Hoe Fmri Werkt

{h1}

Fmri, of functionele magnetische resonantie beeldvorming, kijkt naar de bloedstroom in de hersenen om activiteitsdomeinen te detecteren. Meer informatie over fmri en zijn uitvinding.

Medische technologie is de laatste jaren zo ver gekomen dat het nu mogelijk is om scans te maken om het lichaam in flinterdunne beelden te ontleden en driedimensionale modellen van organen en weefsels te creëren om afwijkingen te vinden en ziekten te diagnosticeren. Toch een relatief nieuw type scan genoemd functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) gaat de technologie een stap verder. Niet alleen kan het helpen om hersenaandoeningen te diagnosticeren - het kan artsen ook mogelijk maken om in onze mentale processen te komen om te bepalen wat we denken en voelen. fMRI zou zelfs kunnen detecteren of we de waarheid vertellen.

fMRI is gebaseerd op dezelfde technologie als magnetische resonantie beeldvorming (MRI) - een niet-invasieve test waarbij een sterk magnetisch veld en radiogolven worden gebruikt om gedetailleerde beelden van het lichaam te maken. Maar in plaats van beelden van organen en weefsels zoals MRI te maken, kijkt fMRI naar de bloedstroom in de hersenen om activiteitengebieden te detecteren. Deze veranderingen in de bloedstroom, die op een computer worden vastgelegd, helpen artsen meer te begrijpen over hoe de hersenen werken.

Het concept achter MRI bestaat al sinds het begin van de 20e eeuw. In de vroege jaren 1930, experimenteerde een fysicus van de Columbia Universiteit, Isidor Isaac Rabi, met de magnetische eigenschappen van atomen. Hij ontdekte dat een magnetisch veld in combinatie met radiogolven ervoor zorgde dat de atoomkernen "omkeren", een eigenschap die nu bekend staat als magnetische resonantie. In 1944 ontving Rabi de Nobelprijs voor de natuurkunde voor zijn baanbrekende werk.

In de jaren zeventig, Paul Lauterbur, hoogleraar scheikunde aan de Staatsuniversiteit van New York, en natuurkundig professor Peter Mansfield van de Universiteit van Nottingham in Engeland, gebruikte individueel gebruikte magnetische resonantie als basis voor de ontwikkeling van een nieuwe diagnostische techniek, magnetische resonantiebeeldvorming genaamd. De eerste commerciële MRI-scanner werd geproduceerd in 1980.

Toen, begin jaren negentig, ontdekte een natuurkundige, Seiji Ogawa genaamd, die werkte aan wat toen Bell Laboratories in New Jersey was, iets tijdens het uitvoeren van dierstudies. Hij ontdekte dat zuurstofarm hemoglobine (het molecuul in het bloed dat zuurstof vervoert) anders werd beïnvloed door een magnetisch veld dan zuurstofrijk hemoglobine. Ogawa realiseerde zich dat hij deze contrasten kon gebruiken in de bloedzuurstofrespons om afbeeldingen van hersenactiviteit in kaart te brengen op een normale MRI-scan.

Het basisidee achter Ogawa's ontdekking was feitelijk al meer dan een halve eeuw eerder voorgesteld door chemicus Linus Pauling. In de jaren dertig had Pauling ontdekt dat de reactie van zuurstofrijk bloed en zuurstofarm bloed tot de aantrekkingskracht van een magnetisch veld maar liefst 20 procent verschilde. In fMRI kunnen wetenschappers door deze verschillen te bepalen welke delen van de hersenen het meest actief zijn.

-

Hoe scant fMRI de hersenen?

Een MRI-machine richt radiogolven op het lichaam.

Een MRI-machine richt radiogolven op het lichaam.

fMRI is gebaseerd op het idee dat bloed dat zuurstof uit de longen transporteert zich anders gedraagt ​​in een magnetisch veld dan bloed dat zijn zuurstof al aan de cellen heeft afgegeven. Met andere woorden, zuurstofrijk bloed en zuurstofarm bloed hebben een andere magnetische resonantie. Wetenschappers weten dat actievere delen van de hersenen meer zuurstofrijk bloed ontvangen. De fMRI pikt deze verhoogde bloedstroom op om grotere activiteit aan te wijzen. De meting van de bloedstroom, het bloedvolume en het zuurstofgebruik wordt de bloed zuurstof niveau-afhankelijke (STOUTMOEDIG) signaal.

De MRI-machine is een duur apparaat (kost tussen $ 500.000 en $ 2 miljoen) dat de hersenen visualiseert met behulp van een combinatie van radiogolven en een ongelooflijk krachtig magnetisch veld [bron: Frost & Sullivan Research]. De typische MRI-onderzoekscanner heeft een sterkte van drie tesla's - een kracht die ongeveer 50.000 keer sterker is dan het magnetisch veld van de aarde [bron: University of Oxford].

Als je in de cilindrische MRI-machine ligt, richt het radiogolven op protonen - elektrisch geladen deeltjes in de kernen van waterstofatomen - in het gebied van uw lichaam dat wordt bestudeerd. Terwijl het magnetische veld de protonen raakt, komen ze in een rij. Dan geeft de machine een korte golf van radiogolven vrij, die de protonen uitlijnt. Nadat de radiogolf burst is geëindigd, vallen de protonen terug in de rij en als ze dat doen, geven ze signalen vrij die de MRI opneemt. De protonen in gebieden met zuurstofrijk bloed produceren de sterkste signalen.

Een computer verwerkt deze signalen tot een driedimensionaal beeld van de hersenen dat artsen vanuit verschillende hoeken kunnen bekijken. Hersenactiviteit wordt in vierkanten genoemd voxels. Elke voxel vertegenwoordigt duizenden zenuwcellen (neuronen). Kleur wordt toegevoegd aan de afbeelding om een ​​kaart te maken van de meest actieve gebieden in de hersenen.

fMRI Imaging: Hoe wordt een fMRI gedaan?

Een fMRI-scan wordt meestal uitgevoerd op poliklinische basis. Dit betekent dat u voor de scan in het ziekenhuis komt en daarna vertrekt. Tijdens de test mag u een ziekenhuisjas of uw eigen kleding dragen, maar u mag niets metaal (ritsen, clips, spelden, glazen) in de kamer brengen, omdat dit de MRI-machine zou kunnen hinderen.

Tijdens de test lig je op een tafel. Je hoofd kan in een brace worden geplaatst om het stil te houden. Vervolgens wordt u met de kop in de grote, cilindrische MRI-machine geschoven. U kunt oordopjes krijgen om het geluid te maskeren - MRI-apparaten hebben de neiging erg luidruchtig te zijn.

Terwijl de machine uw hersenen scant, wordt u gevraagd om een ​​taak uit te voeren die de zuurstoftoevoer naar een bepaald deel van uw hersenen verhoogt.U tikt bijvoorbeeld met uw duim tegen uw vingers, bekijkt foto's of beantwoordt vragen op een computerscherm. De test kan van enkele minuten tot een uur of langer duren. Nadat de scan is voltooid, zal een specialist, een radioloog genaamd, de resultaten interpreteren.

Hoewel een fMRI-test geen straling gebruikt, zijn het sterke magnetische veld en radiogolven mogelijk niet aanbevolen voor bepaalde groepen mensen, waaronder:

  • Zwangere vrouw
  • Mensen met een interne defibrillator of pacemaker
  • Die met kunstmatige hartkleppen of ledematen
  • Mensen met cochleaire implantaten
  • Mensen met een infuuskatheter
  • Degenen met clips gebruikt voor hersenaneurisma's
  • Vrouwen met een spiraaltje (spiraaltje)
  • Mensen met metalen pinnen, schroeven, platen of chirurgische nietjes.

Kan een fMRI vertellen of je liegt?

Hoewel de polygrafietest relatief goed werkt, zijn wetenschappers op zoek naar nauwkeurigere leugendetectiemethoden, waaronder fMRI. In een onderzoek dat werd gepresenteerd aan de Society for Neuroscience, gaven onderzoekers proefpersonen een speelkaart en vroegen hen vervolgens om over de kaart te liegen tijdens het ondergaan van een fMRI-scan. Toen de proefpersonen logen, "verlichtten bepaalde beslissingsgebieden van hun brein" [bron: Scientific American]. Dit lijkt overtuigend bewijs te zijn dat de fMRI valse verklaringen kan oppikken. Toch zeggen veel onderzoekers dat het geen bewijs is dat fMRI een nauwkeurige leugendetector is, omdat gebieden van de hersenen die overeenkomen met liegen ook betrokken zijn bij een aantal andere denkprocessen. Er moet meer onderzoek worden gedaan naar de technologie om ervoor te zorgen dat de onschuldige niet ten onrechte wordt beschuldigd op basis van verkeerd geïnterpreteerde hersensignalen. Lezen Kan een MRI-machine ook fungeren als een leugendetector? meer leren.

fMRI-analyse: hoe wordt fMRI gebruikt?

Met zijn sponsoring van raceauto's en zijn moeite met fMRI-onderzoeken, jaagt Jack Daniels meerdere reclamecampagnes na.

Met zijn sponsoring van raceauto's en zijn moeite met fMRI-onderzoeken, jaagt Jack Daniels meerdere reclamecampagnes na.

Het meest basale gebruik voor fMRI is vergelijkbaar met dat van zijn neef, MRI - het spotten van gewond of ziek weefsel (in dit geval in de hersenen). Bijvoorbeeld, fMRI kan worden gebruikt om de groei van hersentumoren te volgen, te bepalen hoe goed de hersenen functioneren na een beroerte of diagnose van de ziekte van Alzheimer en te achterhalen waar epileptische aanvallen van de hersenen zijn.

Wetenschappers onderzoeken ook verschillende andere mogelijke toepassingen voor fMRI, waaronder:

Brain mapping. Deze toepassing bepaalt welke delen van de hersenen bepaalde functies hanteren. Onderzoekers proberen bijvoorbeeld de hersengebieden te identificeren die met pijn omgaan, om effectievere pijnstillende therapieën te creëren. Andere onderzoekers kijken naar waar in de hersentijd tijd wordt waargenomen, om nieuwe behandelingen te creëren voor mensen die moeite hebben met tijdsperceptie.

Een operatie plannen. Wanneer een patiënt een operatie nodig heeft om bijvoorbeeld een hersentumor te verwijderen, kunnen artsen eerst de hersenen scannen om precies te bepalen waar ze moeten werken, zodat ze belangrijke hersenfuncties niet kunnen beschadigen.

Analyseren van emoties. fMRI kan wetenschappers helpen de aard van verdriet en andere emoties beter te begrijpen. In één experiment voerden UCLA-onderzoekers fMRI-scans uit op vrouwen die recent een nauw familielid hadden verloren ten opzichte van borstkanker, en vonden ze significante verschillen in hersenactiviteit toen de vrouwen keken naar foto's van hun overleden familielid, gebaseerd op het soort verdriet dat de vrouwen ervoeren. Waar mensen met "gewoon verdriet" activiteit hadden in hersengebieden die emotionele pijn verwerken, hadden vrouwen met een meer langdurige of "gecompliceerde rouw" ook meer activiteit in hersengebieden geassocieerd met plezier, verslaving en beloningen, wat suggereert dat herinneringen van hun verloren dierbaren veroorzaakten gevoelens van zowel pijn als plezier [bron: UCLA].

Marktonderzoek. Adverteerders vragen klanten al hoe producten hen laten voelen en hoe reclameboodschappen hun aankoopbeslissingen beïnvloeden. Nu kunnen ze die reacties uit de eerste hand zien door in het brein van de consument te kijken. In een marktonderzoek, liet het in Boston gevestigde reclamebureau Arnold Worldwide zes mannelijke whiskydrinkers verschillende beelden zien tijdens het scannen van hun hersenen, om een ​​idee te krijgen van hoe zij zouden reageren op een nieuwe Jack Daniels advertentiecampagne. fMRI is niet de goedkoopste manier om advertentiecampagnes te evalueren - het kan $ 50.000 tot $ 100.000 kosten om een ​​onderzoek uit te voeren (vergeleken met ongeveer $ 4.000 voor een focusgroep), maar adverteerders zeggen dat het hen een geheel nieuw soort inzicht geeft in het consumentengedrag [bron: Werkweek].-

Wat zijn de voordelen en nadelen van fMRI?

Hersencellen zijn één ding dat een fMRI niet kan aanscherpen.

Hersencellen zijn één ding dat een fMRI niet kan aanscherpen.

Het grote voordeel van fMRI is dat het geen straling zoals röntgenstralen, computertomografie (CT) en positronemissietomografie (PET) scans gebruikt. Als het goed wordt gedaan, heeft fMRI vrijwel geen risico's. Het kan de hersenfunctie veilig, niet-invasief en effectief evalueren. fMRI is gemakkelijk te gebruiken en de afbeeldingen die het produceert, zijn zeer hoge resolutie (zo gedetailleerd als 1 millimeter). In vergelijking met de traditionele vragenlijstmethoden voor psychologische evaluatie, is fMRI veel objectiever.

Maar fMRI heeft ook zijn nadelen. Ten eerste is het duur. Ten tweede kan het alleen een helder beeld vastleggen als de persoon die wordt gescand volledig stil blijft staan. En ten derde begrijpen onderzoekers nog steeds niet helemaal hoe het werkt.

De grootste klacht van onderzoekers is dat fMRI alleen kan kijken naar de bloedstroom in de hersenen. Het kan niet thuis zijn in de activiteiten van individuele zenuwcellen (neuronen), die cruciaal zijn voor mentale functies. Elk gebied van de hersenen dat in fMRI wordt bestudeerd, bestaat uit duizenden individuele neuronen, waarvan elk een uniek verhaal kan vertellen.Omdat bepaalde delen van de hersenen die op fMRI "oplichten" een aantal verschillende functies kunnen vertegenwoordigen, is het moeilijk om precies te bepalen welke soort hersenactiviteit op de scan wordt weergegeven.

Bovendien kunnen de resultaten van een fMRI-scan moeilijk te interpreteren zijn. In één UCLA-onderzoek van onderzoeker Marco Iacoboni bijvoorbeeld, toen swing-kiezers de woorden 'Democraat', 'Republikeins' en 'onafhankelijk' te zien kregen, noemde een deel van hun hersenen amygdala werd geactiveerd, wat wijst op gevoelens van angst en afkeer. Maar de drie termen lokten ook activiteit uit in hersengebieden die verband hielden met beloning, verlangen en verbondenheid. Dus hoe zorgden die politieke termen ervoor dat de proefpersonen zich voelden - walgend of verbonden? Het was voor onderzoekers moeilijk om met zekerheid te zeggen [bron: Scientific American].

Vanwege deze nadelen stellen sommige critici dat fMRI niets meer is dan een hightech versie van frenologie, de negentiende-eeuwse pseudo-wetenschap die beweerde het karakter van een persoon te onthullen op basis van de vorm van zijn of haar schedel. In de toekomst hopen onderzoekers fMRI 'wetenschappelijker' te maken en de nauwkeurigheid te verbeteren door zich te concentreren op individuele neuronen. Ze denken dat door de elektrische activiteit in neuronen te registreren, ze een vollediger en preciezer beeld van hersenactiviteit zullen krijgen.


Video Supplement: How Does an MRI Scan Work?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com