Разбиране на функционалните невроизображения
Магнитен резонанс (MRI) е дал на лекарите способността да получават много добри изображения на структурите на мозъка. По-нова техника, известна като функционална ЯМР, може да стигне още по-надалече чрез непряко измерване на мозъчната активност. Макар че през повечето време техниката се използва само в изследванията, тя става все по-често срещана в клиничните условия.
Вероятно сте се натъкнали на изображения, създадени с помощта на функционален ЯМР в даден момент.
Те показват мозък с цветни зони, изобразяващи областите на мозъка, свързани с някои функции като език или движение. Тези изследвания са много популярни: Стотици научни статии, използващи тази технология, се публикуват всеки месец, много от които са споменати и в списанието. Но как се правят тези изображения и какво всъщност представляват?
Как функционира функционалната магнитна резонанс
Функционалният ЯМР използва специален сигнал, наречен контраст на нивото на кислорода в кръвта (BOLD). Кръвта, която тече през мозъка, носи кислород на молекули, наречени хемоглобин . Молекулите на хемоглобина също носят желязо и поради това имат магнитен сигнал. Оказва се, че молекулите на хемоглобина имат различни магнитни свойства, когато са прикрепени към кислорода, отколкото когато не носят кислород и тази малка разлика може да бъде открита с машина за ЯМР.
Когато една област на мозъка е по-активна, тя първоначално използва много кислород в кръвта.
Малко след това мозъкът разширява локалните кръвоносни съдове, за да възстанови доставянето на кислород. Мозъкът може дори да свърши тази работа малко прекалено добре, така че в зоната да влезе по-кислородна кръв от първоначално използваната. Машината за магнитен резонанс (MRI) може да открие разликата в сигнала, която е резултат от това увеличение на кръвния кислород.
Така че функционалните изследвания за ядрено-магнитен резонанс (MRI) всъщност не разглеждат директно невронната активност, но разглеждат как се променят нивата на кислород в кръвта и кореспондират тази дейност с изгарянето на нервите. Проучванията показват, че това допускане обикновено е правилно, въпреки че заболявания като съдови малформации, тумори и дори нормално стареене могат да променят връзката между нервната активност и локалния кръвен поток, което води до сигнал BOLD.
Как мога лекарите да използват функционален ЯМР?
Тъй като това е сравнително по-нова технология и тъй като други техники могат да отговорят на подобни въпроси, които fMRI може да направи, fMRI не се използва често в клинични или болнични условия. Тя обаче може да се използва за планиране на важни мозъчни операции. Например, ако неврохирург иска да премахне мозъчен тумор, който се намира близо до езиковите центрове на мозъка, те могат да поръчат изследване на fMRI, за да покажат точно кои области на мозъка са свързани с езика. Това помага на неврохирургето да избягва увреждането на тези райони, докато извършва операция. Най-честата употреба на fMRI обаче е в медицинските изследвания.
Какви видове изследвания се извършват с помощта на fMRI?
Има два основни начина за използване на fMRI за визуализиране на мозъчната функция. Един от методите се фокусира върху намирането на специфични области на мозъка, които отговарят на някаква задача или стимул.
Например, човекът в скенера за ЯМР може да показва мигаща шахматна дъска в някои точки и друг път празен екран. Може да им се наложи да натиснат бутон всеки път, когато видят мигащия шаблон. Сигналът по време на задачата ще бъде сравнен със сигнала, когато задачата не бъде изпълнена, а резултатът ще бъде вид картина за това, кои мозъчни региони са участвали с виждането на мигаща шахматна дъска и след това натискане на бутон.
Другият начин fMRI може да се използва е да се оценят невронните мрежи. Това включва разбирането кои области на мозъка говорят помежду си. Ако една област на мозъка обикновено светва едновременно с друго, тези две области на мозъка могат да бъдат свързани.
За да се направи това изследване, дори не е необходимо да има никаква задача. Поради тази причина тези проучвания понякога се наричат функционални магнитно-резонансни изображения на покой.
Информацията, която идва от функционалните изследвания за MRI, е много сложна и изисква много статистически анализи да имат смисъл. Това първоначално доведе много хора да не се доверят на резултатите от функционалните изследвания на ЯМР, тъй като изглежда, че има много възможни възможности за грешка в анализа. Тъй като както изследователите, така и рецензентите са станали по-запознати с новата технология, резултатите се превръщат в по-доверени и по-надеждни.
Какво означава бъдещето за функционален ЯМР?
Функционалните изследвания на ЯМР вече показват много различни неща за мозъка, в допълнение към потвърждаването на това, което вече знаем за невронните пътища и локализация. Въпреки че е трудно да се каже дали fMRI ще се използва често в клинична обстановка, нейната популярност и ефективност като инструмент за изследване сама по себе си прави важна както за лекарите, така и за лебедите да имат основно разбиране за това как работи този инструмент.
Източници:
Pressman P, Gitelman D. Функционално ядрено-магнитен резонанс: Приложение за невролози. Неврология 2012 06 март, 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Функционално ЯМР: Основни принципи и клинични приложения: Oxford Univrsity Press, САЩ, 2006.