ԿԵՆՍԱՖԻԶԻԿԱ

||  || ||  ||  || Множество научных групп и лабораторий экспериментируют с имплантатами сетчатки. Поскольку при указанных дефектах сами нервные клетки (в основном) остаются в порядке, можно направлять в них слабые электрические импульсы с некой схемы – решётки из электродов, размещённой прямо в сетчатке. Соответственно, импульсы эти должны отражать картинку, которую снимает миниатюрная видеокамера, закреплённая на голове. //Оригинал статьи опубликован на сайте [|Membrana]// **Создавая внутриглазные электронные имплантаты, большинство авторов совершает ошибку: отказывается от "остатка" зрения, которое ещё есть, и пробует заменить его камерой. Но интересная картина нарисуется, если создать биоэлектронный гибрид.** Блестящий замысел. Если бы н //Оригинал статьи опубликован на сайте [|Membrana]// **Создавая внутриглазные электронные имплантаты, большинство авторов совершает ошибку: отказывается от "остатка" зрения, которое ещё есть, и пробует заменить его камерой. Но интересная картина нарисуется, если создать биоэлектронный гибрид.** е ряд "но". Во-первых, размещение большого числа электродов на маленькой площади – это препятствие биологического плана. Схема просто перегревает глаз. Кроме того, даже имплантировав решётку в толщу сетчатки, нельзя добиться слишком близкого соприкосновения электродов и её глубинных клеток, лежащих непосредственно под умершими фоторецепторами. И получается, что как только инженеры сближают электроды между собой (то есть увеличивают разрешение микросхемы), каждый из них начинает действовать сразу на ряд ближайших клеток – а должен, в идеале, – только на одну, иначе смысл в высоком разрешении изображения телекамеры полностью пропадает.
 * || ==Бионический глаз вживается в образ электродами==

=

Разрез под микроскопом: клетки сетчатки крысы мигрируют через крошечное отверстие имплантата (фото с сайта stanford.edu).
= Чтобы это препятствие обойти, нужно "привязать" по одному электроду на одну, от силы — две клетки. Но для плотности пикселей, геометрически соответствующей остроте зрения 20/400 (это почти невидящий человек, порог "юридической слепоты", как пишут авторы работы, а в наших единицах — это зрение 0,05) клетки должны располагаться не дальше 30 микрон от электродов. А для остроты 20/80 (0,25) это расстояние не должно превышать 7 микронов. При такой остроте зрения, кстати, уже можно пользоваться компьютером, передвигаться по городу, распознавать лица и вообще – вести самостоятельную жизнь. Нажимать же на имплантат при внедрении (чтобы плотнее прижать электроды к слою клеток) нельзя – велик риск травмы сетчатки. А ведь расстояние между каждым из электродов и его "подшефной" клеткой – далеко не всё. Для такой остроты зрения (20/80) нужно иметь плотность пикселей в 2,5 тысячи на квадратный миллиметр. А тут начинает проявляться не только паразитная перекрёстная связь между соседними электродами, но и перегрев (клетки нельзя нагревать больше, чем на один градус выше естественной температуры в глазу), а также – нарушение электрохимии в окружающей микросхему живой среде. Потому никому до сих пор не удавалось создать устройство с числом электродов (читай – транслируемых пикселей) больше нескольких штук, десятков, ну, может быть — сотни. А нужно их иметь – многие тысячи. Тут сделаем ещё один мини-экскурс в биологию. Глаз имеет примерно 100 миллионов фоторецепторов (это как камера на 100 мегапикселей). Однако в составе зрительного нерва в мозг идёт всего 1 миллион раздельных каналов. Информация пропадает? Нет, оказывается, в самой сетчатке уже происходит предварительная обработка, некое суммирование информации. Сама сетчатка – это ведь не только слой фоторецепторов, но слой нервной сети. Теперь, если возвращаться к имплантатам с электродами, необходимо сказать – есть несколько подходов к размещению такого имплантата в глазу. Он может занимать различные слои по глубине. Можно обойтись меньшим числом электродов (только тогда необходимо имитировать суммированные сигналы нервной сети сетчатки), а если возбуждать нервные клетки, лежащие ближе к фоторецепторам – можно хорошо воспроизводить систему зрения, только плотность пикселей в имплантате должна быть высокой. Чтобы разрешить это противоречие, авторы нового проекта провели ряд опытов на крысах. И обнаружили новый биологический эффект. Учёные внедряли в сетчатки животных полимерные пластинки с маленькими отверстиями – диаметром 15-40 микрон. И вот через считанные часы клетки сетчатки сами начали передвигаться в отверстия, в течение всего нескольких дней заполняя полости под ними. Аналогично клетки вели себя и по отношению к пластине, которую покрывали стройные ряды длинных выступов-башенок. Клетки быстро заполняли промежутки между этими выступами.

=

В новом проекте клетки сетчатки заманиваются в полости имплантата. На его поверхности и в отверстиях создаётся система стимулирующих электродов (иллюстрация с сайта stanford.edu).
= "Если гора не идёт к Магомету, то Магомет идёт к горе, — сказал Паланкер. — Мы не можем поместить электроды близко к клеткам. Но мы фактически приглашаем клетки прибыть в область электродов, и они делают это с удовольствием и очень быстро". Таким образом, в проекте нового имплантата удалось добиться той самой плотности 2,5 тысячи электродов на квадратный миллиметр с соблюдением дистанции между каждым электродом и его личной клеткой – до 7 микрон. Электроды разместили в этих полостях и, соответственно – на выступах. Будет ли рабочий проект иметь отверстия в пластине или наоборот – "башенки" – пока неясно. В случае отверстий можно добиться едва ли не поштучного соединения электродов и клеток, но зато в случае выступов – у клеток лучше снабжение питательными веществами. Выбор будет сделан позже. Но это – далеко не все отличия проекта от конкурирующих работ. Если помните, другие авторы предлагали транслировать на электроды сигнал прямо с камеры на лбу. А в этом есть сильный подвох. =

Аналогично работает схема с выступами (иллюстрация с сайта stanford.edu).
= Дело в мельчайших непроизвольных движениях глаз, сканирующих пространство даже тогда, когда нам кажется, что мы неподвижно смотрим в одну точку. Если напрямую связывать камеру на лбу с имплантатом в сетчатке, это свойство зрения пропадает, что очень негативно сказывается на восприятии. А ещё – при такой схеме – зрение полностью зависит от числа электродов в имплантате. А что можно увидеть, скажем, в ста пикселях? Паланкер предложил иную схему. Камера на лбу тут также имеется, но она направляет сигнал в носимый микрокомпьютер (размером с бумажник), который переводит видимое изображение в набор коротких импульсов инфракрасного светодиодно-жидкокристаллического дисплея, с числом точек в несколько тысяч. Этот поток импульсов отражается от наклонного стекла, расположенного перед глазами, проходит через хрусталик и попадает на фоточувствительные диоды имплантата в сетчатке глаза. Те усиливают сигнал, используя энергию от крошечной солнечной батареи, имплантированной в радужку. Эти инфракрасные лучи человек не видит. А вот результат воздействия электрических импульсов на клетки сетчатки – воспринимает как изображение. При этом сам имплантат имеет размер в половину рисового зерна (3 миллиметра) и покрывает 10 градусов поля зрения – его центр.

=

Бионический глаз Паланкера (иллюстрация с сайта stanford.edu).
= И тут главный фокус: благодаря стеклу у человека сохраняется естественное восприятие сцены перед ним (теми живыми фоторецепторами, что ещё работают в глазу), особенно – периферийным зрением, наряду с наложенным "дополнением" от камеры. И мелкие быстрые движения глаз сохр //Оригинал статьи опубликован на сайте [|Membrana]// **Создавая внутриглазные электронные имплантаты, большинство авторов совершает ошибку: отказывается от "остатка" зрения, которое ещё есть, и пробует заменить его камерой. Но интересная картина нарисуется, если создать биоэлектронный гибрид.** аняют свою важность – ведь человек сам смотрит как на пейзаж (напрямую), так и на то электронное изображение (пусть инфракрасное). Положение этого изображения на сетчатке (и внедрённой решётке электродов, соответственно) меняется вместе с движением глазного яблока. Таким образом, электронный прибор максимально использует оставшиеся естественные способности глаза по обработке зрительной информации. Сейчас авторы проекта имплантируют устройство крысам, а вскоре должны перейти к опытам на свиньях. Про опыты на людях исследователи пока ничего не говорят. Средний объем сердца у межчины 750-800 кубических сантиметров, у женщины - 550-600 кубических сантиметров. Масса сердца у мужчины - 300-360 грамм, у женщины - 220-270 грамм. Сердце перекачивает около 5-6 литров крови в минуту. Этот объем увеличивается, когда человек двигается, физически напрягается, и уменьшается во время отдыха. Сердце обеспечивает беспрерывное движение крови по сосудам. Работа сердца состоит из трёх циклов: 1. Сокращение предсердий. При этом кровь через открытые клапаны проталкивается в желудочки сердца. Сокращение предсердий начинается с места впадения в него вен, поэтому устья их сжаты и попасть назад в вены кровь не может. 2. Сокращение желудочков. Створчатые клапаны, отделяющие предсердия от желудочков, поднимаются, захлопываются и препятствуют возврату крови в предсердия. 3. Диастола (пауза). Во время паузы сердечные камеры заполняются кровью. Из вен кровь попадает в предсердия и частично стекает в желудочки. Когда начнется новый цикл, оставшаяся в предсердиях кровь будет вытолкнута в желудочки - цикл повторится.
 * ||  ||   || **Сердце** - полый четырехкамерный мышечный орган, "мышечный насос".

Продолжительность сердечного цикла около 0.8 секунд: 0.1 секунды - сокращение предсердий, 0.3 секунды - сокращение желудочков, 0,4 секунды - диастола.



Cердце + сосуды = сердечно-сосудистая система. Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого кругов кровообращения. Из левых отделов сердца кровь сначала движется по аорте, затем по крупным и мелким артериям, артериолам, капиллярам. В капиллярах кислород и другие необходимые организму вещества поступают в органы и ткани, а оттуда выводятся углекислый газ, продукты обмена. После этого кровь из артериальной превращается в венозную и опять начинает движение к сердцу. Сначала по венулам, затем по более мелким и крупным венам. Через нижнюю и верхнюю полые вены кровь снова попадает в сердце, только уже в правое предсердие. Образуется большой круг кровообращения.
 * Сердечно-сосудистая система**

Венозная кровь из правых отделов сердца по легочным артериям направляется в легкие, где обогащается кислородом и снова возвращается в сердце. ||
 * =СИНАПС=
 * =СИНАПС=
 * =СИНАПС=
 * =СИНАПС=
 * =СИНАПС=
 * =СИНАПС=

|| СИНАПС  || Рис. 1. Синаптические контакты нейрона: синаптические бляшки (2) окончаний пресинаптических аксонов образуют соединения на дендритах (4) и соме (1) постсинаптического нейрона; 3 — аксон нейрона.
 * Синапс ** (греч. synapsis соприкосновение, соединение) — специализированная зона контакта между отростками нервных клеток и другими возбудимыми и невозбудимыми клетками, обеспечивающая передачу информационного сигнала. Морфологически С. образован контактирующими мембранами двух клеток. Мембрана, принадлежащая отросткам нервных клеток, называется пресинаптической, мембрана клетки, к которой передается сигнал, — постсинаптической. В соответствии с принадлежностью постсинаптической мембраны С. подразделяют на нейросекреторные, нейромышечные и межнейрональные. Последние в зависимости от места их расположения разделяют на аксодендритические, аксосоматические, аксо-аксональные и дендро-дендритические. Наиболее сложно устроено нервно-мышечное соединение, называемое двигательной концевой пластинкой, в котором окончание аксона образует множественные синаптические контакты со специализированной мышечной мембраной. Отдельные нейроны могут иметь множество синаптических контактов с другими клетками.

По способу передачи возбуждения с пресинаптической на постсинаптическую мембрану выделяют химические и электрические (так называемые эфапсы) синапсы. В синапсах с химической передачей возбуждения между пре- и постсинаптической мембранами имеется синаптическая щель, куда выделяется химическое вещество-передатчик — медиатор. Химические С. часто обозначают по названию медиатора (например, холинергические, адренергические, серотонинергические и т.п.). В эфапсе пре- и постсинаптические мембраны плотно соприкасаются и возбуждение передается посредством электрического тока. В зависимости от изменения биопотенциала постсинаптической мембраны различают С. деполяризующие, или возбуждающие, и гиперполяризующие, или тормозные.

Механизм передачи возбуждения принципиально одинаков во всех химических С. В нем можно выделить следующие основные этапы: синтез и депонирование медиатора в пресинаптическом нейроне и его окончаниях; высвобождение медиатора из депонирующих везикул и его выход в синаптическую щель; взаимодействие медиатора со специфическими хеморецепторами постсинаптической мембраны с последующей генерацией биоэлектрического потенциала; инактивация выделенного медиатора с помощью ферментов или системы обратного поглощения.

Биологически активные вещества, выполняющие функцию медиаторов, делят на несколько групп. К классическим нейромедиаторам относят ацетилхолин, адреналин и норадреналин, дофамин, серотонин, а также аминокислоты глицин и глутаминовую, аспарагиновую и гамма-аминомасляную (ГАМК) кислоты. Отдельно выделяют нейропептиды: вещество П, энкефалин, соматостатин и др. Медиаторную роль могут выполнять также АТФ, гистамин, пуриновые нуклеотиды. В соответствии с принципом Дейла, каждый отдельный нейрон в своих синаптических окончаниях один и тот же медиатор, поэтому нейроны можно обозначать также по виду медиатора: холинергические, адренергические, ГАМК-эргические, пептидергические (см. Нейросекреции). Синтез нейромедиаторов осуществляется как в соме нейрона с последующим аксонным транспортом, так и непосредственно в пресинаптических окончаниях аксона, где медиатор концентрируется в везикулах, или синаптических пузырьках. Рис. 2. Межнейрональный синапс: 1 — нервное волокно (аксон); 2 — синаптические пузырьки; 3 — синаптическая щель; 4 — хеморецепторы постсинаптической мембраны; 5 — постсинаптическая мембрана; 6 — синаптическая бляшка; 7 — митохондрия. || В состоянии функционального покоя в пресинаптическом окончании происходит случайный контакт синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной и выделение в синаптическую щель порции (кванта) медиатора из отдельной везикулы. Например, установлено, что в С. млекопитающих квант классического медиатора ацетилхолина насчитывает 4102—4104 молекул. Выделившийся в синаптическую щель медиатор взаимодействует с хеморецепторами постсинаптической мембраны (**//рис. 2//**) и приводит к возникновению миниатюрного постсинаптического потенциала. Приходящий к пресинаптическому окончанию потенциал действия в несколько раз увеличивает количество выделяемого в синаптическую щель медиатора. Взаимосвязь между потенциалом действия пресинаптической мембраны и процессом выделения медиатора из везикул в синаптическую щель обеспечивается ионами Са++. Выделяющийся в синаптическую щель медиатор взаимодействует с различными хеморецептивными участками на постсинаптической мембране (см. Рецепторы). Роль мембранных, или клеточных, рецепторов играют белковые молекулы, обладающие способностью «узнавать» специфические для них вещества и вступать с ними в реакцию. В этом процессе большое значение придается системе аденилатциклаза-циклический АМФ. Предполагается, что взаимодействие медиатора с рецепторным участком аденилатциклазы приводит к образованию циклического АМФ с последующим повышением активности протеинкиназ цитоплазмы и ядра клетки. Вследствие этого интенсифицируется фосфорилирование белков, белковые молекулы подвергаются конформационным изменениям и происходит активация специальных ионных каналов мембраны. При увеличении проницаемости постсинаптической мембраны для ионов натрия, калия и хлора возникает ее деполяризация, регистрируется возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП). При увеличении проницаемости лишь для ионов калия и хлора мембрана гиперполяризуется и регистрируется тормозный постсинаптический потенциал (ТПСП). ВПСП могут суммироваться, и при достижении величины деполяризации мембраны критического уровня генерируется потенциал действия. ТПСП тормозит генерацию потенциала действия, уменьшая суммарную величину ВПСП.
 * [[image:http://www.scorcher.ru/neuro/science/memory/mem15.files/image002.jpg width="331" height="300"]] ||

**Персональный магнетизм**
 * Основные физиологические свойства синапса обусловлены механизмом передачи возбуждения. Наличие пресинаптической мембраны с медиатором и хеморецепторов на постсинаптической мембране обеспечивает одностороннюю передачу возбуждения.** Время освобождения медиатора из везикул при экзоцитозе, диффузия медиатора через синаптическую щель, взаимодействие медиатора с клеточными рецепторами постсинаптической мембраны и формирование потенциала действия создают так называемую синаптическую задержку в передаче возбуждения через С. Ее продолжительность для теплокровных животных составляет 0,2—0,5 //мс//. Величина синаптической задержки указывает на низкую лабильность С. по сравнению с нервными волокнами и мышцами. В связи с этим С. легко утомляется. Наличие специфических хеморецептивных участков на постсинаптической мембране делает С. высокочувствительным к биологически активным веществам. Хеморецептивные зоны часто являются точкой приложения как лекарственных средств, так и различных токсических веществ.

В середине XX века Уайлдер Грейвс Пенфилд (Wilder Graves Penfield) исследовал структуру и физиологию человеческого мозга, вживив в мозг добровольцев электроды. Воздействуя на нервную ткань электрическим током, Пенфилд смог вызывать в памяти испытуемых четкие «видеозаписи» давних событий, изменять эмоциональное состояние, влиять на двигательную активность. Несмотря на успешные результаты исследований Пенфилда, Олдза и других знаменитых нейрофизиологов, было очевидно: для широкого применения **интракраниальная ** (то есть внутричерепная) ** электростимуляция мозга ** должна быть заменена более безопасным методом исследования, не требующим хирургического вмешательства.

Возможность производить без помощи электродов транскраниальную (внечерепную) стимуляцию (ТЭС) ученые получили еще с начала прошлого века. На ее основе был создан ряд терапий, в том числе — электросудорожная (ЭСТ), больше известная как электрошок. Однако нейрофизиологи прибегали к помощи ТЭС гораздо реже, чем практикующие медики, поскольку, в отличие от интракраниальной стимуляции, она не позволяла направленно воздействовать на мозг пациента. Еще в начале XX века известный французский физиолог Жак-Арсен д’Арсонваль (J. A. d’Arsonval) впервые попытался **изменить электрическую активность центральной нервной системы с помощью магнитного поля**. Направив импульсы на зрительные центры коры головного мозга добровольцев, д’Арсонваль добился у них появления «наведенных галлюцинаций» в виде ярких вспышек света — так называемых фосфенов. Об этих работах вспомнили в 1985 году, когда Энтони Баркер (Antony Barker) и его коллеги из Шеффилдского университета в Великобритании провели знаменитый эксперимент с воздействием магнитного поля на двигательные центры коры головного мозга. Выяснилось, что короткие **магнитные импульсы могут вызывать у людей непроизвольное сокращение мышц конечностей и даже заставлять пациентов совершать простые движения ног и рук**. Уже через несколько лет силами Баркера и других ученых из разных стран была разработана новая технология — **транскраниальная магнитная стимуляция** (ТМС). || — || || Исследование мозга или лечение пациента с помощью ТМС осуществляется следующим образом. На выбранном участке головы размещают катушки, которые вырабатывают низкочастотные электромагнитные импульсы. Мощность магнитного поля, необходимая, чтобы вызвать непроизвольные движения, как в опыте Баркера, называется двигательным порогом. Так как у разных людей он разный, обычно берут среднестатистическую величину, а затем при необходимости «подгоняют» интенсивность магнитного поля к конкретным пациентам. Индукция магнитного поля в этих экспериментах по величине примерно равна индукции поля, применяемого в магнитно-резонансной томографии. В некоторых случаях специалисты используют менее мощное поле. Исследования показали, что **низкоинтенсивная ТМС может тормозить или, наоборот, облегчать двигательный ответ на субпороговую (обычную) ТМС**. Для этого перед традиционной процедурой ТМС пациента следует подвергнуть слабому воздействию магнитного поля. В настоящее время ТМС используется не только для научных исследований и диагностики, но и в качестве сильного терапевтического средства. Она прекрасно показала себя как заменитель электросудорожной терапии при лечении шизофрении. Новая технология, в отличие от ЭСТ, совершенно безболезненна. Известны успешные случаи глушения навязчивых «голосов» у шизофреников — для этого с помощью ТМС снижается активность ответственной за речь зоны Брока. ТМС эффективна и при лечении депрессии. С ее помощью у больных стимулируют центры удовольствия и снижают активность отделов мозга, ответственных за проявление отрицательных эмоций. Увы, успех научных экспериментов вызвал интерес к новой технологии и у неких «гуру». Сейчас они продают в Интернете устройства для магнитной стимуляции стоимостью от 220 долларов. С их помощью последователям новой религии предлагается стимулировать центры мозга, ответственные за экстатические переживания. Пока здоровью новоявленных религиозных искателей особая опасность, похоже, не угрожает: по мнению специалистов, дешевые «религиозно-наркотические» устройства дают очень слабый эффект; они не способны генерировать достаточно мощное поле и реально воздействовать на центральную нервную систему. Кстати, настоящие аппараты для ТМС — генераторы магнитного поля, или просто стимуляторы, как их обычно называют, стоят от 6000 долларов. До сих пор не нашлось, кажется, ни одного нейрохирурга, вживившего электроды в центры удовольствия какого-нибудь наркомана. А вот сведения о попытках злоупотребления магнитной стимуляцией — пусть даже почти безрезультатных — уже есть, и не могут не вызывать тревогу || ||
 * ||  ||   ||   ||   ||   || [[image:http://dic.academic.ru/pictures/ntes/10004-3.jpg]] ||
 * ||  ||   ||   ||   ||   || [[image:http://dic.academic.ru/pictures/ntes/10004-3.jpg]] ||

=Анатомия сердца=

Сердце - это полый мышечный орган, состоящий из четырех камер: двух предсердий и двух желудочков. Между этими камерами имеются клапаны, которые пропускают кровь только в одном направлении. 
 * **Камеры сердца**

**Электрическая система сердца** Кроме того, сердце еще и электрический орган, который вырабатывает импульсы для собственного сокращения. Эти импульсы вырабатываются в синусовом узле, проходят по предсердиям к атрио-вентрикулярному узлу, затем через пучок Гиса и ножки пучка Гиса на правый и левый желудочки сердца. ||

При создании сервера использованы __**[|АРП-технологии]**__. ||
 * || [[image:http://top100-images.rambler.ru/top100/banner-88x31-rambler-blue.gif width="88" height="31" caption="Rambler's Top100" link="http://top100.rambler.ru/top100/"]] ||  || [[image:http://top.list.ru/counter?id=566558;t=211;l=1 width="88" height="31" caption="Рейтинг@Mail.ru" link="http://top.mail.ru/jump?from=566558"]] ||   || © 2002-2007 Московский физико-технический институт (государственный университет) Разработка сервера: __**Межвузовский "Физтех-центр"**__.

ԿԵՆՍԱՖԻԶԻԿԱ
10-ՐԴ ԴԱՍԱՐԱՆԻ ԱՇԱԿԵՐՏՈՒՀԻՆԵՐ՝ ՀԱԿՈԲՅԱՆ ԷԼԵՆ ,ԳՅՈՒՐՋՅԱՆ ՔՐԻՍՏԻՆԵ