как измерить объем головного мозга
Как измерить объем головного мозга
Для отражения динамики массы головного мозга использовались данные литературы. Описано, что масса головного мозга имеет тенденцию к увеличению до периода среднего возраста, а затем постепенно уменьшается.
В «биологических таблицах»- Tabulae biologicae (1941) приводятся данные по вариабельности веса мозга с возрастом. Следует отметить, что относительный вес мозга у мужчин и женщин в онтогенезе практически не отличается. Однако в динамике массы мозга в онтогенезе существует ряд особенностей в зависимости от пола.
По нашим данным таким показателям массы головного мозга в разных возрастных группах наиболее соответствует кривая динамики удельного веса брахицефалов в аналогичных группах. При изучении данной кривой обнаруживается соответствие колебаний удельного веса брахицефалов и динамики массы головного мозга в онтогенезе.
У мужчин динамика массы головного мозга и относительных размеров черепа характеризуется сглаженным ростом до периода 30-40 лет (1383 г). После чего масса мозга постепенно снижается до среднего значения в возрасте 50-60 лет 1341 г. Доля брахицефалов среди мужчин увеличивается до 70% в третьей возрастной группе (30-40 лет), затем постепенно снижается к шестидесяти годам до значения 42%.
Доля долихоцефалов среди женщин с 16-ти до 60-ти лет находится в пределах 1-6%, за исключением возрастной группы 30-40 лет, когда ее значение достигает 15%. Именно в этом периоде резко падает значение удельного веса брахицефалов с 82% (20-30 лет) до 54%.
Динамические кривые удельного веса брахицефалов и мезоцефалов у мужчин имеют схожее соотношение. В возрастной группе 16-20 лет доля мезоцефалов составляет 43%, затем она резко уменьшается до 23% в группе 20-30 лет, в этот возрастной период доля брахицефалов составляет 62%. В возрастных группах 20-30 лет, 30-40 лет и 40-50 лет удельный вес мезоцефалов в среднем 22,6%. В последней возрастной группе 50-60 лет наблюдается рост данного показателя до 58%. Это изменение соответствует уменьшению доли брахицефалов с 67% в группе 40-50лет до 42% в последней возрастной группе. Удельный вес долихоцефалов среди мужчин во всех возрастных группах в среднем имеет значение в пределах 11% и изменяется в соответствии с динамикой мезоцефалов.
Соответствие изменений массы головного мозга и брахицефалов в онтогенезе возможно объясняется в преобладании данного индекса относительных размеров черепа в большинстве возрастных групп. Это может свидетельствовать о том, что изменение размеров мозгового черепа в онтогенезе идет в сторону брахицефализации. Этот факт позволяет предположить, что в процессе своего онтогенетического развития головной мозг человека увеличивается в значительной степени за счет структур теменно-височной области.
Как измерить объем головного мозга
«А в результате прочтения Тургенева много людей покончило с собой и у кого-то из них не родился второй Гитлер. А ещё решилась проблема перенаселения. Тургенев захламил курс образования большим количеством художественной литературы, и множество бездарных людей пошло в филологию и литературу, а не засоряют реальную науку имитацией научной деятельности.»
——————————————-
в отличие от моего оценки ваша все таки выглядит натянута.
«До тех пор говорить о важности вклада бесполезно.»
___________________________________________________
ну раз мы не можем оценить по вашему, значит мы и не можем утверждать, что масса мозга как то влияет на гениальность, равно как и обратное.
«Но можно исследовать мозг сегодня применительно к определённой функции.»
—————————————————————
как вы не поймете, что мотивация и жизненная установка намного важнее и ДАСТ БОЛЬШИЙ РЕЗУЛЬТАТ в какой либо деятельности, чем даже ваша одаренная функция без соответствующей мотивации.
Не получится никакого счастливого общества по Савельеву, где каждый будет заниматься тем к чему он приспособлен в соответствии с его усиленным томографом:
1. потому что может быть так, что у многих людей нет вообще какой то выраженной доминанты в мозге
2. даже при наличии не выраженных способностей в какой то деятельности, но при осознании важности для человека этой деятельности он будет ей заниматься несмотря на свой не развитый отдел мозга. Например я не вижу в себе гениальных способностей в математике и не схватываю все на лету когда читаю разделы школьной программы, но при этом не перестаю ей заниматься, т.к. осознаю её важность.
3. да и вообще утверждение о том, что якобы достаточно повысить разрешение томографа и мы можем предсказывать у кого какие способности на мой взгляд звучит голословно.
Савельева интересно послушать, но если относиться по серьёзному к его словам там много спорного, что подлежит проверки, и содержательный ответ могут дать только такие же нейробиологи, специалисты в своих областях, но так как видных нейробиологов здесь нет то и возразить то ему некому. Но с теми биологами, с которыми я общался относятся к некоторым его утверждениям скептически.
К тому же он сам где то утверждал, что он выявлял эту корреляцию между размером мозга, всего то на экземплярах не более 50 шт. Поэтому его статистическая значимость очень сомнительна.
Как измерить объем головного мозга
Ответ на вопрос 
captainl в треде об интервью Савельева. Ответ не поместился в комменты, поэтому я его вынес сюда.
Первоначальный реплика captainl :
Сразу помечу, я не невролог и не нейрохирург, просто врач по образованию. Поэтому углубленного рассмотрения темы от меня ждать не приходится. Однако базовые знания по вопросу имею.
Вес, это объем и плотность. Плотность известна довольно точно— мозг состоит из воды, в основном, но можно уточнить и получить объемное распределение плотности, теми же методами, что и размеры. Для определения, с точностью до долей мм, размеров мозга, вернее координат различных его структур, в медицине чаще всего применяют различные варианты (компьютерной) томографии, наверное слышали. Так как томограммы, это набор сечений, то восстановление по ним объемной конфигурации и, тем более, общего объема, задача очевидная.
Компьютерной томография называется неспроста 🙂 Там используют алгоритм восстановления изображения предмета по его проекциям с разных углов, в тонкости я не вникал. Впрочем, это как раз епархия captainl :-).Материалов разной степени популярности и дотошности в сети полно. Можно начать с краткой статьи в Википедии. Статья не очень, но там есть термины и персоналии. В английской Википедии изложение гораздо более подробное. Физические принципы, применяемые при томографии: рентген, ЯМР (ядерный (пара)магнитный резонанс и другие методы, как просвечивающие, так и эмиссионные. Например, позитронно-эмиссионный томограф. Общий принцип: введение изотопа с тропностью к тем или иным тканям с последующим измерением излучения набором щелевых детекторов. Потом восстанавливают картинку, аналогично рентгеновской компьютерной томографии.
Применяют и другие виды томографий, самые разнообразные варианты ультразвукового исследования, измерение (комплексного) электрического сопротивления (реография), рентгенографию с введением в кровеносные сосуды и/или желудочки мозга рентгеноконтрастного вещества. И многое, многое другое.
По томограммам делают 3-D модели мозга (не вообще, а конкретного) с помощью 3-D принтера. Статья была в сети, может быть на мембране? Или в «В мире науке»? А может где-то ещё, не помню точно.
Математические расчеты во время операции.
Криозонд (жидкий азот) введён.
Картинки из монографии «КАНДЕЛЬ Э. И. Функциональная и стереотаксическая нейрохирургия/ АМН СССР.—М.: Медицина, 1981,368 с, ил.»
Между прочим, во время стереотаксических операций наркоз не применяют. Пациент находится в полном сознании, хирурги с ним разговаривают. Мозг сам по себе не чувствует боли.
Теперь, думаю, понятно, что «приблизительно, с точностью до 1%» не в стат. исследованиях даже, а на конкретном живом и бодро разговаривающем мозге, верный этому мозгу кирдык. Ведь размеры нейронных структур, куда нужно попасть, составляют единицы милиметров.
Понятно, что сейчас в стереотаксисе огромный прогресс, что радует, конечно, но и некоторую задумчивость тоже вызывает.Ведь стереотаксическии операции можно проводит быстро, массово, в амбулаторных условиях, и «не дырявя череп», т.е. бескровно.Насчет последнего пункта. Это не страшилка из голливудского триллера. Я слышал, краем уха, что в 80-е где-то в Горьковской (Нижегородской) области делалась соответствующая разработка. Принцип довольно простой: ФАР (фазированная антенная решетка) из ультразвуковых излучателей (УЗИ). Т.е. одновременно прибор и диагностический (снятие томограммы, определение координат цели) и, н-да, лечебный — если сфокусировать УЗИ в одной точке, можно получить самый разный эффект, от стимуляции нейронных центров, до их уничтожения. Тогда вроде не особенно хорошо выходило, технологии были не ах. Сейчас девайс можно дома собрать. Главный компоненты — ФАР УЗИ, ПО управляющего компьютера, конечно. Ну и пустячок, методики :-).
СОДЕРЖАНИЕ
Размер мозга
| Имя | Размер мозга (см 3 ) |
|---|---|
| Homo habilis | 550–687 |
| Homo ergaster | 700–900 |
| человек прямоходящий | 600–1250 |
| Homo heidelbergensis | 1100–1400 |
| Homo neanderthalensis | 1200–1750 |
| Homo sapiens | 1400 |
| Homo floresiensis | 417 |
Биогеографические вариации
Попытки найти расовые или этнические различия в размере мозга обычно считаются псевдонаучными. Попытки найти расовые различия в размере мозга традиционно были связаны с научным расизмом и попытками продемонстрировать расовую интеллектуальную иерархию.
Большинство попыток продемонстрировать это опиралось на косвенные данные, которые оценивали размеры черепа, в отличие от прямых наблюдений за мозгом. Они считаются дискредитированными с научной точки зрения.
В крупномасштабном обзоре глобальных изменений черепов 1984 г. был сделан вывод, что различия в размерах черепа и головы не связаны с расой, а скорее связаны с сохранением тепла климатом, заявив: «Мы не находим поддержки использования размера мозга в таксономической оценке (кроме палеонтологические крайности с течением времени). Расовые таксономии, которые включают емкость черепа, форму головы или любую другую черту, на которую влияет климат, смешивают экотипические и филетические причины. Для плейстоценовых гоминидов мы сомневаемся, что объем черепной коробки является более « ценным » с таксономической точки зрения, чем любой другой другая черта «.
Однако Яки (2011) не обнаружил статистически значимых гендерных различий в соотношении серого вещества для большинства возрастов (сгруппированных по десятилетиям), за исключением 3-го и 6-го десятилетий жизни в выборке из 758 женщин и 702 мужчин в возрасте 20–69 лет. У среднего мужчины третьего десятилетия (в возрасте 20–29 лет) соотношение серого вещества было значительно выше, чем у средней женщины той же возрастной группы. Напротив, среди испытуемых шестого десятилетия у средней женщины соотношение серого вещества было значительно выше, хотя значимой разницы среди тех, кто находился на 7-м десятилетии жизни, не было обнаружено.
Генетический вклад
Исследования взрослых близнецов показали высокие оценки наследуемости общего размера мозга во взрослом возрасте (от 66% до 97%). Эффект варьируется в зависимости от региона головного мозга, однако, с высокой наследуемостью объемов лобных долей (90-95%), умеренными оценками в гиппокампе (40-69%) и факторами окружающей среды, влияющими на несколько срединных областей мозга. Кроме того, объем бокового желудочка, по- видимому, в основном объясняется факторами окружающей среды, что позволяет предположить, что такие факторы также играют роль в окружающей мозговой ткани. Гены могут вызывать связь между структурой мозга и когнитивными функциями, или последние могут влиять на первые в течение жизни. Был идентифицирован или предложен ряд генов-кандидатов, но они ожидают репликации.
Интеллект
Исследования по измерению объема мозга, слуховых вызванных потенциалов P300 и интеллекта показывают диссоциацию, так что и объем мозга, и скорость P300 коррелируют с измеренными аспектами интеллекта, но не друг с другом. Фактические данные противоречат вопросу о том, предсказывает ли изменение размера мозга также интеллект между братьями и сестрами, поскольку некоторые исследования обнаруживают умеренную корреляцию, а другие не находят никакой. Недавний обзор Несбитта, Флинна и др. (2012) отмечают, что приблизительный размер мозга вряд ли может служить хорошим показателем IQ, например, размер мозга также различается у мужчин и женщин, но без хорошо задокументированных различий в IQ.
Открытие последних лет состоит в том, что структура мозга взрослого человека изменяется, когда усваивается новый когнитивный или двигательный навык, включая словарный запас. Структурная нейропластичность (увеличенный объем серого вещества ) была продемонстрирована у взрослых после трех месяцев обучения зрительно-моторным навыкам, поскольку качественные изменения (например, обучение новой задаче) кажутся более важными для изменения структуры мозга, чем продолжение тренировок. уже изученной задачи. Было показано, что такие изменения (например, пересмотр перед медицинским осмотром) длятся не менее 3 месяцев без дальнейшей практики; другие примеры включают изучение новых звуков речи, музыкальные способности, навыки навигации и обучение чтению зеркально отраженных слов.
Другие животные
Хотя у людей самый высокий коэффициент энцефализации среди современных животных, для приматов это вполне нормально. Некоторые другие анатомические тенденции в эволюционном пути человека коррелируют с размером мозга: базикраниум становится более изогнутым с увеличением размера мозга по сравнению с базисной длиной мозга.
Емкость черепа
Однако больший объем черепа не всегда свидетельствует о более разумном организме, поскольку большие возможности требуются для управления большим телом или во многих случаях являются адаптивным признаком жизни в более холодной окружающей среде. Например, у современных Homo sapiens у северных популяций зрительная кора на 20% больше, чем у жителей южных широт, и это потенциально объясняет популяционные различия в размере человеческого мозга (и примерно черепном объеме). Неврологические функции определяются скорее организацией мозга, чем объемом. Индивидуальная изменчивость также важна при рассмотрении емкости черепа, например, средняя емкость черепа у неандертальцев для женщин составляла 1300 см 3 и 1600 см 3 для мужчин. У неандертальцев глаза и тела были больше по сравнению с их ростом, поэтому непропорционально большая область их мозга была посвящена соматической и визуальной обработке, функциям, обычно не связанным с интеллектом. Когда эти области были скорректированы для соответствия анатомически современным человеческим пропорциям, было обнаружено, что у неандертальцев мозг был на 15-22% меньше, чем у AMH. Когда неандертальская версия гена NOVA1 вставляется в стволовые клетки, она создает нейроны с меньшим количеством синапсов, чем стволовые клетки, содержащие человеческую версию.
В попытке использовать емкость черепа в качестве объективного показателя размера мозга, в 1973 году Гарри Джерисон разработал коэффициент энцефализации (EQ). Он сравнивает размер мозга образца с ожидаемым размером мозга животных примерно с таким же весом. Таким образом, можно сделать более объективное суждение о емкости черепа отдельного животного. Холлоуэй собрал большую научную коллекцию эндокастов головного мозга и измерений емкости черепа.
Примеры черепной емкости
Способ определения объема внутримозгового образования
Владельцы патента RU 2533968:
Изобретение относится к медицине, нейрохирургии, неврологии и лучевой диагностике и может быть использовано для определения объема внутримозгового образования при черепно-мозговой травме и заболеваниях головного мозга. При визуализации внутримозгового образования с помощью томографии на аксиальных сканах определяют две максимально удаленные друг от друга точки на границе внутримозгового образования. Наклоняют из аксиальной по направлению к фронтальной плоскости сканирования так, чтобы плоскость прошла через эти точки. Измеряют расстояние A между ними. Вращают плоскость сканирования вокруг оси, проходящей через эти точки, до нахождения максимально удаленных друг от друга точек на границе внутримозгового образования, расположенных на линии, перпендикулярной к оси. Измеряют расстояние B между этими точками. Проводят через эти точки перпендикулярную оси плоскость сканирования. Находят на ней перпендикуляр к линии B, соединяющий точки на границе внутримозгового образования. Измеряют расстояние C между ними. Объем V внутримозгового образования вычисляют по формуле: V=(A×B×C):2+5%. Способ обеспечивает высокую точность определения объема внутримозгового образования. 2 пр.
Изобретение относится к медицине, а именно нейрохирургии, неврологии и лучевой диагностике, и может быть использовано для определения объема внутримозгового образования при черепно-мозговой травме и заболеваниях головного мозга.
Известно, что одним из существенных параметров при выборе тактики лечения внутримозгового образования различной этиологии является объем поражения мозга.
Известен способ определения объема внутримозгового образования (патент РФ №2338466, опубликован 20.11.2008 г.), при котором в процессе томографии головного мозга измеряют длину, ширину и высоту образования, объем образования рассчитывают как произведение длины, ширины и высоты опухоли, деленное на 1,91. Недостатки способа: неточность определения объема внутримозгового образования вследствие выбора его размеров в стандартных плоскостях, что затрудняет лечение, возможность использования только при определении объема опухоли задней черепной ямки.
Выполняют томографию головного мозга. Измеряют диаметры образования в аксиальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях. Вычисляют объем образования по уравнению объема эллипса, как произведение его 3-х диаметров, деленное на 2.
Однако прототип недостаточно точен, так как: 1) диаметры образования измеряют в стандартных аксиальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях, при этом они не всегда являются максимальными диаметрами образования, 2) вычисление объема образования по формуле для эллипса правильной формы, что ведет к ошибочному уменьшению истинного объема образования и затрудняет выбор лечения.
Изобретение направлено на создание способа определения объема внутримозгового образования, обеспечивающего повышение точности.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе определения объема внутримозгового образования, включающем выполнение томографии головного мозга, визуализацию внутримозгового образования и расчет его объема, особенность заключается в том, что на аксиальных сканах определяют две максимально удаленные друг от друга точки на границе внутримозгового образования, наклоняют из аксиальной по направлению к фронтальной плоскость сканирования так, чтобы плоскость прошла через эти точки, измеряют расстояние A между ними, вращают плоскость сканирования вокруг оси, проходящей через эти точки, до нахождения максимально удаленных друг от друга точек на границе внутримозгового образования, расположенных на линии, перпендикулярной к оси, измеряют расстояние B между этими точками, проводят через эти точки перпендикулярную оси плоскость сканирования, находят на ней перпендикуляр к линии B, соединяющий точки на границе внутримозгового образования, измеряют расстояние C между ними, объем V внутримозгового образования вычисляют по формуле: V=(A×B×C):2+5%.
Заявленный способ определения объема внутримозгового образования прошел клинические испытания при лечении 52 пациентов с черепно-мозговой травмой и опухолями головного мозга, у которых был достоверно установлен объем внутримозговой гематомы или опухоли.
Пример 1. Пациент Б., 46 лет, ист.болезни 12385, доставлен в Дорожную больницу Санкт-Петербурга скорой медицинской помощью. В момент осмотра жалоб не предъявляет из-за тяжести состояния. Найден на улице со следами травмы на голове и теле. При поступлении состояние тяжелое. Неврологически: сознание нарушено до уровня сопора, признаки поражения левой лобной и теменной долей, менингиальные симптомы. Множественные кровоподтеки и ссадины на коже головы и лице.
Проведено комплексное обследование пациента. При спиральной компьютерной томографии в медиобазальных отделах левых лобной и теменной долей обнаружена внутримозговая гематома. Согласно заявляемому способу, в аксиальной плоскости определены две максимально удаленные друг от друга точки на его границе, наклонена из аксиальной по направлению к фронтальной плоскость сканирования так, чтобы плоскость прошла через эти точки, измерено расстояние между ними A=6,2 см, выполнено вращение плоскости сканирования вокруг оси, проходящей через точки, до нахождения максимально удаленных друг от друга точек на границе внутримозгового образования, расположенных на линии, перпендикулярной к оси, измерено расстояние B=4,3 см между этими точками, через эти точки проведена перпендикулярно оси плоскость сканирования, найден на ней перпендикуляр к линии B, соединяющий точки на границе внутримозгового образования, измерено расстояние C=2,7 см между ними, вычислен объем V внутримозговой гематомы:
Заключительный диагноз: закрытая черепно-мозговая травма, ушиб головного мозга тяжелой степени со сдавлением левого полушария внутримозговой гематомой.
Таким образом, определение объема внутримозговой гематомы, который оказался значительным, позволило принято решение об открытом оперативном вмешательстве в экстренном порядке.
Пример 2. Пациентка Л., 62 лет, ист.болезни 4391, поступила в Дорожную больницу Санкт-Петербурга в плановом порядке с жалобами на постоянную головную боль, снижение зрения, ухудшение памяти. Больна около 3 месяцев. При поступлении состояние тяжелое. Неврологически: когнитивные нарушения, признаки поражения головного мозга на уровне задних отделов III желудочка, координаторные нарушения.
Проведено комплексное обследование пациентки. При магнитно-резонансной томографии обнаружено объемное образование на уровне задних отделов III желудочка. Согласно заявляемому способу, в аксиальной плоскости определены две максимально удаленные друг от друга точки на его границе, наклонена из аксиальной по направлению к фронтальной плоскость сканирования так, чтобы плоскость прошла через эти точки, измерено расстояние между ними A=1,1 см, выполнено вращение плоскости сканирования вокруг оси, проходящей через точки, до нахождения максимально удаленных друг от друга точек на границе внутримозгового образования, расположенных на линии, перпендикулярной к оси, измерено расстояние B=1,5 см между этими точками, через эти точки проведена перпендикулярно оси плоскость сканирования, найден на ней перпендикуляр к линии B, соединяющий точки на границе внутримозгового образования, измерено расстояние C=1,4 см между ними, вычислен объем V внутримозгового образования:
Учитывая небольшой объем опухоли, решено направить пациентку для лучевого лечения с помощью радиохирургической установки гамма-нож, которое осуществлено в плановом порядке. Осмотрена амбулаторно через 8 месяцев после лечения. Отмечен регресс когнитивных нарушений, головная боль не беспокоит. Наблюдается неврологом по месту жительства.
Заключительный диагноз: Объемное образование задних отделов III желудочка.
Таким образом, определение объема внутримозговой опухоли позволило принять решение о малоинвазивном лучевом лечении с помощью радиохирургической установки гамма-нож.
Способ определения объема внутримозгового образования при травме и заболеваниях головного мозга, включающий выполнение томографии головного мозга, визуализацию внутримозгового образования и расчет его объема, отличающийся тем, что на аксиальных сканах определяют две максимально удаленные друг от друга точки на границе внутримозгового образования, наклоняют из аксиальной по направлению к фронтальной плоскость сканирования так, чтобы плоскость прошла через эти точки, измеряют расстояние A между ними, вращают плоскость сканирования вокруг оси, проходящей через эти точки, до нахождения максимально удаленных друг от друга точек на границе внутримозгового образования, расположенных на линии, перпендикулярной к оси, измеряют расстояние B между этими точками, проводят через эти точки перпендикулярную оси плоскость сканирования, находят на ней перпендикуляр к линии B, соединяющий точки на границе внутримозгового образования, измеряют расстояние C между ними, объем V внутримозгового образования вычисляют по формуле: V=(A×B×C):2+5%.