Содержание
- Как работает функциональная МРТ
- Как врачи используют функциональную МРТ
- Типы исследований, выполненных с использованием фМРТ
- Что ждет в будущем
Возможно, вы когда-нибудь встречали изображения, созданные с помощью функциональной МРТ. Они показывают мозг с цветными областями, изображающими области мозга, связанные с некоторыми функциями, такими как язык или движение. Эти исследования очень популярны: каждый месяц публикуются сотни научных статей с использованием этой технологии, многие из которых также упоминаются в прессе. Но как создаются эти изображения и что они на самом деле представляют?
Как работает функциональная МРТ
Функциональная МРТ использует специальный сигнал, называемый контрастом, зависящим от уровня кислорода в крови (ЖИРНЫЙ). Кровь, протекающая через мозг, переносит кислород на молекулах, называемых гемоглобином. Молекулы гемоглобина также несут железо и, следовательно, имеют магнитный сигнал. Оказывается, молекулы гемоглобина имеют разные магнитные свойства, когда они прикреплены к кислороду, чем когда они не переносят кислород, и эту небольшую разницу можно обнаружить с помощью аппарата МРТ.
Когда область мозга более активна, она изначально потребляет много кислорода в крови. Вскоре после этого мозг расширяет местные кровеносные сосуды, чтобы восстановить снабжение кислородом. Мозг может даже выполнять эту работу слишком хорошо, так что в эту область попадает больше насыщенной кислородом крови, чем было изначально использовано. Аппарат МРТ может обнаружить разницу в сигнале, возникающую в результате увеличения содержания кислорода в крови.
Таким образом, функциональные МРТ-исследования на самом деле не рассматривают активность нейронов напрямую, а изучают, как изменяется уровень кислорода в крови и соотносят эту активность с возбуждением нервов. Исследования показали, что это предположение обычно верно, хотя такие заболевания, как сосудистые мальформации, опухоли и даже нормальное старение, могут изменить взаимосвязь между нервной активностью и местным кровотоком, что приводит к появлению ЖИВОГО сигнала.
Как врачи используют функциональную МРТ
Поскольку это относительно новая технология и другие методы могут отвечать на те же вопросы, что и фМРТ, фМРТ обычно не используется в клинических или больничных условиях. Однако его можно использовать для планирования важных операций на головном мозге. Например, если нейрохирург хочет удалить опухоль головного мозга, которая находится недалеко от языковых центров мозга, он может заказать фМРТ-исследование, чтобы точно определить, какие области мозга связаны с языком. Это помогает нейрохирургу избежать повреждения этих участков во время операции. Однако чаще всего фМРТ используется в медицинских исследованиях.
Типы исследований, выполненных с использованием фМРТ
Есть два основных способа использования фМРТ для визуализации функций мозга. Один из методов направлен на поиск определенных областей мозга, которые реагируют на некоторую задачу или стимул. Например, человеку в сканере МРТ в некоторых местах может быть показана мигающая шахматная доска, а в других случаях - пустой экран. Их могут попросить нажать кнопку всякий раз, когда они видят мигающую шахматную доску. Затем сигнал во время выполнения задачи будет сравниваться с сигналом, когда задача не выполняется, и в результате будет получена своего рода картина того, какие области мозга были задействованы при просмотре мигающей шахматной доски и последующем нажатии кнопки.
Другой способ использования фМРТ - оценка нейронных сетей. Это включает в себя выяснение того, какие области мозга взаимодействуют друг с другом. Если одна область мозга обычно загорается одновременно с другой, эти две области могут быть связаны. Для проведения такого рода исследования может даже не потребоваться задача. По этой причине эти исследования иногда называют функциональной магнитно-резонансной томографией в состоянии покоя.
Информация, которая поступает из функциональных МРТ-исследований, очень сложна и требует большого статистического анализа, чтобы быть значимой. Изначально это привело к тому, что многие люди не доверяли результатам функциональных МРТ-исследований, поскольку казалось, что существует много возможных возможностей для ошибки в анализе. Однако по мере того, как исследователи и обозреватели все больше знакомы с новой технологией, результаты становятся все более надежными и заслуживающими доверия.
Что ждет в будущем
Функциональные исследования МРТ уже показали много разных вещей о мозге, а также подтвердили то, что мы уже знали о нервных путях и локализации. Хотя трудно сказать, будет ли фМРТ когда-либо широко использоваться в клинических условиях, ее популярность и эффективность в качестве одного лишь инструмента исследования делают важным как для врачей, так и для неспециалистов иметь общее представление о том, как работает этот инструмент.