Funkční magnetický resonance imaging

Funkční magnetický Resonance Imaging (nebo fMRI) je použití MRI se učit kterého oblasti mozku jsou aktivní ve specifické poznávací úloze, jak v řeči nebo v konjugaci slovesa.

Jak nervové buňky “vystřelí” popudy, oni metabolyse kyslík z obklopující krve. Přibližně 6 sekund po výbuchu nervové činnosti, haemodynamic reakce nastává a ta oblast mozku je naplněna kyslíkem-bohatá krev.

Protože okysličený haemoglobin diamagnetic, zatímco deoxygenated krev je paramagnetická, MRI je schopný zachytit malý rozdíl (signál objednávky 3 %) mezi dva. Toto je nazýváno krví-hladina kyslíku závislý, nebo “Bold” signalizuje. Přesná povaha vztahu mezi nervovou aktivitou a tučného signálu je předmět výzkumu proudu.

Tučné efekty jsou uměřené použití T2 zobrazovacího postupu, který je odlišný od T1 prohlédnutí vzatého v obyčejných strukturálních MRI obrazech (bývalé míry rychlost změny fází rotace, zatímco později objeví half-life převrácených rotací). T2 obrazy mohou být získány s mírně dobrý spatial a světské rozhodnutí; prohlédnutí jsou obvykle opakována každý 2-5 sekundy a voxels ve výsledném obraze inklinují být kolem 0.25 krychlové centimetry. Jiné non-útočný funkční lékařské zobrazovací techniky mohou zlepšit se v jednom z těchto čísel, ale ne oba.

Věda fMRI nanášení je docela komplikovaná a multi-disciplinární. To zahrne:

• Dobré porozumění fyziky MRI skenerů.
• Statistická analýza výsledků. Protože signály jsou velmi důvtipné, správné použití statistik je nezbytné pro oba “získat” pozorování a vyhnout se falešný-kladné výsledky.
• Psychologický studijní design. Když řídí fMRI na lidech, například, to je nezbytné zaměstnat opatrně navržené experimenty, které dovolí přesný nervový účinek v úvaze být oddělen.
• Pro non-útočné prohlédnutí, MRI má mírně dobré prostorové rozhodnutí ale relativně chudé světské rozhodnutí. Zvýšeně, to je zkombinované s jinými technikami kolekce dat takový jako EEG nebo Meg, který má hodně vyšší nahrávky frekvence.
• Integrace s ostatními oblastmi neuroscience aby lépe rozuměl umístění (a role) signálů který fMRI je schopný zachytit. Toto zahrnuje velké množství neuroanatomy ale také jiný náhradník-pole takový jako neurochemistry a neuropathology.

Až na Bolda fMRI jsou jiné způsoby, jak sondovat mozkovou aktivitu s MRI:

• Tím, že používá napíchnutého kontrastního agenta, např., MION, působit místní poruchu v magnetickém poli to je měřitelné MRI skenerem.

Signál se sdružil s těmi druh kontrastu agenti jsou úměrní intelektuální krevní hlasitosti.

• Používáním co je voláno perfusion MRI (pMRI). Sdružený signál je úměrný intelektuálnímu krevnímu toku.

Magnetický resonance spectroscopic imaging (MRS) je jiný, NMR- založený proces pro zhodnocující funkci uvnitř žijícího mozku. MRS vezme výhodu skutečnosti, že protony (H) bydlet v lišících se chemických prostředích záviset na molekule, kterou oni obývají (H₂O vs. bílkovina, například) posednout nepatrně odlišný zvučné vlastnosti. Pro daný objem mozku (typicky > 1 kubický cm), distribuce těchto H resonances moci být zobrazován jako spektrum. Oblast pod vrcholem pro každého resonance poskytuje kvantitativní míru relativního výskytu té separace. Největší vrchol je složen H₂O. nicméně, tam jsou také discernable vrcholy pro choline, creatine, n-acetylaspartate (NAA) a lactate. Fortuitously, NAA je většinou neaktivní separace uvnitř neuron, sloužit jako předzvěst glutamate a jako uskladnění pro skupiny acetyl (být použit v syntéze mastné kyseliny) -- ale jeho relativní úrovně jsou rozumná aproximace neuronového intergrity a funkčního stavu. Mozkové choroby (schizofrénie, mrtvice, jisté nádory, skleróza multiplex) moci být charakterizován oblastní změnou v NAA úrovních když vyrovnal se zdravým předmětům. Creatine je používal poměrnou kontrolní hodnotu protože jeho úrovně zůstanou docela konstantní, zatímco choline a úrovně lactate byli použití ocenit nádory na mozku.

Jiný nedávno rozvinul funkční MRI techniku je rozšiřování tensor imaging (DTI). Jak protony jsou nařízeny podél jistých os v mozku (pro příklad jak vodu stékat po neuronovém axonu uvnitř svazku nervových vláken v intelektuální bílé záležitosti), tento directionality může být změřen. Konektivita mezi oblastmi mozku může být inferable od obrazů rozšiřování a nemoci, které rozbijí normální organizaci nebo bezúhonost intelektuální bílé vadí (taková jak rozmanitá skleróza) mít kvantitativní dopad na DTI míry.