Magnetoencefalografia: čo to je a na čo sa používa

Magnetoencefalografia je jednou z najznámejších neurozobrazovacích techník používaných v klinických intervenčných programoch a vo výskume ľudského mozgu. Preto je príkladom toho, ako nám technológie pomáhajú lepšie poznať samých seba.

V tomto článku uvidíme, z čoho magnetoencefalografia pozostáva a ako fungujea aké má využitie.

• Súvisiaci článok: "Neuropsychológia: čo to je a čo je predmetom jej štúdia?"

Pochopenie mozgu z nových technológií

Nie je pochýb o tom, že mozog je systém tvorený miliónmi vysoko zložitých biologických procesov, medzi ktorými stojí za to vyzdvihnúť jazyk, vnímanie, poznanie a ovládanie motoriky. To je dôvod, prečo toto telo už tisícročia vzbudzovalo veľký záujem všetkých vedcov, ktorí poskytovali rôzne hypotézy o jeho funkciách.

Pred niekoľkými rokmi sa na meranie kognitívnych procesov používali techniky merania správania; ako sú merania reakčného času a testy papiera a ceruzky. Neskôr, v priebehu 90. rokov, veľký technologický pokrok umožnil zaznamenávať mozgovú aktivitu, ktorá súvisela s týmito kognitívnymi procesmi. Bol to veľký kvalitatívny skok v tejto oblasti výskumu a doplnok k tradičným technikám, ktoré sa používajú dodnes.

Vďaka týmto pokrokom je dnes známe, že v r funkcia mozgu zahŕňa miliardy neurónov, ktoré sú vzájomne prepojené, tvoriaci tzv synaptické spojenia a tieto spojenia sú uvádzané do pohybu elektrickými impulzmi v mozgu.

O každom neuróne možno povedať, že funguje, ako keby to bola „malá elektrochemická pumpa“, ktorá obsahuje ióny, ktoré sú nabité elektrinou a sú v neustálom pohybe vo vnútri aj mimo bunkovej membrány neurón. Keď sú neuróny nabité, zabezpečujú tok prúdu do buniek a tie sú zase stimulované; spôsobuje to, čo je známe ako akčný potenciál, ktorý spôsobuje, že neurón spustí tok nabitých iónov.

Tento elektrický potenciál sa pohybuje, kým nedosiahne presynaptickú oblasť a potom sa uvoľní v synaptickom priestore neurotransmitery, ktoré pristupujú k bunkovej postsynaptickej membráne a okamžite spôsobujú intra- a extracelulárny.

Keď sa súčasne aktivuje viacero neurónov a synapticky prepojených buniek, poskytujú tok elektrického prúdu sprevádzaný magnetickým poľom a podľa toho prúdia do mozgovej kôry.

Odhaduje sa, že na vytvorenie magnetického poľa, merateľného pomocou meracích prístrojov, ktoré sú umiestnené na hlave, 50 000 alebo viac neurónov musí byť aktívnych a prepojených. Ak by existovali elektrické prúdy pohybujúce sa v opačných smeroch, magnetické polia, ktoré sprevádzali každý prúd, by sa navzájom zrušili (Hari a Salmelin, 2012; Zhang a kol., 2014).

Tieto zložité procesy je možné vizualizovať pomocou neurozobrazovacích techník, vrátane nájsť ten, ktorý chceme zdôrazniť a ktorému sa budeme podrobnejšie venovať v tomto článku magnetoencefalografia.

• Mohlo by vás zaujímať: "Typy neurónov: vlastnosti a funkcie"

Čo je magnetoencefalografia?

Magnetoencefalografia (MEG) je neuroimaging technika používaná na meranie magnetických polí produkovaných elektrickými prúdmi v mozgu. Tieto elektrické prúdy sú produkované prostredníctvom nervových spojení v celom mozgu, aby sa vytvorili viaceré funkcie. Každá funkcia produkuje určité mozgové vlny a to by nám umožnilo zistiť, či je človek napríklad hore alebo spí.

MAG je tiež neinvazívny lekársky test; preto počas manipulácie nie je potrebné vkladať do lebky žiadny nástroj na detekciu interneuronálnych elektrických signálov. Tento nástroj teda umožňuje študovať ľudský mozog „in vivo“. dokážeme odhaliť rôzne mechanizmy mozgu v plnej prevádzke, kým človek prijíma určité podnety alebo vykonáva nejakú činnosť. Zároveň nám umožňuje lokalizovať prípadnú anomáliu (Del Abril, 2009).

Pomocou MEG dokážeme vizualizovať mobilné trojrozmerné obrazy, pomocou ktorých dokážeme presne odhaliť okrem anomálií aj ich štruktúru a funkciu, ktorú plnia. To umožňuje odborníkom zistiť, či existuje nejaký vzťah s osobnosťou prítomných subjektov tieto anomálie, študujte, či genetika zohráva relevantnú úlohu a dokonca kontrastujte, ak ovplyvňujú kogníciu a emócie.

• Súvisiaci článok: "5 hlavných technológií na štúdium mozgu"

Kto je zodpovedný a kde sa MEG zvyčajne používa?

Špecializovaný odborník zodpovedný za vykonávanie týchto testov hodnotenia mozgu je lekár rádiológ.

Tento test, rovnako ako ostatné neurozobrazovacie techniky, sa zvyčajne vykonáva v nemocničnom prostredí, kde je k dispozícii všetko potrebné vybavenie.

Systémy, ktoré vykonávajú MEG, sa vykonávajú v špecializovanej miestnosti, ktorá musí byť chránená, aby sa predišlo rušenie, ktoré by mohli spôsobiť silné magnetické signály, ktoré by prostredie vyprodukovalo, ak by sa to uskutočnilo na mieste akýkoľvek.

Na vykonanie tohto testu pacient je ubytovaný v sede a na hlavu je umiestnená „prilba“ obsahujúca magnetické senzory. Signály, ktoré poskytujú meranie MEG, sú detekované počítačom.

Ďalšie techniky, ktoré umožňujú štúdium mozgu „in vivo“

Neurozobrazovacie techniky, známe aj ako neurorádiologické testy, sú tie, ktoré umožňujú získať obraz štruktúry mozgu v plnej prevádzke. Tieto techniky umožňujú štúdium porúch alebo abnormalít centrálneho nervového systému s cieľom nájsť liečbu.

Podľa Del Abril et al. (2009) najpoužívanejšie techniky v posledných rokoch, okrem magnetoencefalografie, sú nasledovné.

1. Počítačová axiálna tomografia (CT)

Táto technika sa používa prostredníctvom počítača, ktorý je pripojený k röntgenovému prístroju.. Cieľom je zachytiť sériu detailných snímok vnútra mozgu, nasnímaných z rôznych uhlov.

2. Nukleárna magnetická rezonancia (NMR)

Na rozvoj tejto techniky sa používa veľký elektromagnet, rádiové vlny a počítač na zachytenie detailných snímok mozgu. MRI poskytuje vyššiu kvalitu obrázkov ako tie, ktoré sa získajú pomocou CT. Táto technika bola prelomom vo výskume zobrazovania mozgu.

3. Pozitrónová emisná tomografia (PET)

Je považovaná za jednu z najinvazívnejších techník. Používa sa na meranie metabolickej aktivity rôznych oblastí mozgu.

Toto dosiahne sa tak, že sa pacientovi injekčne podá rádioaktívna látka, ktorá sa naviaže na glukózu, aby sa neskôr naviazala na bunkové membrány centrálneho nervového systému cez krvný obeh.

Glukóza sa rýchlo hromadí v oblastiach s najvyššou metabolickou aktivitou. To umožňuje identifikovať zníženie počtu neurónov v určitej oblasti mozgu v prípade, že sa zistí hypometabolizmus.

• Mohlo by vás zaujímať: "Získané poškodenie mozgu: jeho 3 hlavné príčiny"

4. Funkčné zobrazovanie magnetickou rezonanciou (fMRI)

Táto technika je ďalším variantom, ktorý sa používa na vizualizáciu oblastí mozgu, ktoré sú aktívne v určitých časoch alebo pri vykonávaní nejakej činnosti; čo sa dosiahne detekciou nárastu kyslíka v krvi v tých najaktívnejších oblastiach. Poskytuje obrázky s vyšším rozlíšením ako iné funkčné zobrazovacie techniky.

5. Elektroencefalogram (EEG)

Technika začala v 20. rokoch 20. storočia, ktorá sa používa na meranie elektrickej aktivity mozgu umiestnením elektród na lebku.

Cieľom tohto nástroja je skúmať vzory mozgových vĺn spojené so špecifickými stavmi správania (str. Napríklad beta vlny sú spojené so stavom bdelosti a tiež bdelosti; zatiaľ čo delta vlny sú spojené so spánkom) a tiež umožňuje detekciu možných neurologických zmien (s. epilepsia).

Veľkou výhodou, ktorú má MEG oproti EEG, je schopnosť odhaliť trojrozmerné umiestnenie skupiny neurónov, ktorá generuje merané magnetické pole.

• Mohlo by vás zaujímať: "Časti ľudského mozgu (a funkcie)"

Výhody a nevýhody magnetoencefalografie

Ako každý zdroj na to, aby sa mozog stal zrozumiteľnou realitou a schopným poskytnúť relevantné údaje, aj magnetoencefalografia má určité výhody a nevýhody. Pozrime sa, aké sú.

Výhoda

Podľa Zhanga, Zhanga, Reynosa a Silva-Pereya (2014) medzi výhodami tejto revolučnej techniky merania mozgu vynikajú nasledovné.

Ako už bolo uvedené, ide o neinvazívny test nie je potrebné preniknúť do vnútra lebky nejakým typom nástroja špecializované na to, aby boli schopné merať magnetické polia vyžarované nervovými prúdmi v rôznych oblastiach mozgu. A čo viac, je to jediná úplne neinvazívna neurozobrazovacia technika. Jeho použitie samozrejme nebolí.

Okrem toho umožňuje možnosť zobraziť funkčné obrazy mozgu v časoch, keď sa predpokladá, že môže ísť o poruchu ale neexistujú žiadne anatomické dôkazy, ktoré by to dokázali. To je dôvod, prečo tento test ukazuje lokálny bod mozgovej aktivity s vysokou presnosťou.

Ďalšou zistenou výhodou je, že ponúka aj možnosť skúmať deti, ktoré ešte nenadobudli schopnosť vydávať behaviorálne reakcie.

Napokon, podľa Maestu et al. (2005) signál MEG nie je degradovaný jeho prechodom cez rôzne tkanivá; niečo, čo sa vyskytuje s prúdmi zachytenými EEG. To umožňuje magnetoencefalografii merať neurónové signály priamo a v priebehu milisekúnd.

Nevýhody

Podľa Maestu et al. (2005) uvádza MEG niektoré obmedzenia, ktoré jej bránia stať sa definitívnou technikou v oblasti štúdia kognícií. Tieto obmedzenia sú:

• Nemožnosť zachytiť zdroje, ktoré sú v hĺbke mozgu.
• Vysoká citlivosť na prostredie, v ktorom test prebieha.