Forståelse af funktionel neuroimaging
Magnetic Resonance Imaging (MR) har givet lægerne mulighed for at opnå meget gode billeder af hjernens strukturer. En nyere teknik kendt som funktionel MR kan gå endnu længere ved indirekte at måle hjernens aktivitet også. Mens teknikken først og fremmest bruges i forskningsundersøgelser, bliver den mere almindelig i den kliniske indstilling.
Du har sandsynligvis stødt på billeder, der er lavet ved hjælp af funktionel MRI på et eller andet tidspunkt.
De viser en hjerne med farvede områder, der viser områder af hjernen, der er forbundet med nogle funktioner som sprog eller bevægelse. Disse undersøgelser er meget populære: Hundredvis af videnskabelige artikler, der bruger denne teknologi, offentliggøres hver måned, hvoraf mange også nævnes i lay pressen. Men hvordan fremstilles disse billeder, og hvad repræsenterer de faktisk?
Hvordan Functional MR fungerer
Funktionel MRI gør brug af et særligt signal kaldet blod-oxygenafhængig (BOLD) kontrast. Blod, som strømmer gennem hjernen, bærer ilt på molekyler kaldet hæmoglobin . Hemoglobinmolekyler bærer også jern og har derfor et magnetisk signal. Det viser sig, at hæmoglobinmolekyler har forskellige magnetiske egenskaber, når de er bundet til ilt, end når de ikke transporterer ilt, og denne lille forskel kan detekteres med en MRI-maskine.
Når et område i hjernen er mere aktivt, bruger det i første omgang meget ilt i blodet.
Kort efter udvider hjernen lokale blodkar for at genoprette iltforsyningen. Hjernen kan endda gøre dette arbejde lidt for godt, så mere iltet blod går ind i området end det, der oprindeligt blev brugt. MR-maskine kan registrere forskellen i signal som følge af denne stigning i blod oxygen.
Så funktionelle MR-undersøgelser ser faktisk ikke direkte på neuronaktivitet, men ser på, hvordan blodets iltniveau ændrer sig og korrelerer denne aktivitet til nerverbrænding. Undersøgelser har vist, at denne antagelse normalt er korrekt, selvom sygdomme som vaskulære misdannelser, tumorer og endog normal aldring kan ændre forholdet mellem neural aktivitet og den lokale blodgennemstrømning, der resulterer i BOLD signal.
Hvordan kan læger bruge funktionel MR?
Fordi det er en forholdsvis nyere teknologi, og fordi andre teknikker kan svare på lignende spørgsmål, som fMRI kan, er fMRI ikke almindeligt anvendt i kliniske eller hospitalsindstillinger. Det kan dog bruges til at hjælpe med at planlægge vigtige hjernekirurgier. Hvis en neurosurge f.eks. Vil fjerne en hjerne tumor, der sidder tæt på hjernens sprogcentre, kan de bestille et fMRI-studie for at vise præcis, hvilke områder af hjernen der er involveret i sprog. Dette hjælper neurokirurgen med at undgå at skade disse regioner, mens de udfører operation. Imidlertid er den mest almindelige anvendelse af fMRI i medicinsk forskning.
Hvilke typer forskning er udført ved hjælp af fMRI?
Der er to hovedmåder at bruge fMRI til at visualisere hjernens funktion. En metode fokuserer på at finde specifikke områder af hjernen, der reagerer på en eller anden opgave eller stimulus.
For eksempel kan personen i MR-scanneren blive vist et blinkende kontrolpanel på nogle punkter og andre gange en blank skærm. De kan blive bedt om at trykke på en knap, når de ser det blinkende tavler. Signalet under opgaven vil da blive sammenlignet med signalet, når opgaven ikke bliver udført, og resultatet bliver et slags billede af, hvilke hjerneområder der var involveret i at se et blinkende kontrolpanel og derefter trykke på en knap.
På den anden side kan fMRI bruges til at evaluere neurale netværk. Det indebærer at finde ud af, hvilke områder af hjernen der taler med hinanden. Hvis et område af hjernen normalt lyser på samme tid som en anden, kan disse to områder af hjernen være forbundet.
Det kan endda ikke være nødvendigt med en opgave for at gøre denne form for undersøgelse. Af denne grund kaldes disse undersøgelser undertiden hvilende tilstandsfunktionel magnetisk resonansbilleddannelse.
Oplysningerne, der kommer fra funktionelle MR-undersøgelser, er meget komplicerede og kræver, at en masse statistisk analyse er meningsfuld. Dette førte til at mange mennesker mistillidede resultaterne af funktionelle MR-undersøgelser, da der var mange muligheder for fejl i analysen. Men som både forskere og korrekturlæsere er blevet mere bekendt med den nye teknologi, bliver resultaterne både mere betroede og troværdige.
Hvad holder fremtiden for funktionel MR?
Funktionelle MR-studier har allerede vist mange forskellige ting om hjernen, foruden at bekræfte det, vi allerede vidste om neurale veje og lokalisering. Selv om det er svært at sige, om fMRI nogensinde bliver almindeligt anvendt i en klinisk indstilling, gør dets popularitet og effektivitet som et forskningsværktøj alene det vigtigt for både læger og læger at have en grundlæggende forståelse for, hvordan dette værktøj fungerer.
Kilder:
Pressman P, Gitelman D. Funktionel MR: En primer for indbyggere i neurologi. Neurologi 2012 6. marts, 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Funktionel MR: Grundprincipper og kliniske anvendelser: Oxford Univrsity Press, USA, 2006.