Zobrazenie magnetickou rezonanciou (MRI) dáva lekárom schopnosť získať veľmi dobré snímky štruktúr mozgu. Novšia technika známa ako funkčná magnetická rezonancia môže ísť ešte ďalej tým, že nepriamo meria mozgovú aktivitu. Zatiaľ čo sa táto technika väčšinou používa iba vo vedeckých štúdiách, stáva sa bežnejším v klinickom prostredí.
Pravdepodobne ste narazili na obrázky vytvorené pomocou funkčného MRI v určitom okamihu.
Zobrazujú mozog s farebnými oblasťami zobrazujúcimi oblasti mozgu spojené s niektorými funkciami ako je jazyk alebo pohyb. Tieto štúdie sú veľmi populárne: stovky vedeckých článkov využívajúcich túto technológiu sa vydávajú každý mesiac, z ktorých mnohé sú uvedené aj v laickej tlači. Ale ako sa vytvárajú tieto obrázky a čo vlastne predstavujú?
Ako funguje funkčná MRI
Funkčná magnetická rezonancia využíva špeciálny signál nazývaný kontrast v závislosti od úrovne kyslíka v krvi (BOLD). Krv tečúca cez mozog nesie kyslík na molekulách nazývaných hemoglobín. Hemoglobínové molekuly tiež nesú železo a preto majú magnetický signál. Ukázalo sa, že molekuly hemoglobínu majú rôzne magnetické vlastnosti, keď sú pripojené k kyslíku, než keď nesú kyslík, a tento malý rozdiel môže byť detegovaný pomocou zariadenia MRI.
Keď je oblasť mozgu aktívnejšia, spočiatku spotrebuje v krvi veľa kyslíka.
Krátko nato sa mozog dilatuje lokálne cievy, aby sa obnovila dodávka kyslíka. Mozog môže dokonca túto prácu urobiť trochu príliš dobre, aby sa do oblasti dostala viac okysličená krv ako to, čo bolo pôvodne použité. Zariadenie MRI dokáže zistiť rozdiel v signále, ktorý je výsledkom tohto zvýšenia kyslíka v krvi.
Takže funkčné štúdie MRI sa priamo nevidia na neuronálnu aktivitu priamo, ale pozorujú, ako sa mení hladina kyslíku v krvi a spája túto aktivitu s vypálením nervov. Štúdie ukázali, že tento predpoklad je zvyčajne správny, hoci ochorenia, ako sú vaskulárne malformácie, nádory a dokonca aj normálne starnutie, môžu zmeniť vzťah medzi neurálnou aktivitou a miestnym prietokom krvi, čo vedie k BOLD signálu.
Ako môžu lekári používať funkčnú MRI?
Pretože je to relatívne novšia technológia a pretože iné techniky dokážu odpovedať na podobné otázky, ktoré fMRI môže, fMRI sa bežne nepoužíva v klinických alebo nemocničných zariadeniach. Môže sa však použiť na plánovanie dôležitých operácií mozgu. Napríklad, ak neurochirurg chce odstrániť nádor na mozgu, ktorý sedí blízko jazykových centier mozgu, môže si objednať štúdiu fMRI, aby pomohla presne ukázať, ktoré oblasti mozgu sú spojené s jazykom. To pomáha neurochirurgovi zabrániť poškodeniu týchto regiónov počas operácie. Najbežnejšie použitie fMRI je však v medicínskom výskume.
Aké typy výskumov sa používajú s použitím fMRI?
Existujú dva hlavné spôsoby použitia fMRI na vizualizáciu funkcie mozgu. Jedna metóda sa zameriava na hľadanie špecifických oblastí mozgu, ktoré reagujú na určitú úlohu alebo podnet.
Napríklad, osoba v MRI skeneri môže byť v niektorých bodoch zobrazená blikajúca šachovnica a inokedy prázdna obrazovka. Môžu byť požiadaní o stlačenie tlačidla vždy, keď uvidia blikajúci šachovnicu. Signál počas úlohy bude potom porovnaný so signálom, keď sa úloha neuskutoční, a výsledkom bude určitý obraz o tom, ktoré oblasti mozgu sú spojené so zobrazením blikajúcej šachovnice a následným stlačením tlačidla.
Iný spôsob fMRI môže byť použitý na hodnotenie neurónových sietí. To zahŕňa určenie toho, ktoré oblasti mozgu rozprávajú navzájom. Ak sa jedna oblasť mozgu zvyčajne rozsvieti súčasne s iným, tieto dve oblasti mozgu môžu byť spojené.
Nie je potrebná žiadna úloha, aby sme mohli robiť tento druh štúdia. Z tohto dôvodu sa tieto štúdie niekedy nazývajú funkčné magnetické rezonancie v kľudovom stave.
Informácie, ktoré pochádza z funkčných MRI štúdií, sú veľmi komplikované a vyžadujú si veľa štatistických analýz, aby boli zmysluplné. To spočiatku viedlo mnohých ľudí k nedôverovaniu výsledkov funkčných MRI štúdií, pretože sa zdalo, že existuje veľa možných príležitostí na chybu v analýze. Avšak, keďže obaja vedci a recenzenti sa viac oboznámili s novou technológiou, výsledky sa stávajú dôveryhodnejšími a dôveryhodnejšími.
Čo znamená budúcnosť pre funkčnú MRI?
Funkčné MRI štúdie už ukázali veľa rôznych vecí o mozgu, okrem potvrdenia toho, čo sme už vedeli o nervových dráhach a lokalizácii. Hoci je ťažké povedať, či sa fMRI bude niekedy bežne používať v klinickom prostredí, jeho popularita a účinnosť samotného výskumného nástroja spôsobujú, že je dôležité, aby aj lekári a laikovia mali základné vedomosti o tom, ako tento nástroj funguje.
