Die Magnetresonanztomographie (MRT) hat den Ärzten die Möglichkeit gegeben, sehr gute Bilder der Gehirnstrukturen zu erhalten. Eine neuere Technik, die als funktionelle MRT bekannt ist, kann noch weiter gehen, indem sie indirekt auch die Gehirnaktivität misst. Während die Technik meistens nur in Forschungsstudien verwendet wird, wird sie im klinischen Umfeld immer häufiger verwendet.
Sie haben wahrscheinlich schon einmal Bilder gefunden, die mit der funktionellen MRT erstellt wurden.
Sie zeigen ein Gehirn mit farbigen Bereichen, die Bereiche des Gehirns zeigen, die mit einer Funktion wie Sprache oder Bewegung assoziiert sind. Diese Studien sind sehr beliebt: Hunderte von wissenschaftlichen Artikeln, die diese Technologie verwenden, werden jeden Monat veröffentlicht, von denen viele auch in der Laienpresse erwähnt werden. Aber wie werden diese Bilder gemacht und was repräsentieren sie eigentlich?
Funktionsweise der funktionellen MRT
Die funktionelle MRT verwendet ein spezielles Signal, das als BOLD-abhängiger (BOLD) Kontrast bezeichnet wird. Blut, das durch das Gehirn fließt, transportiert Sauerstoff auf Hämoglobin genannten Molekülen. Hämoglobinmoleküle tragen auch Eisen und haben daher ein magnetisches Signal. Es stellt sich heraus, dass Hämoglobinmoleküle unterschiedliche magnetische Eigenschaften haben, wenn sie an Sauerstoff gebunden sind, als wenn sie keinen Sauerstoff tragen, und dieser kleine Unterschied kann mit einem MRI-Gerät nachgewiesen werden.
Wenn ein Bereich des Gehirns aktiver ist, verbraucht es zunächst viel Sauerstoff im Blut.
Kurz darauf erweitert das Gehirn lokale Blutgefäße, um die Sauerstoffversorgung wiederherzustellen. Das Gehirn kann diese Arbeit sogar etwas zu gut machen, so dass mehr mit Sauerstoff angereichertes Blut in das Gebiet gelangt als ursprünglich verwendet. Das MRI-Gerät kann den Signalunterschied erkennen, der aus diesem Anstieg des Blutsauerstoffs resultiert.
Bei funktionellen MRT-Studien wird die neuronale Aktivität nicht direkt untersucht, sondern es wird untersucht, wie sich der Sauerstoffgehalt im Blut verändert und diese Aktivität mit der feuernden Nervenaktivität korreliert. Studien haben gezeigt, dass diese Annahme in der Regel korrekt ist, obwohl Krankheiten wie vaskuläre Fehlbildungen, Tumore und sogar normales Altern die Beziehung zwischen der neuralen Aktivität und dem lokalen Blutfluss verändern können, was zu einem BOLD-Signal führt.
Wie können Ärzte funktionelle MRT verwenden?
Da es sich um eine relativ neuere Technologie handelt und andere Techniken ähnliche Fragen beantworten können, die fMRT haben kann, wird fMRT in klinischen oder klinischen Situationen nicht häufig verwendet. Es kann jedoch verwendet werden, um wichtige Gehirnoperationen zu planen. Wenn beispielsweise ein Neurochirurg einen Gehirntumor entfernen möchte, der in der Nähe der Sprachzentren des Gehirns sitzt, können sie eine fMRT-Studie anordnen, um genau zu zeigen, welche Bereiche des Gehirns mit der Sprache zu tun haben. Dies hilft dem Neurochirurgen, diese Regionen während der Operation nicht zu beschädigen. Die häufigste Verwendung von fMRI ist jedoch in der medizinischen Forschung.
Welche Arten von Forschung werden mit fMRI durchgeführt?
Es gibt zwei Möglichkeiten, fMRI zur Visualisierung der Gehirnfunktion zu verwenden. Eine Methode konzentriert sich darauf, bestimmte Bereiche des Gehirns zu finden, die auf eine Aufgabe oder einen Stimulus reagieren.
Zum Beispiel könnte die Person im MRT-Scanner an einigen Stellen ein blinkendes Schachbrett und manchmal ein leerer Bildschirm zeigen. Sie können aufgefordert werden, einen Knopf zu drücken, wenn sie das blinkende Schachbrett sehen. Das Signal während der Aufgabe wird dann mit dem Signal verglichen, wenn die Aufgabe nicht ausgeführt wird, und das Ergebnis wird eine Art Bild davon sein, welche Gehirnregionen mit dem Auftauchen eines blinkenden Schachbretts und dann mit einem Knopfdruck beschäftigt waren.
Der andere Weg fMRI kann verwendet werden, um neuronale Netzwerke zu evaluieren. Dies beinhaltet herauszufinden, welche Bereiche des Gehirns miteinander sprechen. Wenn ein Bereich des Gehirns zur gleichen Zeit wie ein anderer aufleuchtet, können diese beiden Bereiche des Gehirns miteinander verbunden sein.
Für diese Art von Studie ist möglicherweise keine Aufgabe erforderlich. Aus diesem Grund werden diese Studien manchmal als funktionelle Magnetresonanztomographie im Ruhezustand bezeichnet.
Die Informationen, die aus funktionellen MRT-Studien stammen, sind sehr kompliziert und erfordern eine Menge statistischer Analysen, um aussagekräftig zu sein. Dies führte anfangs dazu, dass viele Menschen den Ergebnissen funktioneller MRI-Studien misstrauten, da es viele mögliche Fehlermöglichkeiten in der Analyse zu geben schien. Da sowohl Forscher als auch Gutachter mit der neuen Technologie vertrauter geworden sind, werden die Ergebnisse sowohl vertrauenswürdiger als auch vertrauenswürdiger.
Was hält die Zukunft für die funktionelle MRT?
Functional MRI-Studien haben bereits viele verschiedene Dinge über das Gehirn gezeigt, zusätzlich zu bestätigen, was wir bereits über Nervenbahnen und Lokalisierung wussten. Obwohl es schwierig ist, zu sagen, ob fMRT jemals in einer klinischen Umgebung verwendet werden wird, macht es seine Popularität und Wirksamkeit als Forschungsinstrument allein für Ärzte und Laien wichtig, ein grundlegendes Verständnis davon zu haben, wie dieses Werkzeug funktioniert.
