أعطى التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) للأطباء القدرة على الحصول على صور جيدة جدًا لهياكل الدماغ. يمكن لتقنية أحدث تُعرف باسم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي أن تذهب أبعد من ذلك عن طريق قياس نشاط الدماغ بشكل غير مباشر أيضًا. بينما يتم استخدام هذه التقنية في معظم الأوقات فقط في الدراسات البحثية ، إلا أنها أصبحت أكثر شيوعًا في البيئة السريرية.
ربما تكون قد صادفت صورًا تم إنشاؤها باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في مرحلة ما. تظهر دماغًا به مناطق ملونة تصور مناطق من الدماغ مرتبطة ببعض الوظائف مثل اللغة أو الحركة. تحظى هذه الدراسات بشعبية كبيرة: يتم نشر مئات المقالات العلمية باستخدام هذه التقنية كل شهر ، والعديد منها مذكور أيضًا في الصحافة العادية. ولكن كيف يتم صنع هذه الصور ، وماذا تمثل في الواقع؟
ماثيو سيمونز / سترينجر / جيتي إيماجيس
كيف يعمل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي
يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي إشارة خاصة تسمى التباين المعتمد على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD). الدم المتدفق عبر الدماغ يحمل الأكسجين على جزيئات تسمى الهيموغلوبين. تحمل جزيئات الهيموغلوبين أيضًا الحديد ، وبالتالي لها إشارة مغناطيسية. اتضح أن جزيئات الهيموجلوبين لها خصائص مغناطيسية مختلفة عندما يتم ربطها بالأكسجين عنها عندما لا تحمل الأكسجين ، ويمكن اكتشاف هذا الاختلاف الصغير باستخدام جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي.
عندما تكون منطقة من الدماغ أكثر نشاطًا ، فإنها في البداية تستهلك الكثير من الأكسجين في الدم. بعد ذلك بوقت قصير ، يوسع الدماغ الأوعية الدموية المحلية من أجل استعادة إمدادات الأكسجين. قد يقوم الدماغ بهذه المهمة بشكل جيد جدًا بحيث يذهب المزيد من الدم المؤكسج إلى المنطقة أكثر مما تم استخدامه في البداية. يمكن لجهاز التصوير بالرنين المغناطيسي اكتشاف الاختلاف في الإشارة الناتج عن هذه الزيادة في أكسجين الدم.
لذا فإن دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفية لا تبحث فعليًا في نشاط الخلايا العصبية بشكل مباشر ، ولكنها تبحث في كيفية تغير مستويات الأكسجين في الدم وربط هذا النشاط بإطلاق الأعصاب. أظهرت الدراسات أن هذا الافتراض عادة ما يكون صحيحًا ، على الرغم من أن أمراضًا مثل تشوهات الأوعية الدموية والأورام وحتى الشيخوخة الطبيعية يمكن أن تغير العلاقة بين النشاط العصبي وتدفق الدم المحلي الذي ينتج عنه إشارة BOLD.
كيف يستخدم الأطباء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي
نظرًا لأنها تقنية أحدث نسبيًا ولأن التقنيات الأخرى يمكن أن تجيب على أسئلة مماثلة يمكن للرنين المغناطيسي الوظيفي أن يجيب عليها ، لا يتم استخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي بشكل شائع في الإعدادات السريرية أو المستشفيات. ومع ذلك ، يمكن استخدامه للمساعدة في التخطيط لعمليات جراحية مهمة في الدماغ. على سبيل المثال ، إذا أراد جراح الأعصاب إزالة ورم في المخ يقع بالقرب من مراكز اللغة في الدماغ ، فقد يأمر بإجراء دراسة بالرنين المغناطيسي الوظيفي للمساعدة في إظهار مناطق الدماغ المتورطة في اللغة بالضبط. هذا يساعد جراح الأعصاب على تجنب إتلاف تلك المناطق أثناء إجراء الجراحة. ومع ذلك ، فإن الاستخدام الأكثر شيوعًا للرنين المغناطيسي الوظيفي هو في البحوث الطبية.
أنواع الأبحاث التي أجريت باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي
هناك طريقتان رئيسيتان لاستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي لتصور وظائف المخ. تركز إحدى الطرق على إيجاد مناطق معينة من الدماغ تستجيب لبعض المهام أو التحفيز. على سبيل المثال ، قد يظهر على الشخص الموجود في جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي لوحة تحقق وامضة في بعض النقاط ، وأحيانًا أخرى شاشة فارغة. قد يُطلب منهم الضغط على زر عندما يرون لوحة الشطرنج الوامضة. ستتم بعد ذلك مقارنة الإشارة أثناء المهمة بالإشارة عندما لا يتم إنجاز المهمة ، وستكون النتيجة نوعًا من الصورة لمناطق الدماغ التي شاركت في رؤية لوحة تحقق وامضة ثم الضغط على زر.
الطريقة الأخرى لاستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي هي تقييم الشبكات العصبية. يتضمن ذلك معرفة مناطق الدماغ التي تتحدث مع بعضها البعض. إذا كانت إحدى مناطق الدماغ تضيء عادةً في نفس الوقت مع منطقة أخرى ، فقد يتم توصيل هاتين المنطقتين من الدماغ. قد لا تكون هناك حاجة إلى مهمة حتى للقيام بهذا النوع من الدراسة. لهذا السبب ، تسمى هذه الدراسات أحيانًا التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة.
المعلومات التي تأتي من دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفية معقدة للغاية وتتطلب الكثير من التحليل الإحصائي لتكون ذات مغزى. أدى هذا في البداية إلى عدم ثقة العديد من الأشخاص في نتائج دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ، حيث بدا أن هناك العديد من الفرص المحتملة للخطأ في التحليل. ومع ذلك ، نظرًا لأن كلاً من الباحثين والمراجعين أصبحوا أكثر دراية بالتكنولوجيا الجديدة ، أصبحت النتائج أكثر موثوقية وجديرة بالثقة.
ما يحمله المستقبل
أظهرت دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفية بالفعل العديد من الأشياء المختلفة حول الدماغ ، بالإضافة إلى تأكيد ما نعرفه بالفعل عن المسارات العصبية والتوطين. في حين أنه من الصعب تحديد ما إذا كان الرنين المغناطيسي الوظيفي سيستخدم بشكل شائع في أي مكان سريري ، إلا أن شعبيته وفعاليته كأداة بحثية وحدها تجعل من المهم لكل من الأطباء والأشخاص العاديين أن يكون لديهم فهم أساسي لكيفية عمل هذه الأداة.
