Cum funcționează imagistica de rezonanță magnetică funcțională?

Imagistica prin rezonanță magnetică (IRM) a dat medicilor capacitatea de a obține imagini foarte bune ale structurilor creierului. O tehnică mai recentă, cunoscută sub numele de RMN funcțional, poate merge mai departe prin măsurarea indirectă a activității creierului. În timp ce în majoritatea timpului tehnica este utilizată numai în studiile de cercetare, devine din ce în ce mai frecventă în contextul clinic.
Probabil ați întâlnit imaginile create folosind RMN funcțional la un moment dat. Acestea arată un creier cu zone colorate care prezintă zone ale creierului asociate cu unele funcții precum limbajul sau mișcarea. Aceste studii sunt foarte populare: Sute de articole științifice care utilizează această tehnologie sunt publicate în fiecare lună, multe dintre acestea fiind menționate și în presa de specialitate. Dar cum se fac aceste imagini și ce reprezintă ei în realitate?

Cum funcționează RMN funcțional

RMN funcțional utilizează un semnal special numit contrast de nivel al oxigenului în sânge (BOLD). Sângele care curge prin creier transportă oxigen pe molecule numite hemoglobină. Moleculele hemoglobinei transportă, de asemenea, fier și, prin urmare, au un semnal magnetic. Se pare că moleculele de hemoglobină au proprietăți magnetice diferite atunci când sunt atașate la oxigen decât atunci când nu transportă oxigen și această mică diferență poate fi detectată cu ajutorul unui aparat RMN.
Atunci când o zonă a creierului este mai activă, inițial consumă mult oxigen în sânge. La scurt timp după aceea, creierul dilată vasele de sânge locale pentru a restabili alimentarea cu oxigen. Creierul poate face chiar și acest lucru prea bine, astfel încât sângele oxigenat să intre în zonă decât cel folosit inițial. Aparatul RMN poate detecta diferența de semnal care rezultă din această creștere a oxigenului din sânge.
Deci, studiile RMN funcționale nu privesc efectiv activitatea neuronală în mod direct, ci se uită la modul în care nivelurile de oxigen din sânge se schimbă și corelează această activitate cu arderea nervilor. Studiile au arătat că această ipoteză este, de regulă, corectă, deși bolile precum malformațiile vasculare, tumorile și chiar îmbătrânirea normală pot schimba relația dintre activitatea neuronală și fluxul sanguin local care are ca rezultat semnalul BOLD.

Cum pot medicii să utilizeze RMN funcțional?

Deoarece este o tehnologie relativ mai recentă și pentru că alte tehnici pot răspunde la întrebări similare pe care le poate utiliza fMRI, fMRI nu este frecvent utilizat în setările clinice sau spitalicești. Cu toate acestea, acesta poate fi folosit pentru a ajuta la planificarea intervențiilor chirurgicale importante în creier. De exemplu, dacă un neurochirurg vrea să elimine o tumoare pe creier care se află aproape de centrele lingvistice ale creierului, acestea pot comanda un studiu fMRI pentru a arăta exact ce zone ale creierului sunt implicate în limbaj. Acest lucru ajută neurochirurgul să evite deteriorarea acestor regiuni în timpul operației. Cu toate acestea, utilizarea cea mai frecventă a fMRI este în cercetarea medicală.

Ce tipuri de cercetare se face folosind fMRI?

Există două modalități principale de utilizare a fMRI pentru a vizualiza funcția creierului. O metodă se concentrează pe găsirea unor zone specifice ale creierului care răspund unor sarcini sau stimuli. De exemplu, persoana care se află în scanerul IRM ar putea fi prezentată într-un anumit punct de un tablou de bord intermitent, iar alteori un ecran gol. Acestea ar putea fi rugate să apese un buton de fiecare dată când văd bordul de bord care clipește. Semnalul în timpul sarcinii va fi apoi comparat cu semnalul atunci când sarcina nu se face și rezultatul va fi un fel de imagine a regiunilor creierului care au fost implicate în a vedea o bordură de bord care se aprinde și apoi apăsarea unui buton.
Celălalt mod de a utiliza fMRI este evaluarea rețelelor neuronale. Aceasta implică determinarea a ceea ce zone ale creierului vorbesc unul cu celălalt. Dacă o zonă a creierului se aprinde de obicei în același timp cu altul, aceste două zone ale creierului pot fi conectate. Nici o sarcină nu poate fi necesară pentru a face acest tip de studiu. Din acest motiv, aceste studii sunt uneori numite imagini de rezonanță magnetică funcțională în stare de repaus.
Informațiile care provin din studiile RMN funcționale sunt foarte complicate și necesită o mulțime de analize statistice pentru a fi semnificative. Acest lucru a condus inițial mulți oameni la neîncredere în rezultatele studiilor IRM funcționale, deoarece păreau multe posibilități de eroare în analiză. Cu toate acestea, deoarece atât cercetătorii, cât și recenzatorii au devenit mai familiarizați cu noua tehnologie, rezultatele devin atât mai de încredere, cât și mai de încredere.

Ce înseamnă viitorul RMN funcțional??

Studiile RMN funcționale au arătat deja multe lucruri diferite despre creier, pe lângă confirmarea a ceea ce deja știam despre căile neuronale și localizarea. Deși este dificil de spus dacă fMRI va fi vreodată utilizat în mod obișnuit într-un cadru clinic, popularitatea și eficiența sa ca instrument de cercetare în sine fac ca atât medicii, cât și laicii să aibă o înțelegere de bază a modului în care funcționează acest instrument.