x
x

Slikovni prikaz mozga - funkcionalna magnetska rezonanca

  Marko Čuljat

  21.04.2010.

Posebna vrsta magnetske rezonancije je funkcionalna magnetska rezonancija (fMRI). Ona nam omogućuje da vidimo koji su dijelovi mozga aktivni pri obavljanju određenih zadataka.

Slikovni prikaz mozga - funkcionalna magnetska rezonanca

Bit magnetske rezonancije

Kada stavimo čovjeka u jako magnetsko polje, od čovjeka napravimo mali magnet. Da bismo mogli izmjeriti magnetsko polje koje čovjekovo tijelo proizvodi, moramo unijeti energiju pomoću radiovalova. Taj višak energije koji smo unijeli u čovjeka se otpušta u obliku elektromagnetskih valova koji predstavljaju signal magnetske rezonancije. To je ukratko bit magnetske rezonancije koju koristimo za snimanje čovjekovog tijela.

Funkcionalna magnetska rezonanca

Posebna vrsta magnetske rezonancije je funkcionalna magnetska rezonancija (fMRI). Ona nam omogućuje da vidimo koji su dijelovi mozga aktivni pri obavljanju određenih zadataka. Koji dio mozga nam je aktivan kada gledamo lica ljudi? Koji dio mozga je odgovoran za slušanje glazbe? Koja područja mozga imaju povećanu aktivnost kada pomičemo prste na ruci? Odgovore na ova pitanja nam daje upravo fMRI. Svaki put kada upotrebljavamo neki dio tijela, bilo da je to mišić ili mozak, ono zahtjeva više kisika i hranjivih tvari, da bi mogao izvršavati te dodatne zadatke. Način na koji dodatni kisik i hranjive tvari dolaze tamo gdje su najviše potrebni je povećanje protoka krvi. Povećanje protoka nije rašireno na veliko područje organa, već je ograničeno taman na onaj dio organa koji se aktivirao. Ta pojava je najizraženija upravo u mozgu. Znamo da je krv puna crvenih krvnih zrnaca. Ona su ispunjena hemoglobinom, koji je zadužen za prenošenje kisika od pluća do svih tkiva i organa našeg organizma. Da bi hemoglobin mogao obavljati tu funkciju, potrebno mu je željezo, jer će opravo željezo vezati na sebe molekulu kisika prenoseći je tamo gdje je najpotrebnija. Hemoglobin koji ima na sebe vezane molekule kisika se nalazi u arterijskoj krvi i daje joj svjetlocrvenu boju. Kada na njega nije vezan kisik, a takvo je stanje u venama, boja krvi je tamnocrvena. Osim što mijenja boju krvi ovisno o tome da li je na njega vezan kisik, hemoglobin mijenja i magnetska svojstva krvi. Kada čovjek malo razmisli, to i nije toliko neshvatljivo, jer i u svakodnevnom životu vidimo da ćemo predmete napravljene od željeza moći privući magnetom. S obzirom da hemoglobin sadrži željezo, onda si možemo predočiti kako i to željezo ima određeni utjecaj na magnetsko polje oko sebe.

Minimalni protok krvi u mirovanju

Zamislimo skupinu živčanih stanica u našem mozgu koje ovog trena nisu posebno aktivne, recimo da odmaraju. Iako se odmaraju potreban im je neka minimalna količina energije da mogu preživjeti. Zato je protok krvi minimalan (Slika 1.).

Slika 1.

Živčane stanice (plavo) u stanju mirovanja ne trebaju puno kisika (plavi kružić), pa krvne žile (crveno) nisu jako proširene. Kroz žile prolazi onoliko kisika koliko je potrebno da se zadovolje osnovne potrebe žičanih stanica.

Aktivnirane žičane stanice

Recimo da sad počnemo nešto pisati. Dio mozga koji je odgovoran za pokretanje mišića ruku s kojom pišemo se sada aktivirao. Odnosno, skupina živčanih stanica koja se do maloprije odmarala sada najedanput obavljaju neki zadak. Čim su pojačano aktivne, potrebna im je dodatna energija, koju će same napraviti, ali za to su im potrebne velike količine kisika i hranjivih tvari. Žičane stanice, koje su gladne i koje zahtijevaju dodatnu energiju, će poslati poruku krvnim žilama da se rašire i povećaju protok krvi. Rekli smo da je upravo povećanje protoka krvi glavni način kako će se povećati doprema kisika i hranjivih tvari koje tkivu trebaju (Slika 2.).

Slika 2.

Aktivirane živčane stanice (plavo) žele da im krvne žile donesu mnogo kisika i hranjivih tvari, puno više nego što im je stvarno potrebno. Stoga dio kisika kojeg živčane stanice nisu iskoristile, napušta područje aktiviranih živčanih stanica.

Magnetsko polje u stanju mirovanja i tijekom aktivnosti

Magnetsko polje koje se nalazi u dijelovima mozga koji miruju davat će slabiji signal, dok magnetsko polje u aktiviranim dijelovima mozga daje jači signal.

No, zanimljiva je činjenica da je povećanje protoka toliko veliko da živčane stanice ne mogu iskoristiti sav kisik koji im krvne žile donose. Usporedite Slike 1 i 2. Primijetite da je na Slici 1., koja prikazuje neaktivno stanje, lijevi dio krvne žile ima puno kisika (plavih kružića) a desni dio malo kisika. Na Slici 2., koja prikazuje aktivirano stanje, vidimo da je količina kisika na lijevoj i na desnoj strani otprilike jednaka. Zašto nam je to važno? Ranije smo spomenuli da željezo u hemoglobinu utječe na magnetsko polje oko sebe. Ono što je važno je da način na koji utječe na magnetsko polje nije jednak kada je na njega vezan kisik i kada tog kisika nema, tj. u aktiviranom stanju postoji puno molekula koje imaju jednak utjecaj na magnetsko polje, i takvo magnetsko polje je jednoličnije. U stanju mirovanja, imamo mješavinu molekula hemoglobina na koji je vezan kisik i hemoglobina bez kisika, koji imaju potpuno drugačiji utjecaj na magnetsko polje. Jednostavnije rečeno, magnetsko polje koje se nalazi u dijelovima mozga koji miruju će davati slabiji signal, dok magnetsko polje u aktiviranim dijelovima mozga daje jači signal.

Osnovni principi snimanja fMRI

Kada snimamo fMRI ta razlika između neaktiviranog i aktiviranog tkiva dolazi do izražaja. Uvijek kada se snima fMRI moramo snimiti mozak u stanju mirovanja i u aktiviranom stanju. Samo tako možemo vidjeti koja su se područja mozga aktivirala pri obavljanju određenog zadatka. Primjerice ako želimo vidjeti koji je dio mozga zadužen za obradu vidnih informacija, ispitaniku ćemo dati da gleda crni ekran (stanje mirovanja) i da gleda bijeli ekran (aktivirano stanje). U neaktiviranom stanju mozak će davati neki osnovni signal. Kada čovjek gleda bijeli ekran, u vidnom dijelu moždane kore će doći do povećanja protoka krvi, i kako smo ranije rekli taj dio mozga će davati jači signal (Slika 3.).

Slika 3.

Narančasta boja označava područje mozga koje je aktivirano (ima povećani protok krvi) pri obradi vidnih podražaja, poput bijelog ekrana.

Ovo je osnovni princip snimanja fMRI. Nije važno koju funkciju mozga istražujemo, princip ostaje isti. Ono što se mijenja su zadaci koje dajemo ispitanicima. Ako želimo ispitati koji dio mozga obrađuje lica, dat ćemo ispitaniku da gleda lica. Ako nas zanima koji je dio mozga odgovoran za pomicanje prstiju, reći ćemo ispitaniku da pomiče prste. Kako moždane funkcije koje želimo ispitivati postaju složenije, primjerice kojim dijelom mozga donosimo odluke o tome da li nekog treba kazniti ili ne, ili koji je dio mozga aktivan kada razmišljamo o osobi koju volimo, tako zadaci koje dajemo ispitanicima postaju sve složeniji. Upravo u tome i jest čar fMRI. Nismo ograničeni tehnologijom kojom prikazujemo funkciju mozga, već samo svojim idejama. A možda će nam upravo fMRI jednog dana reći gdje one nastaju.

Tjedan mozga 2010

OGLASI
Upućujemo zdravstvene radnike na posljednji cjelokupni sažetak opisa svojstava lijeka na PLIVAmed.net-u.
Ibuxin RapidBisolexMaxirino
OGLAS
Upućujemo zdravstvene radnike na posljednji cjelokupni sažetak opisa svojstava lijeka na PLIVAmed.net-u.
Maxflu
VIDEO GALERIJA
ONLINE TEČAJ

Pristupite online
testiranju: