Introducere în FMRI - Nuffield Department of Clinical Neurosciences
Hannah Devlin descrie modul în care funcționează fMRI și cum este folosit pentru a descoperi cum funcționează creierul. Cu contribuții suplimentare de Stuart Clare și Irene Tracey.
Istoria RMN
IRMF este una dintre cele mai recent dezvoltate forme de neuroimagistică, dar ideea care stă la baza tehnicii - deducerea activității creierului prin măsurarea modificărilor fluxului sanguin - nu este nouă. Următoarea relatare a unui experiment realizat de omul de știință italian Angelo Mosso (stânga) poate fi găsită în versiunea lui William James Principiile psihologiei, publicat în 1890:
„Subiectul care trebuie observat se întindea pe o masă delicat echilibrată, care ar putea înclina în jos, fie la cap, fie la picior, dacă greutatea ambelor capete ar fi crescută. În momentul în care activitatea emoțională sau intelectuală a început în subiect, a scăzut echilibrul la capăt, ca urmare a redistribuirii sângelui în sistemul său ... '
Succesul raportat al acestui experiment timpuriu nu a putut fi decât o gândire de dorință din partea anchetatorilor. Dar sugestia că fluxul sanguin este cuplat cu activitatea neuronală a fost perspicace. În 1890, opinia dominantă a fost că, din moment ce creierul este învelit de craniu, creșterile locale ale fluxului și volumului de sânge ar fi imposibile. În schimb, sa crezut că orice modificare a fluxului sanguin a fost cauzată de modificări sistemice ale tensiunii arteriale sau ale debitului cardiac.
Spre sfârșitul secolului al XIX-lea, Charles S. Roy și Charles S. Sherrington au furnizat primele dovezi care susțin o cuplare între metabolismul energetic și fluxul sanguin în creier. În experimentele lor, un dispozitiv de monitorizare a fost plasat pe suprafața creierului câinilor anesteziați, care măsura fluctuațiile volumului de sânge (kymograph Sherrington Starling, stânga). Au arătat că volumul de sânge (și probabil curge) se schimbă local în creier. Cu toate acestea, nu era încă clar dacă creierul însuși era responsabil pentru medierea acestor schimbări.
Abia în 1948, într-un experiment seminal de măsurare a metabolismului oxigenului și a fluxului de sânge în creier, Seymour Kety și Carl Schmidt au confirmat că fluxul de sânge din creier este reglementat regional de creierul însuși. Ei au demonstrat că atunci când neuronii utilizează mai mult oxigen, semnalele chimice determină dilatarea vaselor de sânge din apropiere. Creșterea volumului vascular duce la o creștere locală a fluxului sanguin. La momentul acestor publicații, Kety și Schmidt erau considerați fiziologi vasculari mai mult decât oamenii de știință din creier. Cu toate acestea, capacitatea de a măsura CBF, un corelat dovedit al metabolismului creierului, a deschis posibilitatea remarcabilă de a studia funcția creierului la oameni.
Dezvoltarea FMRI în anii 1990, în general creditată lui Seiji Ogawa și Ken Kwong, este cea mai recentă dintr-o lungă linie de inovații, inclusiv tomografia cu emisie de pozitroni (PET) și spectroscopia în infraroșu apropiat (NIRS), care utilizează fluxul sanguin și metabolismul oxigenului pentru deduce activitatea creierului. Ca tehnică de imagistică a creierului, FMRI are mai multe avantaje semnificative: