные особенности пиальных артерий зон смешного кровоснабжения головного мозга в условиях острой циркуляторной гипоксии // Тихоокеанский медицинский журнал, 2015. - №1. - С. 40-42.
2. Волков М.В., Кострова Д.А., Маргарянц Н.Б., Пименов А.Ю. Исследование параметров капиллярного кровотока методом видеокапилляроскопии // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии. Труды 12-й международной научной конференции «ФРЭМЭ'2016» с научной молодежной сессией (Владимир-Суздаль, 5-7 июля 2016г.), 2016. - Т. 1. - С. 77-80.
УДК 612.17:612.82
ПУЛЬСИРУЮЩИЙ МОЗГ, ОТРАЖАЮЩИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВЗАИМОСВЯЗИ «СЕРДЦЕ-МОЗГ». РОЛЬ ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ МОЗГА В МЕХАНИЗМАХ ОБРАЗОВАНИЯ И ТРАНСПОРТА ЦЕРЕБРОСПИНАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ. О «ГЛИМФАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ»
МОЗГА
Родионов Ю.Я.
УО Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет Минздрава Республики Беларусь, Витебск, Республика Беларусь
Резюме. С позиций сформулированной гипотезы [3] рассмотрены вопросы о функциональных взаимосвязях «сердце - мозг», о роли пульсирующей микроциркуляции мозга в механизмах образования и транспорта цереброспинальной жидкости и роли «глимфатической системы» как характеристика пульсирующего мозга.
Ключевые слова: пульсирующая микроциркуляция, пульсирующий мозг, функциональные взаимосвязи «сердце-мозг», цереброспинальная жидкость, нервная система сердца, глимфатическая система.
PULSATING BRAIN, REFLECTING OF FUNCTIONAL «HEART-BRAIN» INTERRELATIONSHIPS. ROLE OF THE BRAIN PULSATILE MICROCIRCULATION IN THE CEREBROSPINAL FLUID FORMATION AND TRANSPORT. ABOUT BRAIN
«GLYMPHATIC SYSTEM»
RodionovYu. Ya.
Vitebsk State Medical University; Vitebsk, Republic of Belarus
Abstract. On the hypothesis basis [3] was considered some questions about functional interrelationships «heart - brain», the brain pulsatile microcirculation roles in cerebrovascular fluid formation and transport, and «glymphatic system» as pulsation brain characteristics.
Keywords: pulsatile microcirculation, pulsating brain, functional «heart-brain» interrelationships, cerebrospinal fluid, heart nervous system, glymphatic system.
Введение. Природа сохранения пульсаций кровотока, синхронного с биениями сердца - пульсирующий мозг, стала нам интересной со знакомства с работой К. Видергельма и соавт. [1]. Авторы показали, что в капиллярах сохраняются пульсации кровотока. Нами сформулирована гипотеза: сохранение пульсирующего кровотока в системе микроциркуляции должно определять пульсирующий характер транскапиллярного обмена на фоне стационарного «механизма Старлинга» [2], а движущей силой, генерирующей пульсирующий кровоток на уровне микроциркуляции, являются биения сердца.
Целью работы было рассмотрение в свете нашей гипотезы фактического и теоретического материала о природе пульсирующего мозга, отражающей функциональные взаимосвязи на уровне «сердце - мозг», о роли пульсирующей микроциркуляции мозга в механизмах образования спинномозговой жидкости (СМЖ) и функции «глимфатической системы» мозга.
Методы исследования. Теоретическое, экспериментальное и аналитическое исследование.
Результаты, их обсуждение и выводы. Сердце генерирует переменное электромагнитное поле (ЭМП) и механические колебания, является «биологическим насосом-осциллятором», синхронизирует физиологические функции животного организма, задаёт базовую частоту «опроса» периферии о «метаболических нуждах», формирует специальный кардиальный уровень интеграции организма, объединяя его в единую функциональную систему. На этом фоне нейрогуморальные механизмы, посредством положительных и отрицательных обратных связей, видоизменяют автоколебательную систему кардиального ритма и более тонко во времени и пространстве подстраивают функцию органов и систем целостного организма к решению конкретных физиологических задач [2, 3]. Биения сердца создают переменное ЭМП и механические (акустические) колебания в пределах животного организма (и на уровне мозга) и, по крайней мере, две формы движения крови, пропульсивное (поступательное) и вращательное (вихревое). Согласно закону неразрывности потока при условии его периодических возмущений биениями сердца, должно возникать некое обособление поступательного движения потока
крови в солитоны или солитоноподобные объекты. В геометрически сложно устроенной системе кровообращения солитоны поддерживаются вращательным компонентом потока, потому что сердце благодаря своему биологическому строению вносит вращательную винтовую компоненту в это движение крови. Мы полагаем, что каждый выброс крови сердцем должен предваряться сигналом (сигналами), обеспечивающим подготовку периферических отделов системы кровообращения (ПСК) к восприятию очередной порции энергии и массы. Без подобного сигнала сложнейшие процессы в организме не могли бы совершаться «точно и в срок», потому что ПСК в некоторый момент времени может оказаться не готовой к адекватному ответу на сердечное сокращение. Поэтому в системе кровообращения должна осуществляться функция синхронного контроля и управления массо и энергообменом. Такими свойствами могут обладать электромагнитные и механические сигналы, генерируемые сердцем, например, через эндотелий. Электрические сигналы (эфаптическая связь) и волновые объекты, генерируемые сердцем (солитоны), распространяющиеся по сосудам как электрическим проводникам и волноводам в пределах всего тела, опережая волну массопереноса, «уведомляют» ПСК об идущих вслед за ними волнах массы и энергии. Солитоны в своих параметрах должны нести также и информацию о характере волн массопереноса. Поскольку к данному времени вся система ПСК и микроциркуляция, очевидно, находятся в фазе «релаксации» после восприятия предшествующего сердечного выброса, а формирование солитонов обеспечивает их активацию. Здесь солитон можно рассматривать как «синхронизатор», обеспечивающий квазиодновременное и однонаправленное протекание метаболических и иных процессов в органах и тканях. Естественным посредником в этих сложнейших взаимоотношениях и взаимодействиях является сосудистый эндотелий. Исходя из этого, мы обратили внимание на существенную роль пульсирующего кровотока и давления в тканях головного мозга в реализации практически всех нормальных функций мозга [3]. Со времён Гиппократа известно, что мозг пульсирует, но до последних 70 лет этот факт не рассматривался должным образом. С развитием современных методов исследований, и прежде всего, неинвазивных, этот вопрос стал предметом интенсивных исследований. В интересном обзоре работ о движении мозга - De Motu Cerebri [4] показано, что изучение формы волны пульсаций церебрального давления и кровотока при их мониторировании - это одно из передовых направлений в определении роли пульсаций в многообразии функций мозга и в осуществлении когнитивной деятельности человека в норме и патологии. Увеличение систолического давления вызывает регулярные синхронные с биениями сердца вариации кровотока в мозге. Методом когерентной оптической томографии установлены пульсирующие колебания микроциркуляции мозга. Доказано, что устойчивость циркуляции спинномозговой жидкости (СМЖ) обеспечивается ауторегуляцией пульсирующего мозгового кровообращения на уровне микроциркуляции. Недавно сделан вывод, что водно-солевой обмен во всех жидкостных пространствах мозга существенно зависит от характера пульсирующего кровотока. Критически воспринимая гипотезу Майкен Недергаард о «глимфатической системе», можно полагать, что сохранения пульсаций кровотока и давления, синхронизированные с биениями сердца, должны играть решающую роль в направлении общего потока внутримозговой жидкости, в запуске движений СМЖ, в его энергетической поддержке, а также в активности компонентов гемато-энцефалического и «гемато-глимфатического» барьеров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Родионов Ю.Я., Чиков В.П. К теории транскапиллярного (трансмембранного) обмена // Известия Академии наук СССР. Серия биологическая. 1978, № 2. - С. 230 - 238.
2. Feinsod M. De Motu Cerebri: The History of the study of brain pulsations // The Open Neurosurgery Journal. - 2010.- Vol.3.- P. 10 - 16.
3. Rodionov Yu.Ya., Chikov V.P. The phenomenon of the electromechanical cardiac control of basic animal organism's activities // XXVIII Int. Congr. of Physiological Sciences. Abstracts. Budapest. Hungary.- 1980.- July 13-19.
4. Wiederhielm C.A., Woodbury J.W., Kirk S., Rushmer R.F. Pulsatile pressures in the microcirculation of frog mesentery // Am J Physiol.-1964.- Vol.207.- P.173-176.
УДК 615.47.616-072
ОТ ЛОКАЛЬНОЙ К ОБЩЕЙ ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ МИКРОЦИРКУЛЯТОРНО-ТКАНЕВОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА. ИНСТРУМЕНТЫ КОНТРОЛЯ
Сидоров В.В.
ООО НПП «ЛАЗМА», Москва, Россия [email protected]
Резюме
В работе предложены подходы для исследования микроциркуляции кровотока, лимфотока и окислительного метаболизма, звеньев микроциркуляторно-тканевой системы, как при локальных исследованиях, так и для оценки общего состояния микроциркуляторно-тканевой системы у человека.
Ключевые слова
Микроциркуляция, кровоток, лимфоток, метаболизм, стационарный и носимый лазерные анализаторы.
FROM LOCAL TO GENERAL ASSESSMENT OF A MICROCIRCULATORY-TISSUE
HUMAN SYSTEM. CONTROL TOOL
Sidorov V. V.
SPE "LAZMA"Ltd, Moscow, Russia [email protected]
Abstract
There are approaches for studying the microcirculation of blood flow, lymph flow and oxidative metabolism, parts of the microcirculatory-tissue system, both in local studies and for assessing the general state of the microcirculatory-tissue system in humans.
Keywords
Microcirculation, blood flow, lymph flow, metabolism, stationary and wearable laser analyzers.
Введение
В данной работе исследуется микроциркуляторно-тканевая система, которая включает звенья: микроциркуляции кровотока, лимфотока и окислительный метаболизм. При изучении микроциркуляторно-тканевой системы применяется сочетание двух методов: лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) и лазерной флуоресцентной спектроскопии (ЛФС) с проведением температурных функциональных тестов [1].
Для диагностики в локальной области применяется стационарное или передвижное оборудование [1].
Микроциркуляторно-тканевая система неоднородна. Оценку общего состояния микроциркуляторно-тканевой системы рекомендуется осуществлять, применяя распределенную систему из нескольких портативных (носимых) беспроводных лазерных анализаторов [2]. Распределяя носимые анализаторы на нескольких областях тела человека, возможно получить общую оценку микрогемодинамики и окислительного метаболизма по совокупности данных, полученных на исследуемых областей. Носимые беспроводные анализаторы ввиду их портативности предоставляют исследователю новые направления изучения микроциркуляторно-тканевых систем человека. Это диагностика правой и
