Dziś pomówimy o interesującym sposobie badania mózgu. Neuroobrazowanie to po prostu przedstawienie budowy lub funkcji układu nerwowego i może być ono wykonane za pomocą różnych technik. Jeśli celem jest pokazanie, jak dokładnie wyglądają struktury mózgowe (np. do diagnozy nieprawidłowości takich jak nowotwór), używamy terminu „neuroobrazowanie strukturalne”. Natomiast gdy celem jest np. wskazanie, które obszary są aktywne podczas konkretnych procesów myślowych, mówimy o neuroobrazowaniu funkcjonalnym.
Neuroobrazowanie – techniki:
Tomografia komputerowa (TK, CT – computed tomography)
Umożliwia otrzymanie obrazów przekrojowych (2D) i przestrzennych (3D) mózgu. Jest szczególnie przydatna w diagnozie urazów, chorób kości czaszki, krwawienia doczaszkowego, nowotworów, czy wrodzonych wad anatomii mózgu, ale należy do metod inwazyjnych przez używane w niej szkodliwe promieniowanie.
Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI – magnetic resonance imaging)
Podobnie jak CT, pozwala na zobrazowanie mózgu w 2D oraz 3D, ale jest nieinwazyjne. MRI, w porównaniu do CT skutkuje lepszym kontrastem między tkankami i mniejszymi artefaktami*. Najbardziej używane jest np. do diagnostyki nowotworów, różnych zaburzeń neurologicznych, choroby Alzheimera, czy stwardnienia rozsianego.
Funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI – functional magnetic resonance imaging)
fMRI to podtyp MRI, ale jego celem jest obrazowanie nie struktur, a aktywności. W skrócie, pokazuje obszary mózgu, które są w największym stopniu aktywne w danym momencie. Dzięki temu można zlokalizować rejon mózgu odpowiedzialny za konkretną czynność. Przykładem może być ośrodek Broki w lewej półkuli mózgu, który staje się aktywny podczas generowania mowy.
Elektroencefalografia (EEG)
Umożliwia nieinwazyjną rejestrację elektrofizjologicznej aktywności mózgu. Ta metoda pozwala np. na monitorowanie śpiączki, padaczki, ale też na określenie fazy snu.
Pozytonowa tomografia emisyjna (PET – positron emission tomography)
Służy do diagnozowania oraz monitorowania różnych schorzeń, przede wszystkim nowotworowych i często współwystępuje z CT lub MRI jako hybryda (PET-CT oraz PET-MRI). PET jest szczególnie skuteczna w diagnostyce nowotworów, a także padaczki, schizofrenii, choroby Alzheimera i Parkinsona głównie przez to, że umożliwia zaobserwowanie procesów biochemicznych, które pojawiają się znacznie wcześniej niż np. zmiany strukturalne, które można zaobserwować za pomocą CT, czy MRI.
Magnetoencefalografia (MEG)
Ten rodzaj neuroobrazowania funkcjonalnego mapuje aktywność mózgu – czyli przyporządkowuje ją do danego obszaru. Jest to metoda podobna bazowo do EEG, ale ma większą dokładność i mniej zniekształceń sygnału. EEG ma jednak tę przewagę, że pokazuje aktywność z większej liczby obszarów.
Rozproszone obrazowanie optyczne, nie znalazłam oficjalnej polskiej nazwy (DOI – diffuse optical imaging)
Umożliwia ilościową analizę 3D tkanki zarówno pod kątem anatomicznym, jak i funkcjonalnym – przykładowo, znajduje zastosowanie w analizie przetwarzania języka. Najczęstszym celem DOI w neuronaukach jest monitorowanie zmian w objętości i natlenowaniu krwi.
Ultrasonografia (USG) głowy
Dzięki tej technice można obrazować mózg przedwcześnie urodzonych noworodków i diagnozować wrodzone wady mózgu, krwotoki podtwardówkowe, czy guzy. USG jest możliwe u noworodków przez to, że połączenie kości czaszki jest u nich jeszcze nieskostniałe. Obszar ten nazywany jest ciemiączkiem.
Tomografia emisyjna pojedynczych fotonów (SPECT – single-photon emission computed tomography)
Przy użyciu tej metody tworzony jest obraz aktywności biologicznej – np. do znalezienia ognisk padaczkowych, do badania przepływu krwi w mózgu i znalezienia obszarów niedokrwiennych przy udarach. Dodatkowo, SPECT jest też używana w psychiatrii i może być pomocna przy diagnozie schizofrenii, depresji, ADHD czy demencji.
Wiele z tych metod używanych jest nie tylko do obrazowania mózgu, ale też innych organów. Niemniej jednak, blog ten dotyczy mózgu, więc na nim się skupiam.
Neuroobrazowanie – to dopiero początek
W kolejnych postach możecie znaleźć wyczerpujące informacje na temat kilku z powyższych technik – CT, MRI, fMRI oraz EEG. Dowiecie się, jak to się dzieje, że można ilustrować budowę i rejestrować aktywność mózgu za pomocą tych metod. Styczeń na Neuronaukowiec.com będzie pod hasłem obrazowania mózgu.
Do tej pory zajmowałam się po części obrazowaniem dyfuzyjnym, ale na poziomie oprogramowania i to w małym wycinku. Natomiast największe doświadczenie mam w EEG, ale w skali mikro – w skrawkach mózgu szczurzego mierzę aktywność mikroEEG pojedynczych neuronów i ich populacji.
*artefakt w znaczeniu obrazowania to „nieprawidłowy element wyniku badania naukowego” i „zauważalna wada w obrazie lub dźwięku, powstająca zwykle w wyniku zastosowania stratnej kompresji danych” (wg SJP – Słownika Języka Polskiego)
No Comments