Saturs
- Kā funkcionāla MRI darbojas
- Kā ārsti izmanto funkcionālo MRI
- Pētījumu veidi, kas veikti, izmantojot fMRI
- Kas ir nākotne
Iespējams, kādā brīdī esat saskāries ar attēliem, kas izveidoti, izmantojot funkcionālo MRI. Tie parāda smadzenes ar krāsainiem apgabaliem, kas attēlo smadzeņu apgabalus, kas saistīti ar kādu funkciju, piemēram, valodu vai kustību. Šie pētījumi ir ļoti populāri: katru mēnesi tiek publicēti simtiem zinātnisku rakstu, kuros izmantota šī tehnoloģija, un daudzi no tiem tiek pieminēti arī laikrakstā. Bet kā tiek veidoti šie attēli un ko tie patiesībā attēlo?
Kā funkcionāla MRI darbojas
Funkcionālā MRI izmanto īpašu signālu, ko sauc par asins skābekļa līmeņa atkarīgu (BOLD) kontrastu. Asinis, kas plūst caur smadzenēm, satur skābekli molekulās, kuras sauc par hemoglobīnu. Hemoglobīna molekulas nes arī dzelzi, un tāpēc tām ir magnētiskais signāls. Izrādās, ka hemoglobīna molekulām, piesaistoties skābeklim, ir atšķirīgas magnētiskās īpašības nekā tad, kad tās nenes skābekli, un šo nelielo atšķirību var noteikt ar MRI aparātu.
Kad kāda smadzeņu zona ir aktīvāka, tā sākotnēji asinīs patērē daudz skābekļa. Neilgi pēc tam smadzenes paplašina vietējos asinsvadus, lai atjaunotu skābekļa piegādi. Smadzenes var pat nedaudz paveikt šo darbu pārāk labi, lai apgabalā nonāktu vairāk skābekļa saturošu asiņu nekā sākotnēji tika izmantots. MRI aparāts var noteikt signāla atšķirību, kas rodas no šī skābekļa līmeņa paaugstināšanās asinīs.
Tātad funkcionālajos MRI pētījumos faktiski netiek skatīta tieši neironu darbība, bet gan tiek pētīts, kā mainās skābekļa līmenis asinīs, un korelē šo darbību ar nerviem, kas šaudās. Pētījumi ir parādījuši, ka šis pieņēmums parasti ir pareizs, lai gan tādas slimības kā asinsvadu malformācijas, audzēji un pat normāla novecošana var mainīt saikni starp neironu aktivitāti un vietējo asins plūsmu, kā rezultātā rodas BOLD signāls.
Kā ārsti izmanto funkcionālo MRI
Tā kā tā ir salīdzinoši jaunāka tehnoloģija un tāpēc, ka citi paņēmieni var atbildēt uz līdzīgiem jautājumiem, ko var fMRI, fMRI klīnisko vai slimnīcu apstākļos parasti neizmanto. Tomēr to var izmantot, lai palīdzētu plānot svarīgas smadzeņu operācijas. Piemēram, ja neiroķirurgs vēlas noņemt smadzeņu audzēju, kas atrodas tuvu smadzeņu valodas centriem, viņi var pasūtīt fMRI pētījumu, lai palīdzētu precīzi parādīt, kuras smadzeņu zonas ir saistītas ar valodu. Tas palīdz neiroķirurgam izvairīties no šo reģionu bojāšanas operācijas laikā. Tomēr visbiežāk fMRI tiek izmantota medicīniskos pētījumos.
Pētījumu veidi, kas veikti, izmantojot fMRI
Ir divi galvenie fMRI izmantošanas veidi, lai vizualizētu smadzeņu darbību. Viena metode ir vērsta uz noteiktu smadzeņu zonu atrašanu, kas reaģē uz kādu uzdevumu vai stimulu. Piemēram, personai, kas atrodas MRI skenerī, dažos punktos var tikt parādīta mirgojoša dambrete, bet citreiz - tukšs ekrāns. Viņiem var lūgt nospiest pogu, kad vien viņi redz mirgojošu dambreti. Signāls uzdevuma laikā tiks salīdzināts ar signālu, kad uzdevums netiek veikts, un rezultāts būs sava veida attēls par to, kādi smadzeņu reģioni bija iesaistīti, redzot mirgojošu dambreti un pēc tam nospiežot pogu.
Cits veids, kā var izmantot fMRI, ir neironu tīklu novērtēšana. Tas ietver izdomāt, kuras smadzeņu zonas runā savā starpā. Ja viena smadzeņu zona parasti iedegas vienlaikus ar citu, šīs divas smadzeņu zonas var būt savienotas. Lai veiktu šāda veida pētījumu, pat nav vajadzīgs neviens uzdevums. Šī iemesla dēļ šos pētījumus dažkārt sauc par miera stāvokļa funkcionālās magnētiskās rezonanses attēlveidošanu.
Informācija, kas iegūta no funkcionālajiem MRI pētījumiem, ir ļoti sarežģīta, un tai ir vajadzīga daudz statistikas analīžu, lai būtu jēgpilna. Tas sākotnēji lika daudziem cilvēkiem neuzticēties funkcionālo MRI pētījumu rezultātiem, jo šķita, ka analīzē ir daudz iespēju kļūdīties. Tomēr, tā kā gan pētnieki, gan recenzenti ir vairāk iepazinušies ar jauno tehnoloģiju, rezultāti kļūst gan uzticamāki, gan uzticamāki.
Kas ir nākotne
Funkcionālie MRI pētījumi jau ir parādījuši daudz dažādu lietu par smadzenēm, papildus tam, lai apstiprinātu to, ko mēs jau zinājām par nervu ceļiem un lokalizāciju. Lai gan ir grūti pateikt, vai fMRI kādreiz parasti izmantos klīniskajā vidē, tā popularitāte un efektivitāte kā tikai pētniecības rīks padara gan ārstiem, gan lajiem svarīgu pamatzināšanu par šī rīka darbību.