Functionele neuroimaging begrijpen
Magnetic Resonance Imaging (MRI) heeft artsen de mogelijkheid gegeven om zeer goede beelden van de structuren van de hersenen te verkrijgen. Een nieuwere techniek die bekend staat als functionele MRI kan zelfs nog verder gaan door indirect de hersenactiviteit te meten. Hoewel de techniek meestal alleen in onderzoeksstudies wordt gebruikt, komt deze steeds meer voor in de klinische setting.
U bent waarschijnlijk op een gegeven moment afbeeldingen tegengekomen die met functionele MRI zijn gemaakt.
Ze tonen een brein met gekleurde gebieden die delen van de hersenen weergeven die geassocieerd zijn met een functie zoals taal of beweging. Deze onderzoeken zijn erg populair: elke maand verschijnen er honderden wetenschappelijke artikelen met deze technologie, waarvan er veel ook in de lekenpers worden genoemd. Maar hoe worden deze beelden gemaakt en wat vertegenwoordigen ze eigenlijk?
Hoe functionele MRI werkt
Functionele MRI maakt gebruik van een speciaal signaal dat het bloedzuurstofniveau-afhankelijke (BOLD) contrast wordt genoemd. Bloed dat door de hersenen stroomt, draagt zuurstof aan moleculen die hemoglobine worden genoemd . Hemoglobine moleculen dragen ook ijzer en hebben daarom een magnetisch signaal. Het blijkt dat hemoglobinemoleculen verschillende magnetische eigenschappen hebben wanneer ze aan zuurstof worden gehecht dan wanneer ze geen zuurstof vervoeren, en dit kleine verschil kan worden gedetecteerd met een MRI-machine.
Wanneer een deel van de hersenen actiever is, verbruikt het aanvankelijk veel zuurstof in het bloed.
Kort daarna verwijden de hersenen lokale bloedvaten om de zuurstoftoevoer te herstellen. De hersenen kunnen dit werk zelfs een beetje te goed doen, zodat er meer zuurstofrijk bloed in het gebied komt dan wat aanvankelijk werd gebruikt. De MRI-machine kan het signaalverschil detecteren dat het gevolg is van deze toename van zuurstof in het bloed.
Dus functionele MRI-onderzoeken kijken niet rechtstreeks naar neuronale activiteit, maar kijken hoe de bloedzuurstofniveaus veranderen en deze activiteit correleren met het vuren van zenuwen. Studies hebben aangetoond dat deze veronderstelling meestal correct is, hoewel ziekten zoals vasculaire malformaties, tumoren en zelfs normale veroudering de relatie tussen neurale activiteit en de lokale bloedstroom die resulteert in een GEWELDIG signaal kan veranderen.
Hoe kunnen artsen functionele MRI gebruiken?
Omdat het een relatief nieuwere technologie is en omdat andere technieken soortgelijke vragen kunnen beantwoorden die fMRI kunnen, wordt fMRI niet vaak gebruikt in klinische of ziekenhuisomgevingen. Het kan echter worden gebruikt om te helpen bij het plannen van belangrijke hersenoperaties. Als een neurochirurg bijvoorbeeld een hersentumor wil verwijderen die dicht bij de taalcentra van de hersenen zit, kunnen deze een fMRI-onderzoek bestellen om precies aan te geven welke delen van de hersenen betrokken zijn bij taal. Dit helpt de neurochirurg om die regio's niet te beschadigen tijdens een operatie. Het meest gebruikte gebruik van fMRI is echter in medisch onderzoek.
Welke soorten onderzoek is gedaan met behulp van fMRI?
Er zijn twee manieren om fMRI te gebruiken om de hersenfunctie te visualiseren. Eén methode richt zich op het vinden van specifieke delen van de hersenen die reageren op een bepaalde taak of stimulus.
De persoon in de MRI-scanner kan bijvoorbeeld op sommige punten een knipperend schaakbord krijgen en op andere momenten een leeg scherm. Ze kunnen worden gevraagd om op een knop te drukken wanneer ze het knipperende dambord zien. Het signaal tijdens de taak zal dan worden vergeleken met het signaal wanneer de taak niet wordt uitgevoerd, en het resultaat zal een soort beeld zijn van welke hersengebieden betrokken waren bij het zien van een knipperend schaakbord en vervolgens een knop indrukken.
De andere manier waarop fMRI kan worden gebruikt, is het evalueren van neurale netwerken. Dit omvat het uitzoeken welke delen van de hersenen met elkaar praten. Als één deel van het brein meestal tegelijkertijd oplicht, kunnen deze twee delen van het brein zijn verbonden.
Er is zelfs geen enkele taak nodig om dit soort studie te doen. Om deze reden worden deze studies soms rusttoestand functionele magnetische resonantie beeldvorming genoemd.
De informatie die afkomstig is van functionele MRI-onderzoeken is erg ingewikkeld en vereist veel statistische analyse om betekenisvol te zijn. Dit leidde er in eerste instantie veel mensen toe de resultaten van functionele MRI-onderzoeken te wantrouwen, omdat het leek alsof er veel mogelijke foutenmogelijkheden waren in de analyse. Omdat zowel onderzoekers als reviewers meer vertrouwd zijn geraakt met de nieuwe technologie, worden resultaten steeds betrouwbaarder en betrouwbaarder.
Wat houdt de toekomst in stand voor functionele MRI?
Functionele MRI-onderzoeken hebben al veel verschillende dingen over de hersenen aangetoond, naast het bevestigen van wat we al wisten over neurale paden en lokalisatie. Hoewel het moeilijk te zeggen is of fMRI ooit algemeen zal worden gebruikt in een klinische omgeving, is het vanwege de populariteit en doeltreffendheid ervan als een hulpmiddel voor onderzoek van belang dat zowel artsen als leken een basiskennis hebben van hoe deze tool werkt.
bronnen:
Pressman P, Gitelman D. Functionele MRI: een primer voor bewoners van de neurologie. Neurologie 2012 maart 06, 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Functionele MRI: basisprincipes en klinische toepassingen: Oxford Univrsity Press, VS, 2006.