Funktsionaalse neuroimagingimõistmise mõistmine
Magnetresonantstomograafia (MRI) on andnud arstidele võime saada väga häid pilte aju struktuuridest. Uuem tehnika, mida nimetatakse funktsionaalseks MRI-deks, võib minna veelgi kaugemale ajutegevuse kaudselt mõõtmisega. Kuigi tehnoloogiat kasutatakse enamasti ainult uurimistöös, muutub see kliinilises keskkonnas üha tavalisemaks.
Te olete tõenäoliselt kohanud pilte, mis on loodud funktsionaalse MRI abil teatud ajahetkel.
Nad näitavad aju koos värviliste piirkondadega, mis kujutavad aju piirkondi, mis on seotud mõne funktsiooniga, näiteks keele või liikumisega. Need uuringud on väga populaarsed: iga kuu avaldatakse sadu teaduslikke artikleid, mis kasutavad seda tehnoloogiat, millest paljud on samuti mainitud ajakirjanduses. Kuid kuidas need pildid on tehtud ja mida nad tegelikult esindavad?
Kuidas funktsionaalne MRI toimib
Funktsionaalne MRI kasutab spetsiaalset signaali, mida nimetatakse vere hapnikusisalduse sõltuvaks (BOLD) kontrastiks. Aju läbi voolav voog hapniku kaudu molekulides, mida nimetatakse hemoglobiiniks . Hemoglobiini molekulid kannavad ka rauda ja neil on magnetvälja signaal. Selgub, et hemoglobiini molekulidel on hapnikuga ühendamisel erinevad magnetilised omadused kui neil, kes ei kanna hapnikku, ja seda väikest erinevust saab tuvastada MRI masinas.
Kui aju pind on aktiivsem, kasutab ta esialgu vere hapnikku.
Vahetult pärast aju laieneb hapnikuvarude taastamiseks kohalikud veresooned. Aju võib isegi seda tööd teha liiga vähe, nii et rohkem hapnikuga varustatud verd lähevad alale kui algselt kasutatud. MRI-masin tuvastab signaali erinevuse, mis tuleneb selle vere hapniku tõusust.
Nii funktsionaalsed MRI uuringud otseselt ei tegele neuronaalse aktiivsusega, vaid näevad ette, kuidas vere hapniku tasemed muutuvad ja seostatakse selle aktiivsusega närvide põlemisel. Uuringud on näidanud, et see eeldus on tavaliselt õige, kuigi haigused nagu veresoonte väärarengud, kasvajad ja isegi normaalne vananemine võivad muuta suhet neuroloogilise aktiivsuse ja kohaliku verevoolu vahel, mis põhjustab BOLD-signaali.
Kuidas saavad arstid kasutada funktsionaalset MRI?
Kuna see on suhteliselt uuem tehnoloogia ja kuna muud meetodid võivad vastata sarnastele küsimustele, mida fMRI saab, fMRI-d ei kasutata sageli kliinilistes või haiglates. Kuid seda saab kasutada selleks, et planeerida olulisi ajutöid. Näiteks kui neurokirurg soovib eemaldada aju kasvaja, mis asetseb peaaju keelekeskuste läheduses, võivad nad tellida fMRI-uuringu, mis aitab näidata täpselt, millistes aju valdkondades on keel. See aitab neurokirurgil vältida operatsioonide ajal nende piirkondade kahjustamist. Siiski on fMRI kõige sagedasem kasutamine meditsiinilises uuringus.
Millised uuringute liigid on tehtud, kasutades fMRI?
FMRI kasutamine ajufunktsiooni visualiseerimiseks on kaks peamist võimalust. Üks meetod keskendub teatud ajupiirkondade leidmisele, mis vastavad mõnele ülesandele või stiimulile.
Näiteks võib MRI-skanneris oleval inimesel mõnedes punktides olla vilkuvat kontrollpaneel ja mõnel juhul tühi ekraan. Neil võib paluda nuppu vajutada, kui nad näevad vilkuvaid tšekipoone. Seejärel võrreldakse signaali ülesande täitmisel signaaliga, kui seda ülesannet ei tehta, ja tulemus on mingi pilt sellest, millised ajupiirkonnad kaasasid vilkuvat kontrollpaneeli nägemist ja seejärel nupu vajutamist.
Teine võimalus fMRI-d saab kasutada neuronivõrkude hindamiseks. See tähendab, et välja selgitada, millised aju valdkonnad üksteisega räägivad. Kui üks ajupiirkond süttib tavaliselt samal ajal kui teine, võivad need kaks aju piirkonda olla ühendatud.
Sellise uuringu tegemiseks ei pruugi mingit ülesannet olla vaja. Sel põhjusel nimetatakse neid uuringuid mõnikord puhkerežiimi funktsionaalseks magnetresonantskujutiseks.
Funktsionaalsetest MRI uuringutest saadud teave on väga keeruline ja nõuab palju statistilist analüüsi. See põhjustas algselt paljude inimeste funktsionaalsete MRI uuringute tulemuste usaldamatuse, sest tundus, et analüüsi käigus oli palju võimalikke vigu. Ent kuna nii teadlased kui ka ülevaatajad on uue tehnoloogiaga tuttavamad, muutuvad tulemused nii usaldusväärsemaks kui ka usaldusväärsemaks.
Mida teeb tulevik funktsionaalseks MRIks?
Funktsionaalsed MRI uuringud on juba näidanud palju erinevaid asju aju kohta, lisaks sellele, mida oleme juba teadnud neuroniteede ja lokaliseerimise kohta. Kuigi on keeruline öelda, kas fMRI-d kasutatakse kunagi kliinilises keskkonnas, on selle populaarsus ja tõhusus vaid üks uurimisvahend, mis teeb nii arstidele kui ka planeerivatele inimestele olulise arusaamise sellest, kuidas see tööriist toimib.
Allikad:
Pressman P, Gitelman D. Funktsionaalne MRI: praimer neuroloogia elanike jaoks. Neuroloogia 2012 6. märts, 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Funktsionaalne MRI: peamised põhimõtted ja kliinilised rakendused: Oxford Univrsity Press, USA, 2006.