Функциональная магнитно-резонансная томография
Функциональная магнитно-резонансная томография или функциональная МРТ ( фМРТ ) измеряет активность мозга, обнаруживая изменения, связанные с кровотоком . [1] [2] Этот метод основан на том факте, что мозговой кровоток и активация нейронов взаимосвязаны. Когда область мозга используется, приток крови к этой области также увеличивается. [3]
В первичной форме фМРТ используется контраст, зависящий от уровня кислорода в крови (ЖИРНЫЙ) [4] , открытый Сейджи Огавой в 1990 году. Это тип специализированного сканирования мозга и тела, используемый для картирования нейронной активности в головном или спинном мозге человека . человека или других животных путем визуализации изменения кровотока ( гемодинамический ответ ), связанного с использованием энергии клетками головного мозга. [4] С начала 1990-х фМРТ стала доминировать в исследованиях картирования мозга , потому что она не включает в себя использование инъекций, хирургическое вмешательство, прием внутрь веществ или воздействие ионизирующего излучения. [5]Эта мера часто искажается шумом от различных источников; следовательно, для извлечения основного сигнала используются статистические процедуры. Результирующая активация мозга может быть представлена графически путем цветового кодирования силы активации в мозге или в конкретной изучаемой области. Этот метод может локализовать активность с точностью до миллиметров, но при использовании стандартных методов не лучше, чем в пределах окна в несколько секунд. [6] Другими методами получения контраста являются артериальная спиновая маркировка [7] и диффузионная МРТ . Диффузионная МРТ аналогична BOLD fMRI, но обеспечивает контраст в зависимости от величины диффузии молекул воды в головном мозге.
В дополнение к обнаружению ЖИРНЫХ ответов от активности из-за задач или стимулов, фМРТ может измерять состояние покоя или состояние отрицательного задания, которое показывает исходную ЖИРНУЮ дисперсию испытуемых. Примерно с 1998 года исследования показали существование и свойства сети режима по умолчанию , функционально связанной нейронной сети видимых состояний покоя мозга .
фМРТ используется в исследованиях и, в меньшей степени, в клинической работе. Он может дополнять другие измерения физиологии мозга, такие как электроэнцефалография (ЭЭГ) и спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона (NIRS). В настоящее время исследуются новые методы, которые улучшают как пространственное, так и временное разрешение, и в них в основном используются биомаркеры, отличные от сигнала BOLD. Некоторые компании разработали коммерческие продукты, такие как детекторы лжи, основанные на методах фМРТ, но считается, что исследования недостаточно развиты для широкого коммерческого использования. [8]
Концепция фМРТ основана на более ранней МРТ .технология сканирования и открытие свойств крови, богатой кислородом. МРТ головного мозга использует сильное постоянное статическое магнитное поле для выравнивания ядер в исследуемой области мозга. Затем применяется другое магнитное поле, градиентное поле, для пространственного определения местоположения различных ядер. Наконец, воспроизводится радиочастотный (РЧ) импульс, чтобы подтолкнуть ядра к более высоким уровням намагниченности, и теперь эффект зависит от того, где они расположены. Когда радиочастотное поле удаляется, ядра возвращаются в исходное состояние, а излучаемая ими энергия измеряется с помощью катушки для воссоздания положения ядер. Таким образом, МРТ обеспечивает статическое структурное изображение мозгового вещества. Основная цель фМРТ заключалась в том, чтобы расширить МРТ для регистрации функциональных изменений в мозге, вызванных активностью нейронов.[9]
