Περιεχόμενο
- Πώς λειτουργεί η λειτουργική μαγνητική τομογραφία
- Πώς χρησιμοποιούν οι γιατροί λειτουργική μαγνητική τομογραφία
- Τύποι Έρευνας που έγιναν χρησιμοποιώντας fMRI
- Τι κρατά το μέλλον
Πιθανότατα έχετε συναντήσει εικόνες που δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας λειτουργική μαγνητική τομογραφία σε κάποιο σημείο. Δείχνουν έναν εγκέφαλο με χρωματιστές περιοχές που απεικονίζουν περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με κάποια λειτουργία όπως η γλώσσα ή η κίνηση. Αυτές οι μελέτες είναι πολύ δημοφιλείς: Εκατοντάδες επιστημονικά άρθρα που χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία δημοσιεύονται κάθε μήνα, πολλά από τα οποία αναφέρονται επίσης στον απλό τύπο. Αλλά πώς δημιουργούνται αυτές οι εικόνες και τι αντιπροσωπεύουν πραγματικά;
Πώς λειτουργεί η λειτουργική μαγνητική τομογραφία
Η λειτουργική μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιεί ένα ειδικό σήμα που ονομάζεται αντίθεση σε επίπεδο οξυγόνου στο αίμα (BOLD). Το αίμα που ρέει μέσω του εγκεφάλου μεταφέρει οξυγόνο σε μόρια που ονομάζονται αιμοσφαιρίνη. Τα μόρια αιμοσφαιρίνης φέρουν επίσης σίδηρο και ως εκ τούτου έχουν μαγνητικό σήμα. Αποδεικνύεται ότι τα μόρια αιμοσφαιρίνης έχουν διαφορετικές μαγνητικές ιδιότητες όταν συνδέονται με οξυγόνο από ό, τι όταν δεν μεταφέρουν οξυγόνο, και αυτή η μικρή διαφορά μπορεί να ανιχνευθεί με μια μηχανή μαγνητικής τομογραφίας.
Όταν μια περιοχή του εγκεφάλου είναι πιο ενεργή, αρχικά καταναλώνει πολύ οξυγόνο στο αίμα. Λίγο αργότερα, ο εγκέφαλος διαστέλλει τα τοπικά αιμοφόρα αγγεία για να αποκαταστήσει την παροχή οξυγόνου. Ο εγκέφαλος μπορεί ακόμη και να κάνει αυτή τη δουλειά λίγο πάρα πολύ καλά, έτσι ώστε περισσότερο οξυγονωμένο αίμα να εισέρχεται στην περιοχή από αυτό που χρησιμοποιήθηκε αρχικά. Η μηχανή MRI μπορεί να ανιχνεύσει τη διαφορά στο σήμα που προκύπτει από αυτήν την αύξηση του οξυγόνου στο αίμα.
Έτσι, οι λειτουργικές μελέτες μαγνητικής τομογραφίας δεν εξετάζουν στην πραγματικότητα τη νευρωνική δραστηριότητα, αλλά εξετάζουν πώς αλλάζουν τα επίπεδα οξυγόνου στο αίμα και συσχετίζεται αυτή η δραστηριότητα με τα νεύρα. Μελέτες έχουν δείξει ότι αυτή η υπόθεση είναι συνήθως σωστή, αν και ασθένειες όπως αγγειακές δυσπλασίες, όγκοι, ακόμη και φυσιολογική γήρανση μπορούν να αλλάξουν τη σχέση μεταξύ της νευρικής δραστηριότητας και της τοπικής ροής του αίματος που οδηγεί σε BOLD σήμα.
Πώς χρησιμοποιούν οι γιατροί λειτουργική μαγνητική τομογραφία
Επειδή είναι μια σχετικά νεότερη τεχνολογία και επειδή άλλες τεχνικές μπορούν να απαντήσουν σε παρόμοιες ερωτήσεις που μπορεί να κάνει το fMRI, το fMRI δεν χρησιμοποιείται συνήθως σε κλινικές ή νοσοκομειακές τοποθεσίες. Ωστόσο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει στον προγραμματισμό σημαντικών χειρουργικών επεμβάσεων στον εγκέφαλο. Για παράδειγμα, εάν ένας νευροχειρουργός θέλει να αφαιρέσει έναν όγκο στον εγκέφαλο που βρίσκεται κοντά στα γλωσσικά κέντρα του εγκεφάλου, μπορεί να διατάξει μια μελέτη fMRI για να δείξει ποιες περιοχές του εγκεφάλου εμπλέκονται στη γλώσσα. Αυτό βοηθά τον νευροχειρουργό να αποφύγει την καταστροφή αυτών των περιοχών κατά την εκτέλεση χειρουργικής επέμβασης. Ωστόσο, η πιο συνηθισμένη χρήση του fMRI είναι στην ιατρική έρευνα.
Τύποι Έρευνας που έγιναν χρησιμοποιώντας fMRI
Υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι χρήσης του fMRI για την απεικόνιση της λειτουργίας του εγκεφάλου. Μια μέθοδος εστιάζει στην εύρεση συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου που ανταποκρίνονται σε κάποια εργασία ή ερέθισμα. Για παράδειγμα, το άτομο στο σαρωτή μαγνητικής τομογραφίας ενδέχεται να εμφανίζεται σε ένα σημείο που αναβοσβήνει σκακιέρα σε κάποια σημεία και άλλες φορές μια κενή οθόνη. Μπορεί να τους ζητηθεί να πατήσουν ένα κουμπί κάθε φορά που βλέπουν το σκακιέρα που αναβοσβήνει. Το σήμα κατά τη διάρκεια της εργασίας θα συγκριθεί στη συνέχεια με το σήμα όταν η εργασία δεν εκτελείται και το αποτέλεσμα θα είναι ένα είδος εικόνας για το ποιες περιοχές του εγκεφάλου συμμετείχαν με την εμφάνιση ενός σκακιέρας που αναβοσβήνει και στη συνέχεια πατώντας ένα κουμπί.
Ο άλλος τρόπος με τον οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί το fMRI είναι η αξιολόγηση νευρωνικών δικτύων. Αυτό περιλαμβάνει τον προσδιορισμό των περιοχών του εγκεφάλου που μιλούν μεταξύ τους. Εάν μια περιοχή του εγκεφάλου ανάβει συνήθως ταυτόχρονα με μια άλλη, αυτές οι δύο περιοχές του εγκεφάλου μπορεί να συνδεθούν. Κανένα έργο δεν μπορεί καν να χρειαστεί για να κάνει αυτό το είδος μελέτης. Για το λόγο αυτό, αυτές οι μελέτες ονομάζονται μερικές φορές λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού.
Οι πληροφορίες που προέρχονται από λειτουργικές μελέτες μαγνητικής τομογραφίας είναι πολύ περίπλοκες και απαιτούν πολλή στατιστική ανάλυση για να έχουν νόημα. Αυτό αρχικά οδήγησε πολλούς ανθρώπους να δυσπιστούν τα αποτελέσματα των λειτουργικών μελετών μαγνητικής τομογραφίας, καθώς φαινόταν ότι υπήρχαν πολλές πιθανές ευκαιρίες για λάθη στην ανάλυση. Ωστόσο, καθώς τόσο οι ερευνητές όσο και οι αναθεωρητές έχουν εξοικειωθεί περισσότερο με τη νέα τεχνολογία, τα αποτελέσματα γίνονται τόσο πιο αξιόπιστα όσο και αξιόπιστα.
Τι κρατά το μέλλον
Οι λειτουργικές μελέτες μαγνητικής τομογραφίας έχουν ήδη δείξει πολλά διαφορετικά πράγματα για τον εγκέφαλο, εκτός από την επιβεβαίωση αυτού που ήδη γνωρίζαμε για τις νευρικές οδούς και τον εντοπισμό. Ενώ είναι δύσκολο να πούμε αν το fMRI θα χρησιμοποιείται συνήθως σε κλινικό περιβάλλον, η δημοτικότητά του και η αποτελεσματικότητά του ως ερευνητικού εργαλείου από μόνο του καθιστούν σημαντικό τόσο για τους γιατρούς όσο και για τους λαούς να έχουν μια βασική κατανόηση του πώς λειτουργεί αυτό το εργαλείο.