Magnetoencefalografie: co to je a k čemu se používá

Magnetoencefalografie je jednou z nejznámějších neurozobrazovacích technik používaných jak v klinických intervenčních programech, tak v liniích výzkumu lidského mozku. Proto je příkladem toho, jak nám technologie pomáhají lépe poznat sami sebe.

V tomto článku uvidíme, z čeho se skládá magnetoencefalografie a jak fungujea jaké má využití.

• Související článek: "Neuropsychologie: co to je a co je předmětem jejího studia?"

Pochopení mozku z nových technologií

O tom není pochyb mozek je systém tvořený miliony vysoce komplexních biologických procesů, mezi nimiž stojí za vyzdvihnutí jazyk, vnímání, kognice a motorické ovládání. To je důvod, proč toto těleso po tisíce let vzbuzuje velký zájem všech druhů učenců, kteří poskytují různé hypotézy o jeho funkcích.

Před několika lety byly k měření kognitivních procesů použity techniky měření chování; jako je měření reakční doby a testy papíru a tužky. Později, v průběhu 90. let, velký technologický pokrok umožnil zaznamenat mozkovou aktivitu, která s těmito kognitivními procesy souvisela. To byl velký kvalitativní skok v této oblasti výzkumu a doplněk k tradičním technikám, které se používají dodnes.

Díky těmto pokrokům je dnes známo, že v funkce mozku zahrnuje miliardy neuronů, které jsou vzájemně propojeny, tvořící to, co je známé jako synaptická spojení a tato spojení jsou uváděna do pohybu elektrickými impulsy v mozku.

O každém neuronu lze říci, že funguje, jako by to byla „malá elektrochemická pumpa“, která obsahuje ionty, které jsou nabité elektřinou a jsou v neustálém pohybu uvnitř i vně buněčné membrány neuron. Když jsou neurony nabité, zajišťují tok proudu do buněk a ty jsou naopak stimulovány; způsobující to, co je známé jako akční potenciál, který způsobí, že neuron spustí tok nabitých iontů.

Tento elektrický potenciál se pohybuje, dokud nedosáhne presynaptické oblasti a poté se uvolní v synaptickém prostoru neurotransmitery, které přistupují k buněčné postsynaptické membráně a okamžitě způsobují intra- a extracelulární.

Když je současně aktivováno více neuronů a synapticky propojených buněk, poskytují tok elektrického proudu doprovázený magnetickým polem a v souladu s tím proudí do mozkové kůry.

Odhaduje se, že za účelem vytvoření magnetického pole, měřitelného pomocí měřicích přístrojů umístěných na hlavě, 50 000 nebo více neuronů musí být aktivních a propojených. V případě, že by se elektrické proudy pohybovaly v opačných směrech, magnetická pole doprovázející každý proud by se navzájem zrušila (Hari a Salmelin, 2012; Zhang a kol., 2014).

Tyto složité procesy lze vizualizovat pomocí neurozobrazovacích technik, včetně najít ten, který chceme zdůraznit a kterému se budeme podrobněji věnovat v tomto článku magnetoencefalografie.

• Mohlo by vás zajímat: "Typy neuronů: vlastnosti a funkce"

Co je magnetoencefalografie?

Magnetoencefalografie (MEG) je neuroimaging technika používaná k měření magnetických polí produkovaných elektrickými proudy v mozku. Tyto elektrické proudy jsou produkovány prostřednictvím nervových spojení v celém mozku, aby produkovaly více funkcí. Každá funkce produkuje určité mozkové vlny a to by nám umožnilo zjistit, zda je člověk například vzhůru nebo spí.

MAG je také neinvazivní lékařský test; proto během manipulace není třeba vkládat do lebky žádný nástroj k detekci interneuronálních elektrických signálů. Tento nástroj tedy umožňuje studovat lidský mozek „in vivo“. můžeme detekovat různé mechanismy mozku v plném provozu, zatímco člověk přijímá určité podněty nebo vykonává nějakou činnost. Zároveň nám umožňuje lokalizovat případnou anomálii (Del Abril, 2009).

Pomocí MEG můžeme vizualizovat mobilní trojrozměrné obrazy, pomocí kterých dokážeme přesným způsobem detekovat kromě anomálií také jejich strukturu a funkci, kterou plní. To umožňuje odborníkům zkoumat, zda existuje nějaký vztah k osobnosti přítomných subjektů Tyto anomálie studují, zda hraje genetika významnou roli, a dokonce kontrastují, pokud ovlivňují kognici a emoce.

• Související článek: „5 hlavních technologií pro studium mozku“

Kdo má na starosti a kde se MEG obvykle používá?

Specializovaný odborník odpovědný za provádění těchto testů hodnocení mozku je lékař radiolog.

Tento test, stejně jako ostatní neurozobrazovací techniky, se obvykle provádí v nemocničním prostředí, kde je k dispozici veškeré potřebné vybavení.

Systémy, které provádějí MEG, se provádějí ve specializované místnosti, která musí být chráněna, aby se zabránilo vzniku rušení, které by mohlo být produkováno silnými magnetickými signály, které by prostředí vyprodukovalo, pokud by bylo provedeno na místě žádný.

K provedení tohoto testu pacient je ubytován v sedě a přes hlavu je umístěna „helma“ obsahující magnetické senzory. Signály, které poskytují měření MEG, jsou detekovány počítačem.

Další techniky, které umožňují studium mozku „in vivo“

Neurozobrazovací techniky, známé také jako neuroradiologické testy, jsou takové, které umožňují získat obraz struktury mozku v plném provozu. Tyto techniky umožňují studium poruch nebo abnormalit centrálního nervového systému za účelem nalezení léčby.

Podle Del Abril et al. (2009) nejpoužívanější techniky v posledních letech, kromě magnetoencefalografie, jsou následující.

1. Počítačová axiální tomografie (CT)

Tato technika se používá prostřednictvím počítače, který je připojen k rentgenovému přístroji.. Cílem je zachytit sérii detailních snímků vnitřku mozku, pořízených z různých úhlů.

2. Nukleární magnetická rezonance (NMR)

K rozvoji této techniky se používá velký elektromagnet, rádiové vlny a počítač k zachycení detailních snímků mozku. MRI poskytuje kvalitnější snímky než snímky získané pomocí CT. Tato technika byla průlomem pro výzkum zobrazování mozku.

3. Pozitronová emisní tomografie (PET)

Je považována za jednu z nejinvazivnějších technik. Používá se k měření metabolické aktivity různých oblastí mozku.

Tento je dosaženo injekčním podáním radioaktivní látky pacientovi, která se váže na glukózu, aby se později navázala na buněčné membrány centrálního nervového systému prostřednictvím krevního řečiště.

Glukóza se rychle hromadí v oblastech s nejvyšší metabolickou aktivitou. To umožňuje identifikovat pokles počtu neuronů v určité oblasti mozku v případě, že je detekován hypometabolismus.

• Mohlo by vás zajímat: „Získané poškození mozku: jeho 3 hlavní příčiny“

4. Funkční magnetická rezonance (fMRI)

Tato technika je další variantou, která se používá k vizualizaci oblastí mozku, které jsou aktivní v určitých časech nebo při provádění nějaké činnosti; čehož je dosaženo detekcí nárůstu kyslíku v krvi v těch nejaktivnějších oblastech. Poskytuje obrázky s lepším rozlišením než jiné funkční zobrazovací techniky.

5. Elektroencefalogram (EEG)

Technika začala ve 20. letech 20. století, která se používá k měření elektrické aktivity mozku umístěním elektrod na lebku.

Cílem tohoto nástroje je zkoumat vzorce mozkových vln související se specifickými stavy chování (str. Například beta vlny jsou spojeny se stavem bdělosti a také bdělosti; zatímco delta vlny jsou spojeny se spánkem) a také umožňuje detekci možných neurologických změn (str. např. epilepsie).

Velkou výhodou, kterou má MEG oproti EEG, je schopnost odhalit trojrozměrné umístění skupiny neuronů, která generuje měřené magnetické pole.

• Mohlo by vás zajímat: „Části lidského mozku (a funkce)“

Výhody a nevýhody magnetoencefalografie

Jako každý zdroj, který má z mozku učinit srozumitelnou realitu a schopný poskytovat relevantní data, má magnetoencefalografie určité výhody a nevýhody. Podívejme se, jaké to jsou.

Výhoda

Podle Zhang, Zhang, Reynoso a Silva-Pereya (2014) mezi výhodami této revoluční techniky měření mozku vynikají následující.

Jak již bylo řečeno, jedná se o neinvazivní test není nutné pronikat do nitra lebky nějakým typem nástroje specializovaný na to, aby byl schopen měřit magnetická pole vyzařovaná nervovými proudy v různých oblastech mozku. A co víc, je to jediná zcela neinvazivní neurozobrazovací technika. Jeho použití samozřejmě nebolí.

Navíc umožňuje možnost zobrazit funkční obrazy mozku v době, kdy se usuzuje, že může jít o poruchu ale neexistují žádné anatomické důkazy, které by to dokazovaly. Proto tento test ukazuje lokální bod mozkové aktivity s vysokou přesností.

Další výhodou, která byla zjištěna, je, že nabízí také možnost zkoumat kojence, kteří ještě nezískali schopnost vydávat behaviorální reakce.

Konečně, podle Maestu et al. (2005) signál MEG není degradován jeho průchodem přes různé tkáně; něco, co se děje s proudy zachycenými EEG. To umožňuje magnetoencefalografii měřit neuronové signály přímo a v řádu milisekund.

Nevýhody

Podle Maestu et al. (2005) uvádí MEG některá omezení, která brání tomu, aby se stala definitivní technikou v oblasti studia kognice. Tato omezení jsou:

• Nemožnost zachytit zdroje, které jsou v hlubinách mozku.
• Vysoká citlivost na prostředí, ve kterém test probíhá.