Hvordan fungerer funksjonell magnetisk resonansimaging?
Du har sikkert kommet over bilder opprettet ved hjelp av funksjonell MR på et tidspunkt. De viser en hjerne med fargede områder som viser områder av hjernen forbundet med noen funksjon som språk eller bevegelse. Disse studiene er svært populære: Hundrevis av vitenskapelige artikler som bruker denne teknologien, blir utgitt hver måned, og mange av dem er også nevnt i lay pressen. Men hvordan blir disse bildene laget, og hva representerer de egentlig?
Hvordan Funksjonell MR fungerer
Funksjonell MR bruker en spesiell signal som kalles blod oksygen nivå avhengig (BOLD) kontrast. Blod som strømmer gjennom hjernen bærer oksygen på molekyler som kalles hemoglobin. Hemoglobinmolekyler bærer også jern og har derfor et magnetisk signal. Det viser seg at hemoglobinmolekyler har forskjellige magnetiske egenskaper når de er bundet til oksygen enn når de ikke bærer oksygen, og denne lille forskjellen kan detekteres med en MR-maskin.Når et område av hjernen er mer aktiv, bruker den opprinnelig mye oksygen i blodet. Kort tid etterhenger hjernen lokale blodkar for å gjenopprette oksygenforsyningen. Hjernen kan til og med gjøre jobben litt for godt, slik at mer oksygenholdig blod går inn i området enn det som ble brukt til å begynne med. MR-maskinen kan oppdage forskjellen i signal som skyldes denne økningen i blodsyre.
Så funksjonelle MR-studier ser faktisk ikke direkte på nevronaktivitet, men ser på hvordan oksygenivåene i blodet forandrer seg og korrelerer denne aktiviteten til nerver. Studier har vist at denne antagelsen vanligvis er korrekt, selv om sykdommer som vaskulære misdannelser, svulster og til og med normal aldring kan forandre forholdet mellom nevrale aktiviteter og den lokale blodstrømmen som resulterer i BOLD-signal.
Hvordan kan leger bruke funksjonell MR?
Fordi det er en relativt nyere teknologi, og fordi andre teknikker kan svare på lignende spørsmål som fMRI kan, er fMRI ikke vanlig brukt i kliniske eller sykehusinnstillinger. Det kan imidlertid brukes til å hjelpe med å planlegge viktige hjernekirurgier. For eksempel, hvis en nevrokirurg ønsker å fjerne en hjernesvulst som sitter nær hjernens språksentre, kan de bestille en fMRI-studie for å vise nøyaktig hvilke områder av hjernen som er involvert i språket. Dette hjelper neurosurgen å unngå å skade disse regionene mens du utfører kirurgi. Imidlertid er den vanligste bruken av fMRI i medisinsk forskning.Hvilke typer forskning er utført ved hjelp av fMRI?
Det er to hovedmåter for å bruke fMRI for å visualisere hjernens funksjon. En metode fokuserer på å finne bestemte områder av hjernen som reagerer på noen oppgave eller stimulans. For eksempel kan personen i MR-skanneren bli vist et blinkende kontrollpanel på noen punkter, og andre ganger en tom skjerm. De kan bli bedt om å trykke på en knapp når de ser det blinkende kontrollpanelet. Signalet under oppgaven vil da bli sammenlignet med signalet når oppgaven ikke blir gjort, og resultatet blir et slags bilde av hvilke hjernegrupper som var involvert i å se et blinkende kontrollpanel og deretter trykke på en knapp.Den andre måten fMRI kan brukes til, er å evaluere nevrale nettverk. Dette innebærer å finne ut hvilke områder av hjernen som snakker med hverandre. Hvis et område av hjernen vanligvis lyser på samme tid som en annen, kan disse to områdene av hjernen være forbundet. Ingen oppgave kan til og med være nødvendig for å gjøre denne typen studie. Av denne grunn kalles disse studiene noen ganger for hvilemodus funksjonell magnetisk resonansbilder.
Informasjonen som kommer fra funksjonelle MR-studier er svært komplisert og krever mye statistisk analyse for å være meningsfylt. Dette førte til at mange mennesker mistet resultatet av funksjonelle MR-studier, da det var mange mulige muligheter for feil i analysen. Men som både forskere og korrekturlesere har blitt mer kjent med den nye teknologien, blir resultatene både mer pålitelige og pålitelige.
