Magnetoenkefalografia: mitä se on ja mihin sitä käytetään

Magnetoenkefalografia on yksi tunnetuimmista neuroimaging-tekniikoista, joita käytetään sekä kliinisissä interventioohjelmissa että ihmisen aivojen tutkimuksessa. Siksi se on esimerkki siitä, kuinka teknologia auttaa meitä tuntemaan itsemme paremmin.

Tässä artikkelissa Näemme, mistä magnetoenkefalografia koostuu ja miten se toimiija mitkä ovat sen käyttötarkoitukset.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Neuropsykologia: mitä se on ja mikä on sen tutkimuskohde?"

Aivojen ymmärtäminen uusista teknologioista

Siitä ei ole epäilystäkään aivot ovat järjestelmä, joka koostuu miljoonista erittäin monimutkaisista biologisista prosesseista, joista kannattaa korostaa kieltä, havaintoa, kognitiota ja motorista ohjausta. Siksi tämä elin on tuhansien vuosien ajan herättänyt suurta kiinnostusta kaikenlaisissa tutkijoissa, jotka ovat esittäneet erilaisia ​​hypoteeseja sen toiminnoista.

Muutama vuosi sitten kognitiivisten prosessien mittaamiseen käytettiin käyttäytymismittaustekniikoita; kuten reaktioajan mittaukset sekä paperi- ja kynätestit. Myöhemmin, 90-luvulla, suuri teknologinen kehitys mahdollisti näihin kognitiivisiin prosesseihin liittyvän aivojen toiminnan tallentamisen. Tämä oli suuri laadullinen harppaus tällä tutkimuksen alueella ja täydennys perinteisille tekniikoille, joita käytetään edelleen tänään.

Näiden edistysten ansiosta nykyään tiedetään, että vuonna aivojen toimintaan liittyy miljardeja neuroneja, jotka ovat yhteydessä toisiinsa, muodostaen ns synaptisia yhteyksiä ja nämä yhteydet saavat liikkeen aivoissa olevista sähköimpulsseista.

Jokaisen hermosolun voidaan sanoa toimivan ikään kuin se olisi "pieni sähkökemiallinen pumppu", joka sisältää ioneja, jotka ovat ladataan sähköllä ja ovat jatkuvassa liikkeessä sekä solukalvon sisällä että ulkopuolella neuroni. Kun neuronit latautuvat, ne tuottavat virran soluihin, ja nämä puolestaan ​​​​stimuloituvat; aiheuttaa niin sanotun toimintapotentiaalin, joka saa neuronin laukaisemaan varautuneiden ionien virran.

Tämä sähköinen potentiaali liikkuu, kunnes se saavuttaa presynaptisen alueen ja vapautuu sitten synaptisessa tilassa välittäjäaineita, jotka pääsevät solun postsynaptiseen kalvoon ja aiheuttavat välittömästi intra- ja solunulkoinen.

Kun useat hermosolut ja synaptisesti toisiinsa liittyvät solut aktivoituvat samanaikaisesti, ne tarjoavat sähkövirran virtaus, johon liittyy magneettikenttä ja vastaavasti ne virtaavat aivokuoreen.

On arvioitu, että magneettikentän synnyttämiseksi, joka on mitattavissa päähän sijoitetuilla mittalaitteilla, Yli 50 000 hermosolujen on oltava aktiivisia ja yhteydessä toisiinsa. Jos sähkövirrat liikkuisivat vastakkaisiin suuntiin, kutakin virtaa seuraavat magneettikentät kumoaisivat toisensa (Hari ja Salmelin, 2012; Zhang et ai., 2014).

Nämä monimutkaiset prosessit voidaan visualisoida neuroimaging-tekniikoiden, mukaan lukien, ansiosta Etsi yksi, jota haluamme korostaa, ja käsittelemme tarkemmin tässä artikkelissa magnetoenkefalografia.

• Saatat olla kiinnostunut: "Neuronityypit: ominaisuudet ja toiminnot"

Mikä on magnetoenkefalografia?

Magnetoenkefalografia (MEG) on neuroimaging-tekniikka, jota käytetään mittaamaan aivojen sähkövirtojen tuottamia magneettikenttiä. Nämä sähkövirrat tuotetaan hermoyhteyksien kautta koko aivoissa useiden toimintojen tuottamiseksi. Jokainen toiminto tuottaa tiettyjä aivoaaltoja, ja tämä antaisi meille mahdollisuuden havaita esimerkiksi onko henkilö hereillä tai nukkumassa.

MAG on myös ei-invasiivinen lääketieteellinen testi; siksi käsittelyn aikana kalloon ei tarvitse laittaa instrumenttia hermosolujen välisten sähköisten signaalien havaitsemiseksi. Tämän työkalun avulla on siis mahdollista tutkia ihmisen aivoja "in vivo". voimme havaita aivojen erilaisia ​​mekanismeja täydessä toiminnassa, kun henkilö vastaanottaa tiettyjä ärsykkeitä tai suorittaa jotakin toimintaa. Samalla sen avulla voimme paikantaa poikkeaman, jos sellaista on (Del Abril, 2009).

MEG: n avulla pystymme visualisoimaan liikkuvia kolmiulotteisia kuvia, joiden avulla voimme havaita tarkasti poikkeamien, niiden rakenteen ja tehtävän lisäksi. Tämän ansiosta ammattilaiset voivat tutkia, onko heillä suhdetta läsnä olevien koehenkilöiden persoonallisuuksiin Nämä poikkeavuudet tutkivat, onko genetiikalla merkitystä ja jopa kontrastia, jos ne vaikuttavat kognitioon ja tunteita.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "5 tärkeintä tekniikkaa aivojen tutkimiseen"

Kuka on vastuussa ja missä MEG: tä yleensä käytetään?

Näiden aivojen arviointitestien suorittamisesta vastaava erikoisammattilainen on lääkäri radiologi.

Tämä testi, kuten myös muut neuroimaging-tekniikat, suoritetaan yleensä sairaalaympäristöissä, joissa kaikki tarvittavat koneet ovat saatavilla.

MEG: tä suorittavat järjestelmät suoritetaan erityisessä huoneessa, joka on suojattava, jotta estetään häiriöt, joita ympäristön aiheuttamat voimakkaat magneettiset signaalit voisivat tuottaa, jos se toteutettaisiin jossakin paikassa minkä tahansa.

Tämän testin suorittamiseksi potilas majoitetaan istuma-asentoon ja magneettisensorit sisältävä "kypärä" asetetaan pään päälle. Tietokone havaitsee signaalit, jotka tarjoavat MEG-mittauksen.

Muut tekniikat, jotka mahdollistavat aivojen tutkimisen "in vivo"

Neurokuvaustekniikat, jotka tunnetaan myös nimellä neuroradiologiset testit, ovat sellaisia, joiden avulla saadaan kuva aivojen rakenteesta täydessä toiminnassa. Nämä tekniikat mahdollistaa keskushermoston häiriöiden tai poikkeavuuksien tutkimuksen hoidon löytämiseksi.

Del Abrilin et al. (2009) viime vuosina eniten käytetyt tekniikat magnetoenkefalografiaa lukuun ottamatta ovat seuraavat.

1. Tietokoneistettu aksiaalinen tomografia (CT)

Tätä tekniikkaa käytetään tietokoneen kautta, joka on kytketty röntgenlaitteeseen.. Tavoitteena on kaapata sarja yksityiskohtaisia ​​kuvia aivojen sisältä eri kulmista.

2. Ydinmagneettinen resonanssi (NMR)

Tämän tekniikan kehittämiseksi käytetään suurta sähkömagneettia, radioaaltoja ja tietokonetta ottamaan yksityiskohtaisia ​​kuvia aivoista. MRI tarjoaa laadukkaampia kuvia kuin CT: llä saadut kuvat. Tämä tekniikka oli läpimurto aivojen kuvantamistutkimuksessa.

3. Positroniemissiotomografia (PET)

Sitä pidetään yhtenä invasiivisimmista tekniikoista. Sitä käytetään aivojen eri alueiden metabolisen aktiivisuuden mittaamiseen.

Tämä se saavutetaan ruiskuttamalla potilaaseen radioaktiivista ainetta, joka sitoutuu glukoosiin sitoutuakseen myöhemmin solukalvoihin keskushermostoa verenkierron kautta.

Glukoosi kerääntyy nopeasti alueille, joilla on suurin metabolinen aktiivisuus. Tämä mahdollistaa neuronien määrän vähenemisen tietyllä aivoalueella, jos hypometabolia havaitaan.

• Saatat olla kiinnostunut: "Hankittu aivovaurio: sen 3 tärkeintä syytä"

4. Toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI)

Tämä tekniikka on toinen muunnelma, jota käytetään visualisoimaan aivoalueet, jotka ovat aktiivisia tiettyinä aikoina tai suoritettaessa jotakin toimintaa; joka saavutetaan havaitsemalla hapen lisääntyminen veressä niillä aktiivisimmilla alueilla. Tarjoaa paremman resoluution kuvia kuin muut toiminnalliset kuvantamistekniikat.

5. Elektroenkefalogrammi (EEG)

1920-luvulla alkanut tekniikka, jolla mitataan aivojen sähköistä aktiivisuutta asettamalla elektrodeja kalloon.

Tämän työkalun tavoitteena on tutkia tiettyihin käyttäytymistiloihin liittyviä aivoaaltomalleja (s. Esimerkiksi beeta-aallot liittyvät vireystilaan ja myös valvetilaan; kun taas delta-aallot liittyvät uneen) ja mahdollistaa myös mahdollisten neurologisten muutosten havaitsemisen (s. esim. epilepsia).

MEG: n suuri etu EEG: hen verrattuna on kyky paljastaa mitattavan magneettikentän muodostavan neuroniryhmän kolmiulotteinen sijainti.

• Saatat olla kiinnostunut: "Ihmisen aivojen osat (ja toiminnot)"

Magnetoenkefalografian edut ja haitat

Kuten millä tahansa resurssilla, jolla aivoista tehdään ymmärrettävä todellisuus ja jotka pystyvät tarjoamaan olennaista tietoa, magnetoenkefalografialla on tiettyjä etuja ja haittoja. Katsotaanpa mitä ne ovat.

Etu

Zhangin, Zhangin, Reynoson ja Silva-Pereyan (2014) mukaan tämän vallankumouksellisen aivojen mittaustekniikan eduista erottuvat seuraavat.

Kuten aiemmin todettiin, se on ei-invasiivinen testi, joten ei ole tarpeen tunkeutua kallon sisäpuolelle minkään tyyppisellä instrumentilla erikoistunut pystymään mittaamaan hermovirtojen lähettämiä magneettikenttiä aivojen eri alueilla. Lisäksi se on ainoa täysin ei-invasiivinen neuroimaging-tekniikka. Sen käyttö ei tietenkään haittaa.

Lisäksi se mahdollistaa tarkastella aivojen toiminnallisia kuvia silloin, kun oletetaan, että kyseessä voi olla häiriö mutta ei ole anatomisia todisteita sen todistamiseksi. Siksi tämä testi näyttää aivojen toiminnan paikallisen pisteen suurella tarkkuudella.

Toinen löydetty etu on, että se tarjoaa myös mahdollisuuden tutkia lapsia, jotka eivät ole vielä saavuttaneet kykyä lähettää käyttäytymisvasteita.

Lopuksi, Maestu et al. (2005) MEG-signaali ei huonone kulkiessaan eri kudosten läpi; jotain, joka tapahtuu EEG: n sieppaamien virtojen kanssa. Tämän ansiosta magnetoenkefalografia voi mitata hermosolujen signaaleja suoraan ja muutamassa millisekunnissa.

Haittoja

Maestun et al. (2005) MEG esittelee joitain rajoituksia, jotka estävät sitä olemasta lopullinen tekniikka kognitioiden tutkimuksen alalla. Nämä rajoitukset ovat:

• Aivojen syvyyksissä olevien lähteiden sieppaamisen mahdottomuus.
• Korkea herkkyys ympäristölle, jossa testi suoritetaan.