Giải thích hình ảnh cộng hưởng từ chức năng

Chụp cộng hưởng từ (MRI) đã mang đến cho các bác sĩ khả năng thu được hình ảnh rất tốt về cấu trúc của não. Một kỹ thuật mới hơn được gọi là MRI chức năng có thể còn đi xa hơn bằng cách gián tiếp đo hoạt động của não. Trong khi hầu hết thời gian kỹ thuật này chỉ được sử dụng trong các nghiên cứu nghiên cứu, nó đang trở nên phổ biến hơn trong môi trường lâm sàng.

Bạn có thể bắt gặp những hình ảnh được tạo bằng MRI chức năng tại một số điểm. Họ cho thấy một bộ não với các khu vực màu mô tả các khu vực của bộ não liên quan đến một số chức năng như ngôn ngữ hoặc chuyển động. Những nghiên cứu này rất phổ biến: Hàng trăm bài báo khoa học sử dụng công nghệ này được xuất bản mỗi tháng, nhiều trong số đó cũng được đề cập trên báo chí. Nhưng những hình ảnh này được tạo ra như thế nào, và chúng thực sự đại diện cho cái gì?

Chức năng MRI hoạt động như thế nào

Chức năng MRI sử dụng tín hiệu đặc biệt gọi là độ tương phản phụ thuộc nồng độ oxy trong máu (BOLD). Máu chảy qua não mang oxy lên các phân tử gọi là huyết sắc tố. Các phân tử hemoglobin cũng mang sắt và do đó có tín hiệu từ tính. Nó chỉ ra rằng các phân tử hemoglobin có tính chất từ ​​tính khác nhau khi chúng được gắn với oxy so với khi chúng không mang oxy và sự khác biệt nhỏ này có thể được phát hiện bằng máy MRI.

Khi một khu vực của não hoạt động nhiều hơn, ban đầu nó sử dụng rất nhiều oxy trong máu. Ngay sau đó, não làm giãn các mạch máu cục bộ để khôi phục nguồn cung cấp oxy. Bộ não thậm chí có thể làm công việc này hơi quá tốt để máu được oxy hóa đi vào khu vực nhiều hơn so với những gì ban đầu được sử dụng. Máy MRI có thể phát hiện sự khác biệt về tín hiệu do sự gia tăng oxy trong máu.

Vì vậy, các nghiên cứu MRI chức năng không thực sự nhìn trực tiếp vào hoạt động của tế bào thần kinh, mà đang xem xét mức độ oxy trong máu thay đổi và tương quan hoạt động này với việc bắn ra các dây thần kinh. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng giả định này thường đúng, mặc dù các bệnh như dị dạng mạch máu, khối u và thậm chí lão hóa bình thường có thể thay đổi mối quan hệ giữa hoạt động thần kinh và lưu lượng máu cục bộ dẫn đến tín hiệu BÓNG.

Làm thế nào các bác sĩ có thể sử dụng MRI chức năng?

Bởi vì nó là một công nghệ tương đối mới hơn và bởi vì các kỹ thuật khác có thể trả lời các câu hỏi tương tự mà fMRI có thể, fMRI không được sử dụng phổ biến trong các cơ sở lâm sàng hoặc bệnh viện. Tuy nhiên, nó có thể được sử dụng để giúp lập kế hoạch phẫu thuật não quan trọng. Ví dụ, nếu bác sĩ phẫu thuật thần kinh muốn loại bỏ một khối u não nằm gần trung tâm ngôn ngữ của não, họ có thể yêu cầu một nghiên cứu fMRI để giúp chỉ ra chính xác những khu vực của não có liên quan đến ngôn ngữ. Điều này giúp bác sĩ phẫu thuật thần kinh tránh làm hỏng những vùng đó trong khi thực hiện phẫu thuật. Tuy nhiên, việc sử dụng phổ biến nhất của fMRI là trong nghiên cứu y tế.

Những loại nghiên cứu nào được thực hiện bằng cách sử dụng fMRI?

Có hai cách chính để sử dụng fMRI để hình dung chức năng não. Một phương pháp tập trung vào việc tìm kiếm các khu vực cụ thể của não phản ứng với một số nhiệm vụ hoặc kích thích. Ví dụ: người trong máy quét MRI có thể được hiển thị bảng kiểm tra nhấp nháy tại một số điểm và lần khác là màn hình trống. Họ có thể được yêu cầu nhấn nút bất cứ khi nào họ nhìn thấy bảng kiểm tra nhấp nháy. Tín hiệu trong khi thực hiện nhiệm vụ sau đó sẽ được so sánh với tín hiệu khi nhiệm vụ không được thực hiện và kết quả sẽ là một hình ảnh về các vùng não liên quan đến việc nhìn thấy một bàn cờ nhấp nháy và sau đó nhấn nút.

Cách khác có thể sử dụng fMRI là đánh giá các mạng thần kinh. Điều này liên quan đến việc tìm ra những khu vực của bộ não đang nói chuyện với nhau. Nếu một vùng não thường sáng lên cùng lúc với vùng khác, hai vùng não này có thể được kết nối. Không có nhiệm vụ thậm chí có thể cần thiết để thực hiện loại nghiên cứu này. Vì lý do này, những nghiên cứu này đôi khi được gọi là hình ảnh cộng hưởng từ chức năng trạng thái nghỉ.

Thông tin xuất phát từ các nghiên cứu MRI chức năng rất phức tạp và đòi hỏi nhiều phân tích thống kê để có ý nghĩa. Điều này ban đầu khiến nhiều người không tin tưởng vào kết quả nghiên cứu MRI chức năng, vì dường như có nhiều cơ hội có thể xảy ra lỗi trong phân tích. Tuy nhiên, khi cả nhà nghiên cứu và nhà phê bình đã trở nên quen thuộc hơn với công nghệ mới, kết quả đang trở nên đáng tin cậy và đáng tin cậy hơn.

Tương lai giữ gì cho MRI chức năng?

Các nghiên cứu MRI chức năng đã chỉ ra nhiều điều khác nhau về não, ngoài việc xác nhận những gì chúng ta đã biết về con đường thần kinh và nội địa hóa. Mặc dù rất khó để nói liệu fMRI có được sử dụng phổ biến trong môi trường lâm sàng hay không, nhưng tính phổ biến và hiệu quả của nó như là một công cụ nghiên cứu làm cho cả bác sĩ và giáo dân có hiểu biết cơ bản về cách thức hoạt động của công cụ này.