A mágneses rezonancia képalkotás (MRI) lehetővé tette az orvosok számára, hogy nagyon jó képeket szerezzenek az agy szerkezetéről. A funkcionális MRI néven ismert újabb technika még messzebbre is eljuthat, ha az agytevékenységet közvetett módon is mérjük. Míg a technikát legtöbbször csak kutatási tanulmányokban alkalmazzák, klinikai körülmények között egyre gyakoribb.
Valószínűleg valamikor funkcionális MRI segítségével készített képekkel találkozott. Olyan agyat mutatnak, amelynek színes területei az agy bizonyos területeit ábrázolják, például valamilyen funkcióval, például nyelvvel vagy mozgással. Ezek a tanulmányok nagyon népszerűek: havonta több száz tudományos cikk jelenik meg ezt a technológiát felhasználva, amelyek közül sokat a laikus sajtó is megemlít. De hogyan készülnek ezek a képek, és mit jelentenek valójában?
Matthew Simmons / Stringer / Getty Images
Hogyan működik a funkcionális MRI
A funkcionális MRI egy speciális jelet használ, amelyet vér oxigénszinttől függő (BOLD) kontrasztnak neveznek. Az agyon átáramló vér oxigént szállít az úgynevezett hemoglobin molekulákon. A hemoglobin molekulák vasat is hordoznak, ezért mágneses jelük van. Kiderült, hogy a hemoglobin molekulák eltérő mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek, ha oxigénhez kapcsolódnak, mint amikor nem hordoznak oxigént, és ez a kis különbség MRI-készülékkel kimutatható.
Ha az agy egy része aktívabb, akkor kezdetben sok oxigént használ fel a vérben. Röviddel ezután az agy kitágítja a helyi ereket az oxigénellátás helyreállítása érdekében. Az agy akár kissé túl jól is elvégezheti ezt a munkát, így több oxigénes vér kerül a területre, mint amit eredetileg használtak. Az MRI-készülék képes felismerni azt a jelkülönbséget, amely a vér oxigénnövekedéséből adódik.
Tehát a funkcionális MRI-vizsgálatok valójában nem közvetlenül a neuronaktivitást vizsgálják, hanem azt vizsgálják, hogy a vér oxigénszintje hogyan változik, és összefüggésben van ez a tevékenység az idegek tüzelésével. Tanulmányok kimutatták, hogy ez a feltételezés általában helyes, bár olyan betegségek, mint az érrendszeri rendellenességek, a daganatok és még a normális öregedés is megváltoztathatják az idegi aktivitás és a helyi véráramlás kapcsolatát, amely BOLD jelet eredményez.
Hogyan használják az orvosok a funkcionális MRI-t
Mivel ez egy viszonylag újabb technológia, és mivel más technikák képesek megválaszolni az fMRI által felvetett hasonló kérdéseket, az fMRI-t általában nem használják klinikai vagy kórházi körülmények között. Használható azonban fontos agyi műtétek megtervezéséhez. Például, ha egy idegsebész el akarja távolítani az agy daganatát, amely az agy nyelvi központjai közelében helyezkedik el, megrendelhet egy fMRI-tanulmányt, amely megmutatja, hogy az agy mely területei vannak pontosan kapcsolatban a nyelvvel. Ez segít az idegsebésznek elkerülni a régiók károsodását műtét közben. Az fMRI leggyakoribb alkalmazása azonban az orvosi kutatásban történik.
Az fMRI segítségével végzett kutatások típusai
Az fMRI alkalmazásának két fő módja van az agy működésének megjelenítésére. Az egyik módszer arra összpontosít, hogy megtalálja az agy bizonyos területeit, amelyek reagálnak valamilyen feladatra vagy ingerre. Például az MRI-szkennerben lévő személynek bizonyos helyeken villogó pipa jelenik meg, máskor pedig üres képernyő. Megkérhetik őket, hogy nyomjanak meg egy gombot, amikor meglátják a villogó ellenőrző táblát. A feladat közbeni jelet ezután összehasonlítjuk azzal a jelzéssel, amikor a feladat még nincs végrehajtva, és az eredmény egyfajta képet ad arról, hogy milyen agyi régiók vettek részt a villogó pipa meglátásában, majd egy gomb megnyomásában.
Az fMRI másik módja az ideghálózatok értékelése. Ez magában foglalja annak kitalálását, hogy az agy mely területei beszélnek egymással. Ha az agy egyik területe általában egyidejűleg világít, akkor az agy ezen két területe összekapcsolódhat. Az ilyen jellegű tanulmányok elvégzéséhez még feladatra sem lehet szükség. Emiatt ezeket a vizsgálatokat néha nyugalmi állapotú funkcionális mágneses rezonancia képalkotásnak nevezik.
A funkcionális MRI vizsgálatokból származó információk nagyon bonyolultak és sok statisztikai elemzést igényelnek, hogy értelmesek legyenek. Ez kezdetben sok embert bizalmatlanná tett a funkcionális MRI vizsgálatok eredményeivel szemben, mivel úgy tűnt, hogy az elemzés során sok lehetőség van a hibára. Mivel azonban a kutatók és a bírálók is jobban megismerkedtek az új technológiával, az eredmények egyre megbízhatóbbak és megbízhatóbbak.
Mit tartogat a jövő
A funkcionális MRI vizsgálatok már sokféle dolgot mutattak ki az agyról, amellett, hogy megerősítették azt, amit már tudtunk az idegpályákról és a lokalizációról. Bár nehéz megmondani, hogy az fMRI-t valaha is használják-e valaha klinikai körülmények között, népszerűsége és hatékonysága önmagában kutatási eszközként mind az orvosok, mind a laikusok számára fontos, hogy alaposan megértsék az eszköz működését.
