Funktionelle MR-signaler kan misrepræsentere ægte hjerneaktivitet

Funktionelle MR-signaler kan misrepræsentere ægte hjerneaktivitet

Forskere ved Münchens Tekniske Universitet (TUM) og Friedrich-Alexander Universitet Erlangen-Nürnberg (FAU) fandt ud af, at et øget fMRI-signal er forbundet med nedsat hjerneaktivitet i omkring 40 procent af tilfældene. Samtidig observerede de reducerede fMRI-signaler i regioner med øget aktivitet.

Dette er i modstrid med den langvarige antagelse om, at øget hjerneaktivitet altid er ledsaget af øget blodgennemstrømning for at opfylde højere iltbehov. Da titusindvis af fMRI-undersøgelser verden over er baseret på denne antagelse, kan vores resultater føre til modsatte fortolkninger i mange af dem."

Dr. Samira Epp, første forfatter

Testelementer afslører afvigelser fra standardfortolkningen

PD Dr. Valentin Riedl, nu professor ved FAU, og hans kollega Epp undersøgte mere end 40 raske deltagere i løbet af deres tid på TUM. Hver fik flere eksperimentelle opgaver - såsom hovedregning eller genfinding af selvbiografiske minder - som er kendt for at fremkalde forudsigelige fMRI-signalændringer i distribuerede hjerneområder. Under disse eksperimenter målte forskere samtidig det faktiske iltforbrug ved hjælp af en ny kvantitativ MR-teknik.

De fysiologiske resultater varierede afhængigt af opgaven og hjerneregionen. Øget iltforbrug – fx i beregningsområderne – var ikke ledsaget af den forventede stigning i blodgennemstrømningen. De kvantitative analyser viste snarere, at disse regioner opfyldte deres yderligere energibehov ved at trække mere ilt fra den uændrede blodforsyning. Dette gjorde det muligt for dem at bruge ilten i blodet mere effektivt uden behov for øget blodgennemstrømning.

Implikationer for fortolkning af hjernesygdomme

Ifølge Riedl påvirker disse resultater også fortolkningen af forskningsresultater om hjernesygdomme: "Mange fMRI-undersøgelser af psykiatriske eller neurologiske sygdomme - fra depression til Alzheimers - fortolker ændringer i blodgennemstrømningen som et pålideligt signal om neuronal under- eller overaktivering. I betragtning af den begrænsede betydning af sådanne målinger skal dette nu revurderes i forbindelse med vaskulære sygdomsgrupper til f.eks. vaskulære patientgrupper. - de målte værdier kan primært afspejle vaskulære forskelle og ikke neuronale underskud." Tidligere dyreforsøg peger allerede i denne retning.

Forskerne foreslår derfor at supplere den traditionelle MR-tilgang med kvantitative målinger. På længere sigt kan denne kombination danne grundlag for energibaserede hjernemodeller: I stedet for at vise aktiveringskort baseret på antagelser om blodgennemstrømning, kan fremtidige analyser vise værdier, der indikerer, hvor meget ilt - og dermed energi - der faktisk bruges til at behandle information. Dette åbner op for nye perspektiver til at undersøge – og forstå mere præcist – aldring, psykiatriske eller neurodegenerative sygdomme med hensyn til absolutte ændringer i energimetabolismen.

Kilder: