Razloženo funkcionalno slikanje z magnetno resonanco

Magnetna resonanca (MRI) je zdravnikom omogočila pridobiti zelo dobre podobe možganskih struktur. Novejša tehnika, znana kot funkcionalna magnetna resonanca (MRI), je lahko še dlje, tako da posredno meri tudi možgansko aktivnost. Čeprav se tehnika večinoma uporablja samo v raziskovalnih študijah, je v kliničnem okolju vse pogostejša.

Verjetno ste v nekem trenutku naleteli na slike, ustvarjene s funkcijskim MRI. Prikazujejo možgane z obarvanimi področji, ki prikazujejo možganska področja, povezana z neko funkcijo, kot je jezik ali gibanje. Te študije so zelo priljubljene: vsak mesec se objavijo na stotine znanstvenih člankov, ki uporabljajo to tehnologijo, od katerih jih je veliko omenjenih tudi v tisku. Toda kako so nastale te slike in kaj dejansko predstavljajo?

Kako deluje MRI

Funkcionalna magnetna resonanca uporablja poseben signal, imenovan kontrast, odvisen od nivoja kisika v krvi (BOLD). Kri, ki teče skozi možgane, prenaša kisik na molekule, imenovane hemoglobin. Tudi molekule hemoglobina nosijo železo in imajo zato magnetni signal. Izkazalo se je, da imajo molekule hemoglobina različne magnetne lastnosti, ko so pritrjene na kisik, kot kadar ne prenašajo kisika, in to majhno razliko lahko odkrijemo z MRI aparatom.

Ko je območje možganov bolj aktivno, na začetku porabi veliko kisika v krvi. Kmalu zatem možgani razširijo lokalne žile, da bi obnovili oskrbo s kisikom. Možgani lahko celo opravijo to delo preveč dobro, tako da več kisikove krvi gre v območje, kot je bilo prvotno uporabljeno. MRI stroj lahko zazna razliko v signalu, ki je posledica tega povečanja kisika v krvi.

Funkcionalne študije MRI pravzaprav ne gledajo neposredno na nevronsko aktivnost, ampak gledajo na to, kako se spreminja raven kisika v krvi in ​​ta aktivnost povezuje z žganjem živcev. Študije so pokazale, da je ta domneva praviloma pravilna, čeprav lahko bolezni, kot so vaskularne malformacije, tumorji in celo normalno staranje, spremenijo odnos med živčno aktivnostjo in lokalnim pretokom krvi, kar povzroči BOLD signal.

Kako lahko zdravniki uporabljajo funkcionalne MRI?

Ker gre za sorazmerno novejšo tehnologijo in ker druge tehnike lahko odgovorijo na podobna vprašanja, ki jih fMRI lahko, fMRI ni pogosto uporabljen v kliničnih ali bolnišničnih okoljih. Vendar pa se lahko uporablja za načrtovanje pomembnih možganskih operacij. Na primer, če želi nevrokirurg odstraniti možganski tumor, ki se nahaja blizu jezikovnih centrov v možganih, lahko naroči študijo fMRI, da bi pokazal, katera področja možganov so povezana z jezikom. To pomaga nevrokirurgu, da med operacijo ne poškoduje teh regij. Vendar pa je najpogostejša uporaba fMRI v medicinskih raziskavah.

Kakšne vrste raziskav se izvaja z uporabo fMRI?

Obstajata dva glavna načina za uporabo fMRI za vizualizacijo delovanja možganov. Ena metoda se osredotoča na iskanje določenih področij možganov, ki se odzivajo na določeno nalogo ali spodbudo. Na primer, osebi, ki je v skenerju MRI, se lahko na nekaterih mestih prikaže utripajoča tabla, včasih pa prazen zaslon. Od njih se lahko zahteva, da pritisnejo gumb vsakič, ko vidijo utripajočo tablo. Signal med nalogo se bo nato primerjal s signalom, ko se opravilo ne opravi, rezultat pa bo nekakšna slika o tem, katere regije možganov so bile vpletene v opazovanje utripajoče preglednice in nato pritiska na gumb.

Drugi način, na katerega se lahko uporablja fMRI, je ocena nevronskih mrež. To vključuje ugotovitev, katera področja možganov se pogovarjajo med seboj. Če eno področje možganov običajno zasveti hkrati z drugim, se lahko ta dva področja možganov povežeta. Za opravljanje te vrste študij ni potrebna nobena naloga. Zaradi tega se te študije včasih imenujejo funkcionalna magnetna resonanca s stanjem.

Informacije, ki izhajajo iz funkcionalnih raziskav MRI, so zelo zapletene in zahtevajo veliko statističnih analiz. To je na začetku mnoge ljudi pripeljalo do nezaupanja v rezultate funkcionalnih raziskav MRI, saj se je zdelo, da je v analizi veliko možnosti za napake. Ker pa se oba raziskovalca in pregledovalca bolj seznanita z novo tehnologijo, postajajo rezultati vedno bolj zaupanja vredni in zaupanja vredni.

Kaj pomeni prihodnost za funkcionalni MRI?

Funkcionalne študije MRI so že pokazale veliko različnih stvari o možganih, poleg tega pa so potrdile, kar smo že vedeli o živčnih poteh in lokalizaciji. Čeprav je težko reči, ali bo fMRI kdaj uporabljen v kliničnem okolju, je njegova priljubljenost in učinkovitost le kot raziskovalno orodje pomembno za zdravnike in laike, da imajo osnovno razumevanje o tem, kako to orodje deluje.