Ядрено-магнитен резонанс (ЯМР) е дал на лекарите възможността да получат много добри изображения на мозъчните структури. По-нова техника, известна като функционална ЯМР, може да стигне още по-далеч, като индиректно измерва и мозъчната активност. Докато през повечето време техниката се използва само в научни изследвания, тя става все по-често срещана в клиничните условия.
Вероятно сте попадали на изображения, създадени с помощта на функционален ЯМР в даден момент. Те показват мозък с цветни области, изобразяващи области на мозъка, свързани с някаква функция като език или движение. Тези изследвания са много популярни: Стотици научни статии, използващи тази технология, се публикуват всеки месец, много от които също се споменават в непрофесионалната преса. Но как се правят тези изображения и какво всъщност представляват те?
Матю Симънс / Стрингер / Гети изображения
Как работи функционалният ЯМР
Функционалният ЯМР използва специален сигнал, наречен контраст на нивото на кислород в кръвта (BOLD). Кръвта, преминаваща през мозъка, носи кислород върху молекули, наречени хемоглобин. Молекулите на хемоглобина също носят желязо и следователно имат магнитен сигнал. Оказва се, че молекулите на хемоглобина имат различни магнитни свойства, когато са прикрепени към кислород, отколкото когато не носят кислород, и тази малка разлика може да бъде открита с ЯМР апарат.
Когато даден участък от мозъка е по-активен, той първоначално изразходва много кислород в кръвта. Малко след това мозъкът разширява местните кръвоносни съдове, за да възстанови доставката на кислород. Мозъкът може дори да свърши тази работа твърде добре, така че повече кислородна кръв да влезе в зоната, отколкото първоначално използваната. Ядрено-магнитен резонанс може да открие разликата в сигнала, която е резултат от това увеличение на кислорода в кръвта.
Така че функционалните изследвания на ЯМР всъщност не разглеждат пряко невронната активност, а разглеждат как се променят нивата на кислород в кръвта и свързват тази активност с изстрелването на нервите. Проучванията показват, че това предположение обикновено е вярно, въпреки че заболявания като съдови малформации, тумори и дори нормално стареене могат да променят връзката между невронната активност и локалния кръвен поток, което води до BOLD сигнал.
Как лекарите използват функционален ЯМР
Тъй като това е сравнително по-нова технология и тъй като други техники могат да отговорят на подобни въпроси, каквито могат fMRI, fMRI не се използва често в клинични или болнични условия. Той обаче може да се използва за планиране на важни мозъчни операции. Например, ако неврохирургът иска да премахне мозъчен тумор, който се намира в близост до езиковите центрове на мозъка, той може да нареди изследване на fMRI, за да покаже точно кои области на мозъка са свързани с езика. Това помага на неврохирурга да избегне увреждане на тези региони, докато извършва операция. Въпреки това, най-честата употреба на fMRI е при медицински изследвания.
Видове изследвания, направени с помощта на fMRI
Има два основни начина за използване на fMRI за визуализиране на мозъчната функция. Един метод се фокусира върху намирането на специфични области на мозъка, които реагират на някаква задача или стимул. Например на лицето в ЯМР скенера може да се покаже мигаща шахматна дъска в някои точки, а друг път празен екран. Те могат да бъдат помолени да натиснат бутон, когато видят мигащата шахматна дъска. След това сигналът по време на задачата ще бъде сравнен със сигнала, когато задачата не се изпълнява, и резултатът ще бъде вид картина на това какви мозъчни региони са били ангажирани при виждането на мигаща шахматна дъска и след това натискане на бутон.
Другият начин, по който fMRI може да се използва, е да се оцени невронните мрежи. Това включва установяване на това кои области на мозъка говорят помежду си. Ако една област на мозъка обикновено светва едновременно с друга, тези две области на мозъка могат да бъдат свързани. Дори не е необходима задача, за да се направи такъв вид проучване. Поради тази причина тези изследвания понякога се наричат функционално ядрено-магнитен резонанс в състояние на покой.
Информацията, получена от функционални изследвания на ЯМР, е много сложна и изисква много статистически анализи, за да бъде смислена. Това първоначално накара много хора да не се доверяват на резултатите от функционални ЯМР изследвания, тъй като изглеждаше, че има много възможни възможности за грешка в анализа. Въпреки това, тъй като както изследователите, така и рецензентите са се запознали по-добре с новата технология, резултатите стават както по-надеждни, така и надеждни.
Какво крие бъдещето
Функционалните изследвания на ЯМР вече са показали много различни неща за мозъка, в допълнение към потвърждаването на това, което вече сме знаели за нервните пътища и локализацията. Въпреки че е трудно да се каже дали fMRI някога ще се използва често в клинична обстановка, популярността и ефективността му като изследователски инструмент сами по себе си правят важно както за лекарите, така и за миряните да имат основно разбиране за това как работи този инструмент.
