Razumevanje funkcionalnega živčnega slikanja
Magnetna rezonanca (MRI) je zdravnikom omogočila, da dobijo zelo dobre slike možganskih struktur. Novejša tehnika, znana kot funkcionalna MRI, lahko še poseže s posredno merjenjem možganske aktivnosti. Čeprav se tehnika večinoma uporablja samo v raziskovalnih študijah, postaja v klinični situaciji pogostejša.
Verjetno naletite na slike, ustvarjene s funkcionalnim MRI v določeni točki.
Prikazujejo možgane z barvnimi področji, ki prikazujejo področja možganov, povezana z neko funkcijo, kot je jezik ali gibanje. Te študije so zelo priljubljene: na stotine znanstvenih člankov, ki uporabljajo to tehnologijo, objavljamo vsak mesec, od katerih so mnoge omenjene tudi v laični stiskalnici. Toda kako so te slike izdelane in kaj dejansko predstavljajo?
Kako funkcionira MRI
Funkcionalno MRI uporablja poseben signal, ki se imenuje kontrast, odvisen od nivoja kisika na nivoju kisika (BOLD). Kriza, ki teče skozi možgane, nosi kisik na molekule, imenovane hemoglobin . Molekule hemoglobina prav tako nosijo železo in zato imajo magnetni signal. Izkazalo se je, da molekule hemoglobina imajo različne magnetne lastnosti, kadar so pritrjene na kisik, kot če ne nosijo kisika, in to majhno razliko lahko odkrijete z MRI strojom.
Ko je območje možganov bolj aktivno, najprej porabi veliko kisika v krvi.
Kmalu zatem, možgani razširijo lokalne krvne žile, da bi obnovili oskrbo s kisikom. Možgane lahko celo naredijo to delo preveč dobro, tako da se večjo količino oksidirane krvi preide v območje, kot je bilo prvotno uporabljeno. Stroj MRI lahko zazna razliko v signalu, ki je posledica tega povečanja kisika v krvi.
Torej funkcionalne študije MRI dejansko ne gledajo neposredno na nevronsko aktivnost, pač pa gledajo na to, kako se spreminjajo vrednosti kisika v krvi in ta aktivnost povezuje z živčnimi žarki. Študije so pokazale, da je ta predpostavka običajno pravilna, čeprav lahko bolezni, kot so vaskularne malformacije, tumorji in celo normalno staranje, spremenijo razmerje med živčno aktivnostjo in lokalno pretokom krvi, kar ima za posledico BOLD signal.
Kako lahko zdravniki uporabljajo funkcionalno MRI?
Ker gre za sorazmerno novejšo tehnologijo in ker druge tehnike lahko odgovarjajo na podobna vprašanja, ki jih lahko daje fMRI, se fMRI običajno ne uporablja v kliničnih ali bolnišničnih okoljih. Vendar pa se lahko uporablja za pomoč pri načrtovanju pomembnih operacij možganov. Na primer, če bi nevrokirurg želel odstraniti možganski tumor, ki sedi v bližini jezikovnih centrov možganov, lahko naročijo študijo fMRI, da bi pokazala točno, katera področja možganov so povezana z jezikom. To nevrokirurgu pomaga pri preprečevanju poškodb teh regij med operacijo. Vendar je najpogostejša uporaba fMRI v medicinskih raziskavah.
Katere vrste raziskav potekajo z uporabo fMRI?
Obstajata dva glavna načina uporabe fMRI za vizualizacijo funkcije možganov. Ena metoda se osredotoča na iskanje specifičnih področij možganov, ki se odzivajo na določeno nalogo ali spodbudo.
Na primer, oseba v MRI optični bralnik je morda v nekaterih točkah prikazala utripajočo šahovnico in v drugih primerih prazen zaslon. Morda bodo morali pritisniti gumb, ko vidijo utripajočo šahovnico. Signal med opravilom se bo potem primerjal s signalom, ko se naloga ne bo izvedla, rezultat pa bo nekakšna slika o tem, katere regije možganov so vključene v videnje utripajoče šahovnice in nato pritiska na gumb.
Druga možnost, da se lahko uporabi fMRI, je oceniti nevronske mreže. To vključuje ugotoviti, katera področja možganov se pogovarjajo drug z drugim. Če se eno območje možganov navadno prižge ob istem času kot drugo, se lahko ti dve področji možganov povežejo.
Nobena naloga morda ni potrebna, da bi naredili to vrsto študija. Iz teh razlogov se te študije včasih imenujejo počivalne funkcionalne magnetne resonance.
Podatki, ki izhajajo iz študij funkcionalnih MRI, so zelo zapleteni in zahtevajo veliko statistično analizo, ki je smiselna. To je sprva povzročilo mnoge ljudi, da ne zaupajo rezultatom funkcionalnih študij MRI, saj se je zdelo, da je v analizi veliko možnosti za napake. Ker pa sta se raziskovalci in recenzenti bolj seznanili z novo tehnologijo, rezultati postajajo bolj zaupanja vredni in zaupanja vredni.
Kaj pričakuje prihodnost funkcionalnega MRI?
Funkcionalne MRI študije so že pokazale veliko različnih stvari o možganih, poleg tega pa smo potrdili, kaj smo že vedeli o nevralnih poteh in lokalizaciji. Medtem ko je težko reči, ali se bo fMRI kdajkoli uporabljal v kliničnem okolju, njegova priljubljenost in učinkovitost kot samo raziskovalno sredstvo pomenita, tako za zdravnike kot za ljudi s stališča, da imajo osnovno znanje o tem, kako to orodje deluje.
Viri:
Pressman P, Gitelman D. Funkcionalni MRI: Primer za nevrologijo. Neurologija 2012 marec 06, 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Funkcionalna MRI: osnovna načela in klinične aplikacije: Oxford Univrsity Press, ZDA, 2006.