Slikanje z magnetno resonanco (MRI) je zdravnikom omogočilo, da pridobijo zelo dobre slike možganskih struktur. Novejša tehnika, znana kot funkcionalna magnetna resonanca, lahko gre še dlje, če posredno izmeri tudi možgansko aktivnost. Čeprav se večinoma tehnika uporablja samo v raziskovalnih študijah, je v kliničnem okolju vse pogostejša.
Verjetno ste kdaj naleteli na slike, ustvarjene s funkcijskim magnetno resonanco. Prikazujejo možgane z barvnimi predeli, ki prikazujejo področja možganov, povezana z neko funkcijo, kot sta jezik ali gibanje. Te študije so zelo priljubljene: vsak mesec je objavljenih na stotine znanstvenih člankov, ki uporabljajo to tehnologijo, mnogi pa so omenjeni tudi v laičnem tisku. Kako pa nastajajo te slike in kaj pravzaprav predstavljajo?
Matthew Simmons / Stringer / Getty Images
Kako deluje funkcijski MRI
Funkcionalna magnetna resonanca uporablja poseben signal, imenovan kontrast v odvisnosti od ravni kisika v krvi (BOLD). Kri, ki teče skozi možgane, prenaša kisik na molekulah, imenovanih hemoglobin. Molekule hemoglobina prenašajo tudi železo in imajo zato magnetni signal. Izkazalo se je, da imajo molekule hemoglobina drugačne magnetne lastnosti, ko so pritrjene na kisik, kot kadar ne prenašajo kisika, in to majhno razliko je mogoče zaznati z magnetnoresonančnim aparatom.
Ko je področje možganov bolj aktivno, v začetku porabi veliko kisika v krvi. Kmalu zatem možgani razširijo lokalne krvne žile, da obnovijo oskrbo s kisikom. Možgani to delo morda celo opravijo nekoliko predobro, tako da gre v območje več kisikove krvi, kot je bilo prvotno uporabljeno. Naprava MRI lahko zazna razliko v signalu, ki je posledica tega povečanja kisika v krvi.
Torej funkcionalne študije z magnetno resonanco dejansko ne gledajo neposredno na nevronsko aktivnost, ampak na to, kako se spreminja raven kisika v krvi, in to aktivnost povezujejo s sprožitvijo živcev. Študije so pokazale, da je ta predpostavka ponavadi pravilna, čeprav lahko bolezni, kot so vaskularne malformacije, tumorji in celo normalno staranje, spremenijo razmerje med živčno aktivnostjo in lokalnim pretokom krvi, ki povzroči BOLD signal.
Kako zdravniki uporabljajo funkcionalno magnetno resonanco
Ker gre za relativno novejšo tehnologijo in ker druge tehnike lahko odgovorijo na podobna vprašanja, kot jih lahko fMRI, se fMRI v kliničnih ali bolnišničnih okoljih pogosto ne uporablja. Vendar pa se lahko uporablja za načrtovanje pomembnih operacij na možganih. Če na primer nevrokirurg želi odstraniti možganski tumor, ki leži blizu jezikovnih središč v možganih, lahko naroči študijo fMRI, ki bo natančno pokazala, katera področja možganov so povezana z jezikom. To pomaga nevrokirurgu, da se med operacijo izogne poškodbam teh regij. Vendar pa je najpogostejša uporaba fMRI v medicinskih raziskavah.
Vrste raziskav, opravljenih z uporabo fMRI
Obstajata dva glavna načina uporabe fMRI za vizualizacijo delovanja možganov. Ena metoda se osredotoča na iskanje določenih predelov možganov, ki se odzovejo na neko nalogo ali dražljaj. Na primer, osebi v MRI skenerju se lahko na nekaterih mestih prikaže utripajoča šahovnica, drugič pa prazen zaslon. Od njih se lahko zahteva, da pritisnejo gumb, kadar koli zagledajo utripajočo šahovnico. Signal med opravilom se bo nato primerjal s signalom, ko naloga ne bo opravljena, rezultat pa bo nekakšna slika, kakšne možganske regije so bile vključene, ko so videli utripajočo šahovnico in nato pritisnili gumb.
Drugi način uporabe fMRI je za vrednotenje nevronskih mrež. To vključuje ugotovitev, katera področja možganov se med seboj pogovarjajo. Če eno področje možganov običajno zasveti hkrati z drugim, sta ta dva področja možganov morda povezana. Za tovrstno študijo morda sploh ni potrebna nobena naloga. Zaradi tega te študije včasih imenujejo tudi slikanje s funkcijo magnetne resonance v stanju mirovanja.
Informacije, ki izhajajo iz funkcionalnih študij z magnetno resonanco, so zelo zapletene in zahtevajo veliko statističnih analiz, da bi bile smiselne. To je sprva privedlo do tega, da mnogi niso zaupali rezultatom funkcionalnih študij z magnetno resonanco, saj se je zdelo, da obstaja veliko možnih priložnosti za napake v analizi. Ker pa so se raziskovalci in pregledovalci z novo tehnologijo bolj seznanili, so rezultati vedno bolj zaupanja vredni in vredni zaupanja.
Kaj prinaša prihodnost
Funkcionalne študije z magnetno resonanco so že pokazale veliko različnih stvari o možganih, poleg tega pa so potrdile, kaj smo že vedeli o živčnih poteh in lokalizaciji. Čeprav je težko reči, ali se bo fMRI kdaj pogosto uporabljal v kliničnem okolju, je zaradi njegove priljubljenosti in učinkovitosti kot raziskovalnega orodja tako za zdravnike kot za laike pomembno, da osnovno razumejo, kako to orodje deluje.
.jpg)
.jpg)
