Porozumění funkční neurofotografii
Magnetické rezonanční zobrazování (MRI) dává lékařům schopnost získat velmi dobré snímky struktur mozku. Novější techniku známou jako funkční MRI může jít ještě dále nepřímo měřit mozkovou aktivitu. Zatímco většinu času se tato technika používá pouze ve výzkumných studiích, stává se v klinickém prostředí stále častější.
Pravděpodobně jste narazili na snímky vytvořené pomocí funkčního MRI v určitém okamžiku.
Zobrazují mozku s barevnými oblastmi zobrazujícími oblasti mozku spojené s nějakou funkcí, jako je jazyk nebo pohyb. Tyto studie jsou velmi populární: Stovky vědeckých článků využívajících tuto technologii jsou vydávány každý měsíc, z nichž mnohé jsou také zmíněny v laické tisku. Ale jak se tyto obrazy dělají a co vlastně reprezentují?
Jak funkční MRI funguje
Funkční MRI využívá speciální signál nazývaný kontrast v závislosti na hladině kyslíku v krvi (BOLD). Krev protékající mozkem nese kyslík na molekulách nazývaných hemoglobin . Molekuly hemoglobinu také nesou železo a proto mají magnetický signál. Ukázalo se, že molekuly hemoglobinu mají různé magnetické vlastnosti, pokud jsou připojeny k kyslíku, než když nesou kyslík, a tento malý rozdíl může být detekován pomocí MRI stroje.
Když je oblast mozku aktivnější, zpočátku se v krvi spotřebuje hodně kyslíku.
Krátce poté mozog rozšiřuje místní krevní cévy, aby obnovil přívod kyslíku. Mozek může dokonce tuto práci udělat trochu moc dobře, aby se do oblasti dostala více okysličené krve než to, co bylo původně užíváno. MRI stroj může detekovat rozdíl v signálu, který je důsledkem tohoto zvýšení kyslíku v krvi.
Funkční studie MRI tedy přímo neuronové aktivity přímo nevidí, ale zkoumají, jak se mění hladina kyslíku v krvi a souvisí s tím, že tato aktivita spaluje nervy. Studie ukázaly, že tento předpoklad je obvykle správný, i když nemoci, jako jsou vaskulární malformace, nádory a dokonce i normální stárnutí, mohou změnit vztah mezi neurální aktivitou a lokálním krevním tokem, který vede k BOLD signálu.
Jak mohou lékaři používat funkční MRI?
Vzhledem k tomu, že jde o relativně novější technologii a jelikož jiné techniky mohou odpovědět na podobné otázky, které fMRI může, fMRI se běžně nepoužívá v klinických a nemocničních zařízeních. Může se však použít k plánování důležitých mozkových operací. Například pokud neurochirurg chce odstranit nádor na mozku, který sedí v blízkosti jazykových center mozku, mohou si objednat studie fMRI, která pomůže ukázat přesně, jaké oblasti mozku jsou zapojeny do jazyka. To pomáhá neurochirurgovi zabránit poškození těchto oblastí během operace. Nejčastějším užíváním fMRI je však lékařský výzkum.
Jaký typ výzkumu se provádí pomocí fMRI?
Existují dva hlavní způsoby použití fMRI k vizualizaci funkce mozku. Jedna metoda se zaměřuje na nalezení konkrétních oblastí mozku, které reagují na nějaký úkol nebo podnět.
Například osoba v MRI skeneru může být v některých bodech zobrazena blikající šachovnicí a jindy prázdná obrazovka. Mohou být požádáni, aby stiskli tlačítko, kdykoli uvidí blikající šachovnici. Signál během úkolu bude poté porovnán se signálem, když není úkol proveden, a výsledkem bude jakýsi obraz o tom, jaké oblasti mozku jsou zapojeny do vidění blikající šachovnice a následného stisknutí tlačítka.
Jiným způsobem, jakým lze fMRI použít, je vyhodnotit neuronové sítě. To zahrnuje zjištění, které oblasti mozku mluví k sobě navzájem. Pokud se jedna oblast mozku obvykle rozsvítí současně s jinou, mohou být tyto dvě oblasti mozku spojeny.
Žádný úkol nemusí být dokonce zapotřebí k tomu, aby se uskutečnil tento druh studia. Z tohoto důvodu jsou tyto studie někdy nazývány funkční magnetickou rezonancí v klidovém stavu.
Informace pocházející z funkčních studií MRI jsou velmi komplikované a vyžadují hodně statistické analýzy, aby byly smysluplné. Toto zpočátku vedlo mnoho lidí k nedůvěře k výsledkům funkčních studií MRI, protože se zdálo, že v analýze existuje mnoho možných příležitostí k chybám. Jelikož se oba výzkumníci a recenzenti více seznámí s novou technologií, výsledky se stávají důvěryhodnějšími a důvěryhodnějšími.
Co znamená budoucnost pro funkční MRI?
Funkční studie MRI ukázaly již mnoho různých věcí o mozku, kromě potvrzení toho, co jsme již věděli o neurálních cestách a lokalizaci. Zatímco je obtížné říci, zda se fMRI někdy bude běžně užívat v klinickém prostředí, jeho popularita a účinnost jako samotný nástroj výzkumu činí pro lékaře a laiky důležité, aby měli základní znalosti o tom, jak tento nástroj funguje.
Zdroje:
Pressman P, Gitelman D. Funkční MRI: Primer pro neurology. Neurologie 2012 06.března, 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Funkční MRI: Základní principy a klinické aplikace: Oxford Univrsity Press, USA, 2006.