Skilningur á virkni Neuroimaging
Magnetic Resonance Imaging (MRI) hefur gefið læknum möguleika á að fá mjög góðar myndir af mannvirki heilans. Nýari tækni sem kallast hagnýtur MRI getur farið enn lengra með því að mæla óbeinan heila virkni eins og heilbrigður. Þó að mestu leyti sem tækið er aðeins notað í rannsóknum, er það að verða algengari í klínískum aðstæðum.
Þú hefur líklega komið yfir myndir sem eru búnar til með því að nota hagnýtur MRI á einhverjum tímapunkti.
Þeir sýna heilann með lituðum svæðum sem sýna svæði heila sem tengjast einhverjum hlutverkum eins og tungumáli eða hreyfingu. Þessar rannsóknir eru mjög vinsælar: Hundruð vísindagreina sem nota þessa tækni eru birtar í hverjum mánuði, en margir þeirra eru einnig nefndir í lagblaði. En hvernig eru þessar myndir gerðar og hvað eru þeir raunverulega fyrir?
Hvernig virka MRI virkar
Hagnýtur Hafrannsóknastofnunin notar sérstakt merki sem kallast súrefnismagn háð (BOLD) andstæða. Blóð sem flæðir í gegnum heilann ber súrefni á sameindum sem kallast blóðrauða . Hemóglóbín sameindir bera einnig járn og því hafa segulmagnaðir merki. Það kemur í ljós að blóðrauða sameindir hafa mismunandi segulsviðs eiginleika þegar þeir eru tengdir við súrefni en þegar þeir bera ekki súrefni og þessi litla munur er hægt að greina með MRI-vél.
Þegar svæði heilans er virkari notar það upphaflega mikið af súrefni í blóði.
Stuttu síðar útbreiðir heila staðbundnar æðar í því skyni að endurreisa súrefnisgjafann. Heilinn getur jafnvel gert þetta starf svolítið of vel þannig að meira súrefnisblóði fer inn á svæðið en það var upphaflega notað. MRI vélin getur greint muninn á merki sem stafar af þessari aukningu á súrefni í blóði.
Hagnýtar MRI rannsóknir eru ekki í raun að horfa á taugaverkun beint en líta á hvernig súrefnisgildi blóðsins breytist og tengja þessa virkni við taugarnar. Rannsóknir hafa sýnt að þessi forsendun er yfirleitt rétt, þótt sjúkdómar eins og æðabreytingar, æxli og jafnvel eðlileg öldrun geta breytt tengslinni milli tauga virkni og staðbundin blóðflæði sem veldur BOLD merki.
Hvernig geta læknar notað virka MRI?
Vegna þess að það er tiltölulega nýrri tækni og vegna þess að aðrar aðferðir geta svarað svipuðum spurningum sem fMRI getur, er fMRI ekki almennt notað í klínískum eða sjúkrahúsum. Hins vegar er hægt að nota það til að hjálpa skipuleggja mikilvægar heilaskurðaðgerðir. Til dæmis, ef taugaskurðlæknir vill fjarlægja heilaæxli sem situr nálægt tungumálsstöðvum heilans, geta þeir pantað fMRI rannsókn til að sýna nákvæmlega hvaða svæði heilans taka þátt í tungumáli. Þetta hjálpar taugaskurðlækninum að forðast að skemma þessi svæði meðan á aðgerð stendur. Hins vegar er algengasta notkun fMRI í læknisfræðilegum rannsóknum.
Hvaða tegundir rannsókna er búinn að nota fMRI?
Það eru tvær helstu leiðir til að nota fMRI til að sjónræna heilastarfsemi. Ein aðferð er lögð áhersla á að finna ákveðin svæði heilans sem bregðast við sumum verkefnum eða hvati.
Til dæmis gæti manneskjan í Hafrannsóknastofnuninni sýnt blikkandi tékklisti á einhverjum tímapunkti og stundum ógeðsskjár. Þeir gætu verið beðnir um að ýta á hnapp þegar þeir sjá blikkandi tónlistann. Merkið á verkefninu verður síðan borið saman við merki þegar verkefnið er ekki gert, og niðurstaðan verður einskonar mynd af hvaða heilaþáttum var að ræða við að sjá blikkandi skátara og síðan að ýta á hnapp.
Hins vegar er hægt að nota fMRI til að meta taugakerfi. Þetta felur í sér að finna út hvaða svæði heilans eru að tala við hvert annað. Ef eitt svæði heilans lýsir venjulega á sama tíma og annað getur verið að þessi tvö svæði heilans tengist.
Ekki er lengur hægt að gera verkefni í því skyni að gera þessa tegund af námi. Af þessum sökum eru þessar rannsóknir stundum kallaðar hvíldarháttarháttar segulómun.
Upplýsingarnar sem koma frá hagnýtum MRI rannsóknum eru mjög flóknar og krefst mikillar tölfræðilegra greininga til að vera þroskandi. Þetta leiddi í upphafi til þess að margir treystu niðurstöðum hagnýtu MRI rannsókna, þar sem það virtist mörg möguleg tækifæri fyrir mistök í greiningunni. Hins vegar, þar sem bæði vísindamenn og gagnrýnendur hafa kynnst nýju tækni, verða niðurstöðurnar bæði treystir og traustari.
Hvað heldur framtíðinni fyrir virku MRI?
Hagnýtar MRI rannsóknir hafa þegar sýnt margar mismunandi hluti um heilann, auk þess að staðfesta það sem við þekktum nú þegar um taugaleiðir og staðsetningar. Þó að erfitt sé að segja hvort fMRI muni verða almennt notaður í klínískum aðstæðum, þá hefur vinsældir hennar og skilvirkni sem rannsóknarfæri einir mikilvægt fyrir bæði lækna og leikmenn að hafa grunnskilning á því hvernig þetta tól virkar.
Heimildir:
Pressman P, Gitelman D. Functional MRI: A grunnur fyrir íbúa taugafræðinga. Neurology 2012 6. mars 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Functional MRI: Grunnupplýsingar og klínísk forrit: Oxford Univrsity Press, USA, 2006.