funkcinis magnetinio rezonanso tomografija (fMRI) yra magnetinio rezonanso vaizdavimo technika, naudojama fiziologiniams kūno pokyčiams vaizduoti. Jis pagrįstas fiziniais branduolio magnetinio rezonanso principais. Siauresne prasme šis terminas vartojamas ryšium su aktyvuoto nagrinėjimu smegenys srityse.
Kas yra funkcinis magnetinio rezonanso vaizdavimas?
Klasikinis MRT rodo statiškus atitinkamų organų ir audinių vaizdus, o fMRI atkuria aktyvumo pokyčius smegenys per erdvinius vaizdus atliekant konkrečią veiklą. Remiantis magnetinio rezonanso tomografija (MRT), fizikas Kennethas Kwongas sukūrė funkcinį magnetinio rezonanso vaizdą (fMRI), skirtą vaizduoti aktyvumo pokyčius skirtingose smegenys srityse. Šis metodas priemonės smegenų pokyčiai kraujas srautas, susijęs su aktyvumo pokyčiais atitinkamose smegenų srityse per neurovaskulinę jungtį. Šis metodas naudoja skirtingą išmatuoto cheminę aplinką vandenilis branduoliai hemoglobinas of deguonis- nualintas ir prisotintas deguonies kraujas. Deguonies hemoglobinas (oksihemoglobinas) yra diamagnetinis, tuo tarpu deguonis- nemokamas hemoglobinas (deoksihemoglobinas) pasižymi paramagnetinėmis savybėmis. Magnetinių savybių skirtumai kraujas taip pat žinomi kaip BOLD poveikis (priklausomas nuo kraujo oksigenacijos lygio). Funkciniai procesai smegenyse registruojami skerspjūvio vaizdų serijų pavidalu. Tokiu būdu aktyvumo pokyčius atskirose smegenų srityse galima tirti atliekant specialias užduotis, atliekamas tiriamiesiems. Šis metodas iš pradžių naudojamas pagrindiniams tyrimams, norint palyginti sveikų kontrolinių asmenų veiklos modelius su psichikos sutrikimų turinčių asmenų smegenų veikla. Tačiau platesne prasme terminas funkcinis magnetinio rezonanso tomografija vis dar apima kinematinį magnetinio rezonanso vaizdavimą, kuris apibūdina judantį įvairių organų vaizdavimą.
Funkcija, poveikis ir tikslai
Funkcinis magnetinio rezonanso tyrimas yra tolesnė magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) raida. Klasikinis MRT rodo statinius atitinkamų organų ir audinių vaizdus, o fMRI atspindi smegenų aktyvumo pokyčius per erdvinius vaizdus atliekant konkrečią veiklą. Taigi, naudojant šį neinvazinį metodą, smegenis galima stebėti esant skirtingoms situacijoms. Kaip ir klasikinio MRT atveju, fizinis matavimo pagrindas iš pradžių grindžiamas branduolio magnetiniu rezonansu. Čia protonų sukiniai hemoglobinas yra išilgai išlyginti taikant statinį magnetinį lauką. Skersai šiai įmagnetinimo krypčiai pritaikytas aukšto dažnio kintamasis laukas užtikrina skersinį įmagnetinimo nukreipimą į statinį lauką, kol pasiekiamas rezonansas (Lamoro dažnis). Jei aukšto dažnio laukas yra išjungtas, praeina tam tikras laikas, kai išsisklaido energija, kol įmagnetinimas vėl išlygins statinį lauką. Tai poilsis matuojamas laikas. Atliekant fMRI, išnaudojama skirtingo deoksihemoglobino ir oksihemoglobino įmagnetinimo aplinkybė. Tai lemia skirtingus dviejų formų rodmenis dėl deguonis. Tačiau kadangi smegenų fiziologinių procesų metu oksihemoglobino ir deoksihemoglobino santykis nuolat keičiasi, serijiniai įrašai atliekami kaip fMRI dalis, registruojanti pokyčius kiekvienu laiko momentu. Taigi per kelių sekundžių laiko langą milimetrų tikslumu galima vizualizuoti neuronų veiklą. Eksperimentiškai neuronų aktyvumo vieta nustatoma matuojant magnetinio rezonanso signalą dviem skirtingais laiko momentais. Pirma, matavimas atliekamas ramybės būsenoje, o tada sužadintoje būsenoje. Tada įrašų palyginimas atliekamas atliekant statistinę bandymo procedūrą ir erdviškai priskiriami statistiškai reikšmingi skirtumai. Eksperimentiniais tikslais stimulą tiriamajam galima pateikti kelis kartus. Paprastai tai reiškia, kad užduotis kartojama dažnai. Skaičiavimai ir stimulo fazės duomenų palyginimo su poilsio fazės matavimo rezultatais skirtumai apskaičiuojami ir tada vaizdžiai parodomi. Taikant šią procedūrą, buvo galima nustatyti, kurios smegenų sritys yra aktyvios, kurios veiklos metu. Be to, galima nustatyti tam tikrų smegenų sričių skirtumus psichologinių sutrikimų ir sveikų smegenų atžvilgiu. Be pagrindinių tyrimų, kuriuose pateikiamos svarbios išvados diagnozuojant psichologinius sutrikimus, metodas taip pat tiesiogiai naudojamas klinikinėje praktikoje. Pagrindinis klinikinis fMRI taikymas yra kalbai svarbių smegenų sričių lokalizavimas ruošiantis operacijoms smegenų augliai. Tikslas yra užtikrinti, kad operacijos metu ši sritis būtų labai negailima. Kiti klinikiniai funkcinio magnetinio rezonanso vaizdavimo taikymai yra susiję su pacientų, turinčių sąmonės sutrikimų, vertinimu, pvz koma, pabudusi koma arba MCS (minimaliai sąmoninga būsena).
Rizika, šalutinis poveikis ir pavojai
Nepaisant labai sėkmingo magnetinio rezonanso tomografijos, šis metodas taip pat turėtų būti vertinamas kritiškai galiojimas. Galima nustatyti reikšmingą koreliaciją tarp tam tikros veiklos ir atitinkamų smegenų sričių aktyvacijos. Tam tikrų smegenų sričių reikšmė psichologiniams sutrikimams taip pat tapo aiškesnė. Tačiau čia matuojami tik hemoglobino deguonies apkrovos pokyčiai. Kadangi šie procesai gali būti lokalizuoti konkrečiose smegenų srityse, daroma prielaida, kad šios smegenų sritys taip pat yra aktyvuojamos dėl neurovaskulinės jungties. Taigi, smegenų negalima tiesiogiai stebėti mąstant. Reikia pažymėti, kad kraujotaka pasikeičia tik po kelių sekundžių latentinio laikotarpio po neuronų veiklos. Todėl kartais apsunkinamas tiesioginis žemėlapių sudarymas. Tačiau fMRI pranašumas, palyginti su kitais neinvaziniais neurologiniais tyrimo metodais, yra daug geresnė erdvinė veiklos lokalizacija. Tačiau laiko skiriamoji geba yra daug mažesnė. Netiesioginis neuronų aktyvumo nustatymas matuojant kraujotaką ir hemoglobino oksigenaciją taip pat sukelia tam tikrą neapibrėžtumą. Taigi manoma, kad delsos laikas yra ilgesnis nei keturios sekundės. Ar galima patikėti, ar dėl trumpesnių dirgiklių galima patikima neuronų veikla, dar reikia ištirti. Tačiau vis dar yra techninių funkcinio magnetinio rezonanso vaizdų taikymo apribojimų, iš dalies pagrįstų tuo, kad BOLD poveikį sukelia ne tik kraujas laivai bet ir korinio audinio greta indų.
