Zawartość
- Jak działa funkcjonalny rezonans magnetyczny
- Jak lekarze używają funkcjonalnego rezonansu magnetycznego
- Rodzaje badań przeprowadzonych przy użyciu fMRI
- Co przyniesie przyszłość
Prawdopodobnie w pewnym momencie natknąłeś się na obrazy utworzone za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego. Pokazują mózg z kolorowymi obszarami przedstawiającymi obszary mózgu związane z niektórymi funkcjami, takimi jak język lub ruch. Badania te cieszą się dużą popularnością: co miesiąc publikowane są setki artykułów naukowych wykorzystujących tę technologię, z których wiele jest również wspominanych w prasie świeckiej. Ale jak powstają te obrazy i co właściwie przedstawiają?
Jak działa funkcjonalny rezonans magnetyczny
Funkcjonalne MRI wykorzystuje specjalny sygnał zwany kontrastem zależnym od poziomu tlenu we krwi (BOLD). Krew przepływająca przez mózg przenosi tlen na cząsteczkach zwanych hemoglobiną. Cząsteczki hemoglobiny również przenoszą żelazo i dlatego mają sygnał magnetyczny. Okazuje się, że cząsteczki hemoglobiny mają inne właściwości magnetyczne, gdy są przyłączone do tlenu, niż gdy nie przenoszą tlenu, a tę niewielką różnicę można wykryć za pomocą aparatu MRI.
Kiedy obszar mózgu jest bardziej aktywny, początkowo zużywa dużo tlenu we krwi. Niedługo potem mózg rozszerza lokalne naczynia krwionośne, aby przywrócić dopływ tlenu. Mózg może nawet wykonywać tę pracę zbyt dobrze, tak że do obszaru dostaje się więcej natlenionej krwi niż początkowo. Urządzenie do rezonansu magnetycznego może wykryć różnicę sygnału wynikającą z tego wzrostu tlenu we krwi.
Tak więc badania funkcjonalne MRI nie dotyczą bezpośrednio aktywności neuronów, ale przyglądają się, jak zmienia się poziom tlenu we krwi i korelują tę aktywność z pobudzeniem nerwów. Badania wykazały, że to założenie jest zwykle poprawne, chociaż choroby, takie jak wady rozwojowe naczyń, guzy, a nawet normalne starzenie się, mogą zmienić związek między aktywnością neuronów a miejscowym przepływem krwi, który skutkuje sygnałem BOLD.
Jak lekarze używają funkcjonalnego rezonansu magnetycznego
Ponieważ jest to stosunkowo nowsza technologia i ponieważ inne techniki mogą odpowiedzieć na podobne pytania, co fMRI, fMRI nie jest powszechnie stosowane w warunkach klinicznych lub szpitalnych. Można go jednak wykorzystać do planowania ważnych operacji mózgu. Na przykład, jeśli neurochirurg chce usunąć guz mózgu, który znajduje się blisko ośrodków językowych mózgu, może zlecić badanie fMRI, aby pokazać dokładnie, które obszary mózgu są zaangażowane w język. Pomaga to neurochirurgowi uniknąć uszkodzenia tych obszarów podczas wykonywania operacji. Jednak najpowszechniejszym zastosowaniem fMRI są badania medyczne.
Rodzaje badań przeprowadzonych przy użyciu fMRI
Istnieją dwa główne sposoby wykorzystania fMRI do wizualizacji funkcji mózgu. Jedna metoda skupia się na znalezieniu określonych obszarów mózgu, które odpowiadają na jakieś zadanie lub bodziec. Na przykład osobie w skanerze MRI może być pokazana migająca szachownica w niektórych miejscach, a czasami pusty ekran. Mogą zostać poproszeni o naciśnięcie przycisku, gdy tylko zobaczą migającą szachownicę. Sygnał podczas zadania zostanie następnie porównany z sygnałem, gdy zadanie nie jest wykonywane, a wynikiem będzie rodzaj obrazu tego, jakie obszary mózgu były zaangażowane w zobaczenie migającej szachownicy, a następnie naciśnięcie przycisku.
Innym sposobem wykorzystania fMRI jest ocena sieci neuronowych. Obejmuje to ustalenie, które obszary mózgu rozmawiają ze sobą. Jeśli jeden obszar mózgu zwykle świeci się w tym samym czasie, co inny, te dwa obszary mózgu mogą być połączone. Aby przeprowadzić tego rodzaju badania, może nawet nie być potrzebne żadne zadanie. Z tego powodu badania te są czasami nazywane funkcjonalnym obrazowaniem metodą rezonansu magnetycznego w stanie spoczynku.
Informacje pochodzące z funkcjonalnych badań MRI są bardzo skomplikowane i wymagają wielu analiz statystycznych, aby były znaczące. To początkowo doprowadziło wiele osób do nieufności w wynikach badań funkcjonalnego rezonansu magnetycznego, ponieważ wydawało się, że istnieje wiele możliwości popełnienia błędu w analizie. Jednak w miarę jak zarówno badacze, jak i recenzenci coraz bardziej zaznajomili się z nową technologią, wyniki stają się coraz bardziej wiarygodne i godne zaufania.
Co przyniesie przyszłość
Funkcjonalne badania MRI pokazały już wiele różnych rzeczy na temat mózgu, oprócz potwierdzenia tego, co już wiedzieliśmy o ścieżkach neuronowych i lokalizacji. Chociaż trudno powiedzieć, czy fMRI będzie kiedykolwiek powszechnie stosowane w warunkach klinicznych, jego popularność i skuteczność jako samego narzędzia badawczego sprawia, że ważne jest, aby zarówno lekarze, jak i laicy posiadali podstawową wiedzę na temat działania tego narzędzia.