Антиматерия и безсмъртие
Луис Соколов е американец, роден през 1921 г. в семейство на емигранти от България. Произнасяше фамилията си с ударение върху първата сричка.
Израснал в Южна Филаделфия, където по онова време беше по-добре за момче от Трета улица да не се появява на Втора. И ако с извънземното се случиха доста предвидими неприятности, момчетата от Третата започнаха брутална престрелка с прашки със съседите си. Имаше наранявания до загуба на око. В училище враждата беше под формата на състезание за представяне, като Луис победи, завършвайки с най-висок резултат. Това даде право на бюджетно място в Университета на Пенсилвания. Там Соколов се интересува от клетъчна биология, работи като лаборант. И щеше да е генетик, относително далеч от медицината, ако не беше започнала Втората световна война.
Как Буда напусна психиатрията
Когато американската армия кацна в Европа през 1943 г., дори ергените бяха призовани като редници. Ръководителят посъветва Соколов да кандидатства в медицинския факултет на същия университет, за да се класира за отлагане. Там се обучаваха военни лекари с тренировка, четене на карти и противотанкови учения. Докато имаше ускорен курс, войната приключи, но Соколов остана войник и имаше стаж, също ускорен, година за 9 месеца. Стажантите се редуваха да практикуват хирургия, акушерство и гинекология, лабораторни изследвания, неврология и психиатрия.
Като най-интелектуално направление Соколов е впечатлен от психиатрията. Болниците бяха пълни с контузии с бойна невроза (посттравматично разстройство), което се лекуваше с психоанализа. Соколов беше толкова очарован от неговата ефективност, че доброволно се записа да служи като военен психиатър.
Но много скоро се промъкнасъмнения относно универсалността на психотерапията. Не се случват ли в други случаи такива промени във функционирането на мозъка, които не могат да бъдат коригирани с дума?
Отпътуването на нашия герой от психиатрията донякъде напомня на легендата за Буда. Родителите скриха съществуването на страдание от принц Сидхарта, заобикаляйки само здрави и весели младежи. Неговият поглед към света се преобръща, когато на 29-годишна възраст излиза от двореца и среща първо старец, след това болен от паралич и накрая мъртвец. Шокираният принц напуска двореца, приема името Гаутама, започва да учи философия, накрая постига просветление и става Буда.
Пътят на Соколов е оформен от няколко негови пациенти: войник, който внезапно се е научил да владее парализирана ръка; ранен мъж с амнезия, който внезапно си спомни живота си; и нимфоманка, която тихо се въздържаше от секс по време на постите.
Такива внезапни промени в мозъчната функция трябваше да имат някакво обяснение. Соколов си зададе въпроса: "Какво се случва с мозъка по време на паническа атака?" Психоаналитиците, като се започне от Фройд, са лекували пристъпите на тревожност, без да разбират тяхната физическа основа. Междувременно пристъпите на паника са материални, те се откриват чрез електроенцефалография. Но какво означават нейните данни? Кои неврони не работят правилно, променяйки електрическата активност на целия мозък?
В своето духовно търсене Буда стига до заключението, че човешкият ум не е нещо и съзнанието не може да бъде измерено и изчислено. Соколов, напротив, реши да измери работата на мозъка и да я оцени математически. В края на военната си служба през 1949 г. той дойде при учителя на своето медицинско училище д-р Сиймур Кети, който в университетската лаборатория измерва обема и скоростта на кръвния поток в съдовете на мозъка.
Как тюлените пострадаха в името на науката
Моментът се оказа успешен: Кети простополучи субсидия за нови изследвания и имаше свободна позиция. За такава заплата можеха да бъдат назначени двама лекари, но като се замисли, Кети даде цялата ставка на Соколов, защото ентусиазмът на младия лекар стигаше за двама.
Чрез измерване на притока на кръв и сравняване на концентрацията на газове в артериите и вените те установиха потреблението на кислород в мозъка. Колкото по-висока е тази стойност, толкова повече енергия се произвежда и консумира. Оказа се, че пада само с кома или припадък. Спящият мозък изгаря толкова кислород, колкото и будният мозък, и шизофреникът не се различава в това отношение от здравия индивид.
Идеята беше, че при интензивно наблюдение кислородът и другите газове по-активно абсорбират от кръвта онези центрове на мозъка, които отговарят за зрението и обработката на сигнала. Радиоактивният йод-131 е инжектиран в кръвта под формата на газообразен трифлуориодометан: газовете преодоляват кръвно-мозъчната бариера, която предпазва мозъка от примеси, които случайно попадат в кръвния поток. Веднага след като изотопът беше събран в зрителния център, главата на животното беше отрязана. Мозъкът беше замразен и нарязан на тънки резени. След това всяка плака се поставя върху рентгенов филм, който се осветява под богати на изотопи области. Оказа се вид томограма.
За да се покажат разликите в мозъчната функция на нормално и болно животно, на някои котки е зашито едно око. Освен това това трябваше да стане без упойка, защото няма смисъл да се стимулира зрителният център под упойка. Получените изображения бяха първата в света визуализация на мозъчната активност.
Това преживяване отне пет години усилена работа и само потвърди това, което отдавна се знае. Физиолозите и психиатрите установиха зоната на отговорност на всяка част от мозъка още през Първата световна война, когато имаше достатъчно ранени в главата.
Как да разберете кой е главният в къщата
Самият Соколов смяташе, че изследването на кръвоснабдяването на област от мозъка е опит за изследване на живота чрез водопровод и канализация. Тук се установява колко вода изразходват обитателите на нашия апартамент, когато перат дрехите си и от какво боледуват. Но не можете да идентифицирате главата на семейството по този начин: за това трябва да знаете колко всеки от нас харчи пари.
Вътре в мозъка има една ходеща монета - глюкозата. Когато през 1957 г. Соколов написа глава за справочник по физиология, той показа, че захарите са единственият източник на енергия за мозъчните клетки. Протеините и мазнините не преминават кръвно-мозъчната бариера. Изглежда, че е достатъчно да нахраните животно с глюкоза с радиоактивен въглерод и след това да разберете коя от клетките е натрупала повече от него. Но го нямаше. Глюкозата в мозъка се изразходва толкова бързо, колкото заплата в магазин: за минута и половина от нея остава въглероден диоксид, който веднага се отделя с кръвта.
Случайно, докато работи върху съвсем различна тема, Соколов научи, че дезоксиглюкозата, която се различава от глюкозата по липсата на един кислороден атом, причинява кома. Ензимите на невроните не са в състояние бързо да го отрежат и той се натрупва. Все едно заплатата е давана не в брой, а в тухли - те все пак трябва да се продават, което отнема време. Соколов си спомни тази връзка.
Идеята да се маркира с радиоактивен въглерод-14 трябваше да бъде изоставена: този изотоп живее дълго време, защото се разпада бавно. Повече радиоактивни тежки метали няма да преминат кръвно-мозъчната бариера. Необходимо е самата мозъчна клетка да се превърне в източник на радиация, която устройството да може да открие. Соколоф се натъкна на работа на химици от лабораторията Брукхейвън върху антиматерията.
Как полетя антиматерията
Какво е антиматерия, или антиматерия, ние не разбираме напълно. Може би това е материя, която се движи към насвъв времето: от бъдещето към миналото. Електронът в антисвета има положителен заряд и се нарича позитрон. Когато се образува по време на разпадането например на изотопа флуор-18, той веднага анихилира с първия срещнат електрон. В този случай цялата маса на двете частици се превръща в енергия, излъчвана под формата на гама лъчение. За да организирате среща с антисвета в мозъка, можете да замените водородния атом в дезоксиглюкозата с атом радиоактивен флуор-18: химичните свойства са почти същите и кръвно-мозъчната бариера няма да забележи замяната.
Оказа се, че през 1973 г. в отделението по нуклеарна медицина в същата болница са направили томограф с брояч, който може да се върти около главата на пациента, като отчита показанията слой по слой.
Как онколозите взеха PET за себе си
Тъй като експериментът е проведен от невролози, те са първите, които използват позитронно излъчване в клиниката. При хирургичното лечение на епилепсията има проблем с намирането на специфично огнище, което предизвиква конвулсии. В интервалите между атаките той консумира по-малко от нормалната глюкоза, поради което се открива с помощта на PET, след което може да бъде унищожен.
Онколозите се заинтересуваха от посланието на неврохирурзите, за което Соколов дори не помисли. Те си спомнят ефекта, открит от Ото Варбург през 1931 г.: раковите клетки активно консумират глюкоза, това е любимият им източник на енергия. Ако всички други методи ви позволяват просто да видите тумори, сега можете да разберете за жизнеспособността на раковите клетки: те са умрели след курс на химиотерапия или лъчетерапия или продължават да абсорбират глюкоза.
Веднага след като стана ясно широкото практическо приложение, бяха намерени огромни средства за подобряване на позитронно-емисионната томография. В продължение на 10 години са изобретени начини за намаляване на разходите за производство на изотопи и ускоряване на въвеждането им в дезоксиглюкоза.
Стъпаланапред и науката за клетъчните мембрани. Научихме за какво невроните използват своята глюкоза. Оказа се, че е само за движението на йони през мембраната: натрий в едната посока, калий в другата. Нашите движения, мисли, чувства и спомени възникват от факта, че нервните клетки изпомпват йони. И когато спрат да правят това, се появява паркинсонизъм или болестта на Алцхаймер, настъпва стареене и настъпва самата смърт.
Ами ако, докато човек все още е себе си, използвайки позитронно-емисионна томография, колко всяка клетка изразходва глюкоза в произволен момент? Направете моментална снимка на мозъка, с всички рефлекси, емоции, мисли; като го приложите към триизмерна карта на местоположението на невроните, вземете цифрово копие на съзнанието на индивида. И така да увековечи личността му поне в компютърната памет.
Тази идея винаги караше Соколов да се усмихва. Във всеки случай с непознати.
Ресурси и допълнителна литература