funkcionalna magnetska rezonancija (fMRI) je tehnika magnetske rezonancije koja se koristi za prikaz fizioloških promjena u tijelu. Temelji se na fizikalnim principima nuklearne magnetske rezonancije. U užem smislu pojam se koristi u vezi s ispitivanjem aktiviranih mozak područja.
Što je funkcionalna magnetska rezonancija?
Klasični MRI prikazuje statične slike odgovarajućih organa i tkiva, dok fMRI reproducira promjene u aktivnosti u mozak kroz trodimenzionalne slike tijekom izvođenja određenih aktivnosti. Na temelju magnetska rezonancija (MRI), fizičar Kenneth Kwong razvio je funkcionalnu magnetsku rezonancu (fMRI) za slikanje promjena aktivnosti u različitim mozak područja. Ova metoda mjere promjene u cerebralnim krv protok koji su povezani s promjenama aktivnosti u odgovarajućim područjima mozga putem neurovaskularne sprege. Ova metoda koristi prednost različitog kemijskog okruženja mjerenja vodik jezgre u hemoglobin of kisik-iscrpljen i oksigeniran krv. Kiseonik hemoglobin (oksihemoglobin) je dijamagnetski, dok kisik-bez hemoglobina (deoksihemoglobin) ima paramagnetska svojstva. Razlike u magnetskim svojstvima krv su također poznati kao BOLD učinak (Učinak ovisan o razini kiseonika u krvi). Funkcionalni procesi u mozgu bilježe se u obliku slika presjeka. Na taj način, promjene u aktivnosti u pojedinim područjima mozga mogu se istražiti pomoću specifičnih zadataka izvedenih na ispitanicima. Ova se metoda u početku koristi za osnovno istraživanje kako bi se uspoređivali obrasci aktivnosti zdravih kontrolnih ispitanika s moždanim aktivnostima osoba s mentalnim poremećajima. Međutim, u širem smislu pojam funkcionalan magnetska rezonancija još uvijek uključuje kinematičku magnetsku rezonancu koja opisuje pokretni prikaz različitih organa.
Funkcija, učinak i ciljevi
Funkcionalna magnetska rezonancija daljnji je razvoj magnetske rezonancije (MRI). Klasični MRI prikazuje statičke slike odgovarajućih organa i tkiva, dok fMRI odražava promjene u aktivnosti mozga kroz trodimenzionalne slike tijekom izvođenja određenih aktivnosti. Dakle, uz pomoć ove neinvazivne metode mozak se može promatrati u različitim situacijama. Kao i kod klasičnog MRI, fizička osnova mjerenja u početku se temelji na nuklearnoj magnetskoj rezonanciji. Ovdje se vrte protoni hemoglobin su poravnati uzdužno primjenom statičkog magnetskog polja. Visokofrekventno izmjenično polje primijenjeno poprečno na ovaj smjer magnetizacije osigurava poprečni otklon magnetizacije prema statičkom polju dok se ne postigne rezonancija (Lamor frekvencija). Ako je visokofrekventno polje isključeno, treba određeno vrijeme pod rasipanjem energije dok se magnetizacija ponovno ne poravna duž statičkog polja. Ovaj opuštanje mjeri se vrijeme. U fMRI se iskorištava okolnost različitog magnetiziranja deoksihemoglobina i oksihemoglobina. To rezultira različitim očitanjima za ova dva oblika zbog utjecaja kisik. Međutim, budući da se omjer oksihemoglobina i deoksihemoglobina neprestano mijenja tijekom fizioloških procesa u mozgu, serijska snimanja provode se kao dio fMRI, koji registrira promjene u svakom trenutku. Dakle, unutar vremenskog prozora od nekoliko sekundi, neuronska aktivnost može se vizualizirati s milimetarskom preciznošću. Eksperimentalno se mjesto aktivnosti neurona određuje mjerenjem signala magnetske rezonancije u dvije različite vremenske točke. Prvo se mjerenje vrši u stanju mirovanja, a zatim u pobuđenom stanju. Zatim se uspoređivanje snimaka vrši u postupku statističkog ispitivanja i prostorno se dodjeljuju statistički značajne razlike. U eksperimentalne svrhe, podražaj se subjektu može predstaviti više puta. To obično znači da se zadatak često ponavlja. Izračunavaju se razlike u usporedbi podataka iz faze podražaja s rezultatima mjerenja iz faze odmora, a zatim se prikazuju slikovito. Ovim postupkom bilo je moguće utvrditi koja su područja mozga aktivna tijekom koje aktivnosti. Nadalje, mogle su se utvrditi razlike određenih područja mozga u psihološkim poremećajima u odnosu na zdrav mozak. Uz osnovna istraživanja koja daju važne nalaze za dijagnozu psiholoških poremećaja, metoda se koristi i izravno u kliničkoj praksi. Glavna klinička primjena fMRI je lokalizacija jezično relevantnih područja mozga u pripremi operacija za tumori mozga. Cilj je osigurati da ovo područje bude uglavnom pošteđeno tijekom operacije. Ostale kliničke primjene funkcionalne magnetske rezonancije odnose se na procjenu bolesnika s poremećajima svijesti, poput jesti, budna koma ili MCS (minimalno svjesno stanje).
Rizici, nuspojave i opasnosti
Unatoč velikom uspjehu snimanja funkcionalne magnetske rezonancije, ovu bi metodu također trebalo promatrati kritički u smislu njezinog vrijednost. Mogle bi se uspostaviti značajne korelacije između određenih aktivnosti i aktivacije odgovarajućih područja mozga. Značaj određenih područja mozga za psihološke poremećaje također je postao jasniji. Međutim, ovdje se mjere samo promjene u opterećenju hemoglobina kisikom. Budući da se ti procesi mogu lokalizirati na određena područja mozga, pretpostavlja se da se ta područja mozga također aktiviraju zbog neurovaskularne sprege. Dakle, mozak se ne može izravno promatrati kako razmišlja. Mora se napomenuti da se promjena u protoku krvi događa tek nakon latentnog razdoblja od nekoliko sekundi nakon neuronske aktivnosti. Stoga je izravno mapiranje ponekad otežano. Međutim, prednost fMRI u usporedbi s drugim neinvazivnim metodama neurološkog ispitivanja je puno bolja prostorna lokalizacija aktivnosti. Međutim, vremenska je razlučivost puno niža. Neizravno određivanje neuronskih aktivnosti mjerenjem protoka krvi i oksigenacijom hemoglobina također stvara određenu nesigurnost. Dakle, pretpostavlja se kašnjenje duže od četiri sekunde. Ostaje još istražiti mogu li se za kraće podražaje pretpostaviti pouzdane neuronske aktivnosti. Međutim, još uvijek postoje tehnička ograničenja u primjeni funkcionalne magnetske rezonancije, koja se dijelom temelje na činjenici da BOLD učinak proizvodi ne samo krv posuđe ali i staničnim tkivom uz sudove.
