چگونه تصویربرداری رزونانس مغناطیسی کار می کند؟

درک عملکرد عصبی عصب شناسی

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) به پزشکان توانایی دریافت تصاویر بسیار خوبی از ساختار مغز داده است. یک روش جدیدتر که به عنوان MRI عملکردی شناخته می شود، می تواند حتی با اندازه گیری فعالیت مغز نیز غیر مستقیم اندازه گیری شود. در حالی که اغلب این روش تنها در مطالعات پژوهشی استفاده می شود، در محیط بالینی شایع تر است.

شما احتمالا در تصاویری که با استفاده از MRI ​​عملکردی در برخی مواقع ایجاد شده است، خواهید رسید.

آنها یک مغز با مناطق رنگی نشان می دهند که نقاط مغز را در ارتباط با برخی از عملکرد مانند زبان و یا حرکت نشان می دهد. این مطالعات بسیار محبوب هستند: در هر ماه صد ها مقاله علمی با استفاده از این تکنولوژی منتشر می شود، که بسیاری از آنها در مطبوعات غیر مجاز نیز ذکر شده است. اما چگونه این تصاویر ساخته شده اند و آنچه آنها در واقع نشان می دهند؟

چگونه عملکرد MRI کار می کند

MRI عملکردی از یک سیگنال مخصوص به نام کنتراست وابسته به اکسیژن خون (BOLD) استفاده می کند. خون جریان از طریق مغز اکسیژن را در مولکول ها به نام هموگلوبین حمل می کند. مولکول های هموگلوبین همچنین آهن را حمل می کنند و بنابراین یک سیگنال مغناطیسی دارند. به نظر می رسد که مولکول های هموگلوبین دارای خواص مغناطیسی مختلفی هستند وقتی که آنها به اکسیژن متصل می شوند تا زمانی که آنها اکسیژن را حمل نکنند و این تفاوت کوچک را می توان با دستگاه MRI تشخیص داد.

هنگامی که یک منطقه از مغز فعال تر است، در ابتدا مقدار زیادی از اکسیژن را در خون استفاده می کند.

بلافاصله پس از آن، مغز رگ های خونی محلی را احیا می کند تا عرضه اکسیژن را بازیابی کند. مغز حتی ممکن است این کار را کمی انجام دهد، به طوری که خون اکسیژن بیشتری به آن منطقه می رود تا اینکه در ابتدا استفاده شود. دستگاه MRI می تواند تفاوت سیگنال را که از این افزایش در اکسیژن خون است، تشخیص دهد.

بنابراین مطالعات عملکردی MRI در واقع به دنبال فعالیت های عصبی به طور مستقیم نیست، بلکه به دنبال تغییر میزان اکسیژن خون و همبستگی این فعالیت با اعصاب است. مطالعات نشان داده است که این فرض معمولا درست است، هرچند بیماری هایی مانند ناهنجاری های عروقی، تومورها و حتی پیری طبیعی می تواند رابطه بین فعالیت عصبی و جریان خون محلی را که موجب سیگنال BOLD می شود، تغییر دهد.

چگونه پزشکان می توانند از MRI ​​عملکردی استفاده کنند؟

از آنجایی که این تکنولوژی نسبتا جدیدتر است و به دلیل اینکه تکنیک های دیگر می توانند سوالات مشابهی را که fMRI می تواند پاسخ دهد، fMRI معمولا در تنظیمات بالینی یا بیمارستان استفاده نمی شود. با این حال، می توان از آن برای کمک به برنامه های مهم جراحی مغز استفاده کرد. به عنوان مثال، اگر یک جراح مغز و اعصاب می خواهد یک تومور مغزی را که نزدیک به مراکز زبان مغز است قرار دهد، ممکن است یک مطالعه ی fMRI برای کمک به دقیق نشان دادن آنچه که مغز درگیر با زبان است، سفارش دهد. این به جراحی مغز و اعصاب کمک می کند تا جراحی را از بین ببرد. با این حال، شایع ترین استفاده از fMRI در تحقیقات پزشکی است.

چه نوع تحقیقی با استفاده از fMRI انجام می شود؟

دو روش اصلی برای استفاده از fMRI برای تجسم عملکرد مغز وجود دارد. یک روش متمرکز بر یافتن زمینه های خاص مغز است که به برخی از وظایف یا محرک ها پاسخ می دهد.

به عنوان مثال، فردی که در اسکنر MRI ممکن است در برخی نقاط یک شطرنجی فلش نشان داده شود و دیگر بار یک صفحه خالی باشد. آنها ممکن است خواسته شود یک دکمه را هر زمان که آنها را می بینند، انتخاب کنید. سیگنال در طول وظیفه با سیگنال هنگامی که کار انجام نمی شود مقایسه می شود و نتیجه یک نوع تصویری از آنچه مغز مناطق با دیدن یک شطرنجی فلاش و پس از آن فشار یک دکمه بود.

راه دیگر استفاده از fMRI می تواند ارزیابی شبکه های عصبی باشد. این شامل می شود بدانید که چه مناطق مغز با یکدیگر صحبت می کنند. اگر یک ناحیه مغز معمولا در همان زمان با دیگری خاموش می شود، این دو ناحیه مغز ممکن است متصل شوند.

برای انجام این نوع مطالعه حتی ممکن است کار دیگری انجام شود. به همین دلیل، این مطالعات گاهی اوقات به عنوان تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکرد حالت حالت استراحت نامیده می شود.

اطلاعاتی که از مطالعات عملکردی MRI به دست می آید بسیار پیچیده است و نیاز به تجزیه و تحلیل آماری زیادی دارد. این در ابتدا بسیاری از مردم را به بی اعتنایی به نتایج مطالعات MRI عملکرد، به عنوان به نظر می رسید که بسیاری از فرصت های ممکن برای خطا در تجزیه و تحلیل وجود دارد. با این حال، همانطور که هر دو محقق و بازرسان با تکنولوژی جدید آشنا شده اند، نتایج هر دو بیشتر قابل اعتماد و قابل اعتماد می شوند.

آینده MRI برای عملکرد MRI چیست؟

مطالعات عملکردی MRI در حال حاضر بسیاری از چیزهای مختلف در مورد مغز نشان داده است، علاوه بر تایید آنچه که ما در حال حاضر در مورد مسیرهای عصبی و محلی سازی را می دانیم. در حالی که معلوم نیست که آیا fMRI همیشه در یک محیط بالینی مورد استفاده قرار خواهد گرفت، محبوبیت و کارآیی آن به عنوان یک ابزار تحقیق به تنهایی، برای پزشکان و افراد سالم اهمیت دارد تا درک اولیه ای از این ابزار داشته باشد.

_منابع:

_{Pressman P، Gitelman D. MRI کارکردی: پرایمر برای ساکنین مغز و اعصاب. عصب شناسی 2012 مارس 06، 78 (10) e68-e71}

_{Faro SH، Mohamed FB، Haughton V. MRI کارکردی: اصول اساسی و برنامه های کاربردی بالینی: Oxford Univrsity Press، USA، 2006.}