Funktsionaalsed MRI signaalid võivad tegelikku ajutegevust valesti kirjeldada

Funktsionaalsed MRI signaalid võivad tegelikku ajutegevust valesti kirjeldada

Müncheni tehnikaülikooli (TUM) ja Friedrich-Alexanderi ülikooli Erlangen-Nürnbergi (FAU) teadlased leidsid, et suurenenud fMRI-signaal on seotud ajutegevuse vähenemisega umbes 40 protsendil juhtudest. Samal ajal täheldasid nad suurenenud aktiivsusega piirkondades vähenenud fMRI signaale.

See on vastuolus pikaajalise eeldusega, et suurenenud ajutegevusega kaasneb alati suurenenud verevool, et rahuldada suuremat hapnikuvajadust. Kuna kümned tuhanded fMRI uuringud kogu maailmas põhinevad sellel eeldusel, võivad meie tulemused paljudes neist viia vastupidise tõlgenduseni.

Dr Samira Epp, esimene autor

Katseobjektid näitavad kõrvalekaldeid standardtõlgendusest

PD Dr Valentin Riedl, praegu FAU professor, ja tema kolleeg Epp uurisid TUMis töötamise ajal rohkem kui 40 tervet osalejat. Igaüks sai mitmeid eksperimentaalseid ülesandeid – näiteks peastarvutamine või autobiograafiliste mälestuste otsimine –, mis teadaolevalt kutsuvad esile prognoositavaid fMRI signaali muutusi hajutatud ajupiirkondades. Nende katsete käigus mõõtsid teadlased uudse kvantitatiivse MRI tehnika abil samaaegselt tegelikku hapnikutarbimist.

Füsioloogilised tulemused varieerusid sõltuvalt ülesandest ja ajupiirkonnast. Suurenenud hapnikutarbimisega – näiteks arvutusaladel – ei kaasnenud oodatud verevoolu suurenemist. Pigem näitasid kvantitatiivsed analüüsid, et need piirkonnad rahuldasid oma täiendava energiavajaduse, eemaldades muutumatust verevarustusest rohkem hapnikku. See võimaldas neil veres olevat hapnikku tõhusamalt kasutada, ilma et oleks vaja suurendada verevoolu.

Mõju ajuhäirete tõlgendamisele

Riedli sõnul mõjutavad need leiud ka ajuhaiguste uurimistulemuste tõlgendamist: "Paljud fMRI uuringud psühhiaatriliste või neuroloogiliste haiguste kohta - depressioonist Alzheimeri tõveni - tõlgendavad muutusi verevoolus usaldusväärse signaalina neuronite ala- või üleaktiveerumisest. Arvestades selliste mõõtmiste piiratud olulisust, tuleb see nüüd uuesti hinnata. Eelkõige veresoonkonna haiguste või patsientide rühmade väärtuste muutuste tõttu - näiteks patsientide rühmades võivad peegeldada peamiselt veresoonte erinevusi, mitte neuronite puudujääke." Selles suunas viitavad juba varasemad loomkatsed.

Seetõttu teevad teadlased ettepaneku täiendada traditsioonilist MRI-lähenemist kvantitatiivsete mõõtmistega. Pikemas perspektiivis võib see kombinatsioon olla energiapõhiste ajumudelite aluseks: selle asemel, et näidata verevoolu oletustel põhinevaid aktiveerimiskaarte, võivad tulevased analüüsid näidata väärtusi, mis näitavad, kui palju hapnikku ja seega ka energiat teabe töötlemiseks tegelikult kasutatakse. See avab uued perspektiivid vananemise, psühhiaatriliste või neurodegeneratiivsete haiguste uurimiseks – ja täpsemaks mõistmiseks – seoses absoluutsete muutustega energia metabolismis.

Allikad: