Förståelse av funktionell neuroimaging
Magnetic Resonance Imaging (MR) har gett läkare möjligheten att få mycket bra bilder av hjärnans strukturer. En nyare teknik som kallas funktionell MR kan gå ännu längre genom att indirekt mäta hjärnaktivitet också. Större delen av tiden används tekniken endast i forskningsstudier, men det blir allt vanligare i den kliniska miljön.
Du har förmodligen kommit över bilder som skapats med funktionell MR vid något tillfälle.
De visar en hjärna med färgade områden som avbildar områden i hjärnan i samband med någon funktion som språk eller rörelse. Dessa studier är mycket populära: Hundratals vetenskapliga artiklar som använder denna teknik publiceras varje månad, varav många nämns också i lekpressen. Men hur bildas dessa bilder, och vad representerar de egentligen?
Hur Functional MRI fungerar
Funktionell MRI använder sig av en särskild signal som kallas blodsubstansberoende (BOLD) -kontrast. Blod som flyter genom hjärnan bär syre på molekyler som kallas hemoglobin . Hemoglobinmolekyler bär också järn och har därför en magnetisk signal. Det visar sig att hemoglobinmolekyler har olika magnetiska egenskaper när de är bundna till syre än när de inte bär syre, och denna lilla skillnad kan detekteras med en MRI-maskin.
När ett område i hjärnan är mer aktivt använder den i första hand upp mycket syre i blodet.
Kort därefter utvidgar hjärnan lokala blodkärl för att återställa syretillförseln. Hjärnan kan till och med göra jobbet lite för väl så att mer syreformigt blod går in i området än vad som ursprungligen användes. MRI-maskinen kan upptäcka skillnaden i signal som härrör från denna ökning av blodsyre.
Så funktionella MR-studier ser faktiskt inte på neuronaktivitet direkt, men tittar på hur blodets syrehalter förändras och korrelerar denna aktivitet till nerverbränning. Studier har visat att detta antagande vanligtvis är korrekt, även om sjukdomar som kärlsjukdomar, tumörer och till och med normal åldrande kan förändra förhållandet mellan neural aktivitet och det lokala blodflödet som resulterar i BOLD-signalen.
Hur kan läkare använda funktionell MR?
Eftersom det är en relativt nyare teknik och eftersom andra tekniker kan svara på liknande frågor som fMRI kan, är fMRI inte vanligt förekommande i kliniska eller sjukhusinställningar. Det kan dock användas för att hjälpa till att planera viktiga hjärnoperationer. Om en neurokirurg exempelvis vill ta bort en hjärntumör som ligger nära hjärnans språkcenter kan de beställa en fMRI-studie för att visa exakt vilka delar av hjärnan som är inblandade i språket. Detta hjälper neurokirurgen att undvika att skada dessa regioner medan de utför kirurgi. Den vanligaste användningen av fMRI är dock i medicinsk forskning.
Vilka typer av forskning görs med hjälp av fMRI?
Det finns två huvudsakliga sätt att använda fMRI för att visualisera hjärnfunktionen. En metod fokuserar på att hitta specifika delar av hjärnan som svarar på någon uppgift eller stimulans.
Till exempel kan personen i MR-skannern visa en blinkande kontrollpanel vid vissa punkter och andra gånger en tom skärm. De kan bli ombedda att trycka på en knapp när de ser den blinkande kontrollpanelen. Signalen under uppgiften jämförs sedan med signalen när uppgiften inte görs, och resultatet blir en slags bild av vilka hjärnregioner som var involverade i att se en blinkande kontrollpanel och sedan trycka på en knapp.
Det andra sättet fMRI kan användas är att utvärdera neurala nätverk. Det handlar om att bestämma vilka områden i hjärnan som pratar med varandra. Om ett område i hjärnan brukar tändas samtidigt som en annan, kan dessa två områden i hjärnan vara anslutna.
Ingen uppgift kan till och med behövas för att göra denna typ av studie. Av denna anledning kallas dessa studier ibland hvilande tillståndsfunktionell magnetisk resonansbildning.
Informationen som kommer från funktionella MR-studier är mycket komplicerad och kräver mycket statistisk analys för att vara meningsfull. Detta ledde initialt till att många människor misstog resultaten av funktionella MR-studier, eftersom det verkade att det fanns många möjliga felmöjligheter i analysen. Men eftersom både forskare och granskare har blivit mer bekanta med den nya tekniken blir resultatet både mer betrodda och trovärdiga.
Vad håller framtiden för funktionell MR?
Funktionella MR-studier har redan visat många olika saker om hjärnan, förutom att bekräfta vad vi redan visste om neurala vägar och lokalisering. Även om det är svårt att säga huruvida fMRI någonsin kommer att användas allmänt i en klinisk miljö, gör dess popularitet och effektivitet som ett forskningsverktyg ensam det viktigt för både läkare och läktare att ha en grundläggande förståelse för hur detta verktyg fungerar.
källor:
Pressman P, Gitelman D. Funktionell MR: En primer för neurologiska invånare. Neurologi 2012 6 mars, 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Funktionell MR: Grundprinciper och kliniska tillämpningar: Oxford Univrsity Press, USA, 2006.