funkcionalno snimanje magnetskom rezonancom (fMRI) je metoda magnetske rezonancije za vizualni prikaz fizioloških promjena u tijelu. Temelji se na fizikalnim načelima nuklearne magnetske rezonance. U užem smislu, pojam se koristi u vezi s ispitivanjem aktiviranih područja mozga.
Što je funkcionalno snimanje magnetskom rezonancom?
Na temelju magnetske rezonancijske tomografije (MRT), fizičar Kenneth Kwong razvio je funkcionalnu magnetsko-rezonantnu tomografiju (fMRI) za vizualni prikaz promjena aktivnosti u različitim područjima mozga. Ovom se metodom mjere promjene u cerebralnom protoku krvi koje su povezane sa promjenama aktivnosti u odgovarajućim dijelovima mozga putem neurovaskularnog spajanja.
Ovom se metodom koristi različita kemijska okolina izmjerenih vodikovih jezgara u hemoglobinu krvi siromašne kisikom i kisikom bogate. Kiseogenirani hemoglobin (oksihemoglobin) je dijamagnetski, dok hemoglobin bez kisika (deoksihemoglobin) ima paramagnetska svojstva. Razlike u magnetskim svojstvima krvi nazivaju se i BOLD efekt (učinak ovisnosti na razini oksigenacije u krvi). Funkcionalni procesi u mozgu bilježe se u obliku niza slika u presjeku.
Na taj se način promjene aktivnosti u pojedinim područjima mozga mogu ispitati kroz posebne zadatke ispitanika. Ova se metoda u početku koristi za osnovna istraživanja radi usporedbe obrazaca aktivnosti zdravih kontrolnih osoba i moždanih aktivnosti osoba s mentalnim poremećajima. U širem smislu, pojam funkcionalne magnetske rezonancije uključuje i kinematsku magnetno-rezonantnu tomografiju koja opisuje pokretni prikaz različitih organa.
Funkcija, učinak i ciljevi
Funkcionalno snimanje magnetskom rezonancom daljnji je razvoj magnetske rezonancije (MRT). S klasičnom MRI prikazuju se statičke slike odgovarajućih organa i tkiva, dok fMRI prikazuje promjene u mozgu kroz trodimenzionalne slike kada se provode određene aktivnosti.
Uz pomoć ovog neinvazivnog postupka mozak se može promatrati u različitim situacijama. Kao i kod klasične MRI, fizikalna se osnova mjerenja u početku temelji na nuklearno magnetskoj rezonanci. Zračenja protona hemoglobina poravnavaju se uzdužno primenom statičkog magnetskog polja. Naizmjenično polje visokofrekventno primijenjeno u tom smjeru magnetizacije osigurava poprečni odmak magnetiziranja u statičko polje sve do rezonancije (Lamor-frekvencija). Ako je visokofrekventno polje isključeno, potrebno je određeno vrijeme, oslobađajući energiju, sve dok se magnetizacija ponovo ne poravna duž statičkog polja.
To vrijeme opuštanja se mjeri. U fMRI-u se iskorištava činjenica da se deoksihemoglobin i oksihemoglobin različito magnetiziraju. To rezultira različitim izmjerenim vrijednostima za oba oblika, što se može pripisati utjecaju kisika. No, budući da se omjer oksihemoglobina u deoksihemoglobinu stalno mijenja tijekom fizioloških procesa u mozgu, serijska snimka provodi se kao dio fMRI-a, koji bilježi promjene u svakom trenutku. Na taj se način aktivnosti živčanih stanica mogu prikazati milimetarskom preciznošću u vremenskom prozoru od nekoliko sekundi. Mjesto neuronske aktivnosti određuje se eksperimentalno mjerenjem signala magnetske rezonancije u dvije različite točke u vremenu.
Prvo se mjerenje odvija u stanju mirovanja, a potom u pobuđenom stanju. Tada se vrši usporedba snimaka u postupku statističkog ispitivanja i statistički značajne razlike se prostorno dodjeljuju. U eksperimentalne svrhe, stimulus se može pokazati nekoliko puta testnoj osobi. To obično znači da se zadatak ponavlja više puta. Razlike od usporedbe podataka iz faze podražaja s rezultatima mjerenja iz faze mirovanja izračunavaju se i zatim grafički prikazuju. Ovim postupkom bilo je moguće odrediti koja područja mozga su aktivna u kojoj aktivnosti. Pored toga, mogle bi se utvrditi razlike između određenih područja mozga kod psiholoških bolesti i zdravih mozgova.
Uz osnovna istraživanja, koja daju važan uvid u dijagnozu psiholoških bolesti, metoda se također izravno koristi u kliničkoj praksi. Glavno kliničko područje primjene fMRI je lokalizacija jezično relevantnih područja mozga u pripremi operacija na tumorima mozga. Na taj način bi se osiguralo da je ovo područje u velikoj poštedi tijekom rada. Ostala klinička područja primjene funkcionalne magnetske rezonancije odnose se na procjenu bolesnika s oštećenom sviješću, kao što su koma, vegetativno stanje ili MCS (minimalno stanje svijesti).
Rizici, nuspojave i opasnosti
Unatoč velikom uspjehu funkcionalne magnetske rezonancijske tomografije, ovu metodu treba gledati i kritički s obzirom na njenu informativnu vrijednost. Mogle bi se utvrditi bitne veze između određenih aktivnosti i aktivacije odgovarajućih područja mozga. Važnost određenih područja mozga za psihološke bolesti također je postala jasnija.
Međutim, ovdje se mjere samo promjene koncentracije hemoglobina u kisiku. Kako se ti procesi mogu lokalizirati na određenim dijelovima mozga, pretpostavlja se, na temelju neurovaskularnog spajanja, da su i ta područja mozga aktivirana. Dakle mozak se ne može promatrati izravno dok razmišljate. Moramo napomenuti da se promjena protoka krvi događa tek nakon kašnjenja od nekoliko sekundi nakon neuronske aktivnosti. Stoga je ponekad teško postavljanje izravnih zadataka. Prednost fMRI-a u odnosu na druge neinvazivne neurološke metode ispitivanja je mnogo bolja prostorna lokalizacija aktivnosti.
Međutim, vremenska razlučivost je znatno niža. Posredno određivanje aktivnosti neurona putem mjerenja protoka krvi i oksigenacije hemoglobinom također stvara određenu nesigurnost. Pretpostavlja se da je vrijeme latencije veće od četiri sekunde. Još nije istraženo mogu li se pretpostaviti pouzdane neuronske aktivnosti s kraćim podražajima. Međutim, postoje i tehnička ograničenja primjene funkcionalnog snimanja magnetske rezonancije, koja se između ostalog temelje na činjenici da BOLD efekt ne stvaraju samo krvne žile, već i stanično tkivo pored žila.
.jpg)
.jpg)
