Razumijevanje funkcionalne neuroimaginga
Magnetic Resonance Imaging (MRI) omogućava liječnicima da dobiju vrlo dobre slike struktura mozga. Novije tehnike poznate kao funkcionalna MRI mogu ići dalje indirektno mjerenje aktivnosti mozga kao dobro. Iako je većina vremena tehnika korištena samo u istraživačkim istraživanjima, postaje sve češća u kliničkoj situaciji.
Vjerojatno ste naišli na slike stvorene pomoću funkcionalne MRI u nekom trenutku.
Oni pokazuju mozak s obojenim područjima koja prikazuju područja mozga povezana s nekim funkcijama poput jezika ili pokreta. Ove su studije vrlo popularne: Stotine znanstvenih članaka koje koriste ovu tehnologiju objavljuju se svaki mjesec, od kojih se mnoga spominju iu laičkom tisku. Ali kako su ove slike napravljene i što zapravo predstavljaju?
Kako djeluje funkcionalna MRI
Funkcionalna MRI koristi poseban signal koji se naziva kontrastom (BOLD) kontrasta razine kisika u krvi. Krv koja teče kroz mozak nosi kisik na molekulama nazvanim hemoglobin . Molekule hemoglobina također nose željezo i stoga imaju magnetski signal. Ispada da molekule hemoglobina imaju različita magnetska svojstva kada su pričvršćene na kisik nego kada ne nose kisik, a ta se mala razlika može detektirati pomoću MRI stroja.
Kada je područje mozga aktivnije, ona u početku koristi puno kisika u krvi.
Ubrzo nakon toga, mozak proširuje lokalne krvne žile kako bi se obnovila kisika. Mozak čak može učiniti ovaj posao malo previše dobro, tako da više kisika krvi ide u područje nego što je u početku korištena. MRI stroj može otkriti razliku u signalu koji je rezultat ovog povećanja kisika u krvi.
Tako funkcionalne MRI studije zapravo ne gledaju izravno na neuronsku aktivnost, već gledaju kako se razina kisika u krvi mijenja i povezuje ovu aktivnost s plamenom živaca. Istraživanja su pokazala da je ova pretpostavka obično ispravna, iako bolesti kao što su vaskularne malformacije, tumori , pa čak i normalno starenje mogu promijeniti odnos između neuronske aktivnosti i lokalnog protoka krvi što rezultira signalom BOLD.
Kako liječnici mogu koristiti funkcionalnu MRI?
Budući da je riječ o relativno novijoj tehnologiji i zato što druge tehnike mogu odgovoriti na slična pitanja koja fMRI može, fMRI se obično ne koristi u kliničkim ili bolničkim okruženjima. Međutim, može se koristiti za pomoć u planiranju važnih operacija u mozgu. Na primjer, ako neurokirurg želi ukloniti tumor na mozgu koji sjedi blizu jezičnih središta mozga, oni mogu narediti fMRI studiju kako bi pomogli pokazati točno koja područja mozga su uključena u jezik. To pomaže neurokirurgu da izbjegne štetu tim područjima tijekom operacije. Međutim, najčešća uporaba fMRI je u medicinskom istraživanju.
Kakve vrste istraživanja je provedeno pomoću fMRI?
Postoje dva glavna načina korištenja fMRI za vizualizaciju funkcije mozga. Jedna se metoda usredotočuje na pronalaženje određenih područja mozga koja reagira na neki zadatak ili poticaj.
Na primjer, osoba u MRI skeneru može biti prikazana treptajuća kontrolna ploča u nekim mjestima, a ponekad i prazan zaslon. Može se tražiti da pritisnete gumb svaki put kada vide trepćuću kockarnicu. Signal tijekom zadatka tada će se uspoređivati s signalom kada zadatak ne bude obavljen, a rezultat će biti svojevrsna slika onoga što su regije mozga bile uključene u gledanje treperne kontrolne ploče i potom pritisak gumba.
S druge strane, fMRI se može koristiti za procjenu neuronskih mreža. To uključuje pronalaženje područja u kojima se mozak razgovara jedni s drugima. Ako jedno područje mozga obično svijetli u isto vrijeme kao i drugo, ta dva područja mozga mogu biti povezana.
Niti jedan zadatak možda čak nije potreban da bi se to učinilo takvom studijom. Iz tog razloga, ove studije se ponekad nazivaju odmorirajuće stanje funkcionalne imaging magnetske rezonancije.
Informacije koje proizlaze iz funkcionalnih MRI studija su vrlo komplicirane i zahtijevaju puno statističkih analiza da bude značajno. To je u početku dovelo mnoge ljude da ne vjeruju rezultatima funkcionalnih MRI studija, jer se činilo da postoji mnogo mogućih mogućnosti za pogrešku u analizi. Međutim, kako su oba istraživača i recenzenti postali više upoznati s novom tehnologijom, rezultati postaju vjerodostojniji i pouzdani.
Što budućnost održava za funkcionalnu MRI?
Funkcionalne MRI studije već su pokazale mnogo različitih stvari o mozgu, osim što potvrđujemo ono što smo već znali o živčanom putu i lokalizaciji. Iako je teško reći hoće li se fMRI ikada uobičajeno koristiti u kliničkom okruženju, njegova popularnost i djelotvornost kao alat za istraživanje čine ga važnim kako liječnicima tako i laicima imaju osnovno razumijevanje načina na koji taj alat funkcionira.
izvori:
Pressman P, Gitelman D. Funkcionalna MRI: Primer za neurologiju stanovnika. Neurology 2012. ožujak 06, 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Funkcionalna MRI: Osnovna načela i kliničke primjene: Oxford Univrsity Press, USA, 2006.