Funkcionalni MRI signali mogu pogrešno prikazati pravu moždanu aktivnost

Funkcionalni MRI signali mogu pogrešno prikazati pravu moždanu aktivnost

Istraživači s Tehničkog sveučilišta u Münchenu (TUM) i Sveučilišta Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU) otkrili su da je povećan fMRI signal povezan sa smanjenom moždanom aktivnošću u oko 40 posto slučajeva. Istodobno su primijetili smanjene fMRI signale u regijama s povećanom aktivnošću.

To je u suprotnosti s dugotrajnom pretpostavkom da je povećana aktivnost mozga uvijek popraćena povećanim protokom krvi kako bi se zadovoljile veće potrebe za kisikom. Budući da se deseci tisuća fMRI studija diljem svijeta temelje na ovoj pretpostavci, naši bi rezultati mogli dovesti do suprotnih tumačenja u mnogima od njih.”

dr. Samira Epp, prva autorica

Zadaci testa otkrivaju odstupanja od standardne interpretacije

PD dr. Valentin Riedl, sada profesor na FAU, i njegov kolega Epp pregledali su više od 40 zdravih sudionika tijekom njihovog boravka na TUM-u. Svaki je dobio nekoliko eksperimentalnih zadataka - poput mentalne aritmetike ili vraćanja autobiografskih sjećanja - za koje se zna da izazivaju predvidljive promjene fMRI signala u raspoređenim regijama mozga. Tijekom ovih eksperimenata, istraživači su istovremeno mjerili stvarnu potrošnju kisika pomoću nove kvantitativne MRI tehnike.

Fiziološki rezultati varirali su ovisno o zadatku i regiji mozga. Povećana potrošnja kisika – primjerice u područjima izračuna – nije bila popraćena očekivanim povećanjem protoka krvi. Umjesto toga, kvantitativne analize pokazale su da su te regije zadovoljile svoje dodatne energetske potrebe povlačenjem više kisika iz nepromijenjene opskrbe krvlju. To im je omogućilo da učinkovitije koriste kisik prisutan u krvi bez potrebe za povećanim protokom krvi.

Implikacije za tumačenje moždanih poremećaja

Prema Riedlu, ovi nalazi također utječu na tumačenje rezultata istraživanja o bolestima mozga: "Mnoge fMRI studije o psihijatrijskim ili neurološkim bolestima - od depresije do Alzheimerove bolesti - tumače promjene u protoku krvi kao pouzdan signal nedovoljne ili pretjerane aktivacije neurona. S obzirom na ograničeni značaj takvih mjerenja, ovo sada treba ponovno procijeniti. Osobito u skupinama pacijenata s vaskularnim promjenama - na primjer zbog starenja ili vaskularne bolesti - izmjerene vrijednosti mogu prvenstveno odražavati vaskularne razlike, a ne neuronske deficite." Prethodne studije na životinjama već pokazuju u tom smjeru.

Istraživači stoga predlažu dopunu tradicionalnog MRI pristupa kvantitativnim mjerenjima. Dugoročno gledano, ova bi kombinacija mogla predstavljati osnovu za modele mozga temeljene na energiji: Umjesto prikazivanja aktivacijskih mapa temeljenih na pretpostavkama o protoku krvi, buduće analize mogle bi pokazati vrijednosti koje pokazuju koliko se kisika - a time i energije - zapravo koristi za obradu informacija. To otvara nove perspektive za ispitivanje – i točnije razumijevanje – starenja, psihijatrijskih ili neurodegenerativnih bolesti s obzirom na apsolutne promjene u energetskom metabolizmu.

Izvori: