A funkcionális MRI jelek hamisan ábrázolhatják a valódi agyi aktivitást

A funkcionális MRI jelek hamisan ábrázolhatják a valódi agyi aktivitást

A Müncheni Műszaki Egyetem (TUM) és a Friedrich-Alexander Egyetem Erlangen-Nürnberg (FAU) kutatói azt találták, hogy a megnövekedett fMRI-jel az esetek mintegy 40 százalékában csökkent agyi aktivitással jár. Ugyanakkor csökkent fMRI jeleket figyeltek meg a fokozott aktivitású régiókban.

Ez ellentmond annak a régóta fennálló feltételezésnek, hogy a fokozott agyi aktivitás mindig fokozott véráramlással jár a magasabb oxigénigény kielégítése érdekében. Mivel világszerte több tízezer fMRI-tanulmány alapul ezen a feltételezésen, eredményeink sok esetben ellentétes értelmezésekhez vezethetnek.”

Dr. Samira Epp, első szerző

A tesztelemek eltéréseket mutatnak a standard értelmezéstől

PD Dr. Valentin Riedl, jelenleg a FAU professzora, és kollégája, Epp több mint 40 egészséges résztvevőt vizsgáltak meg a TUM-ban töltött idő alatt. Mindegyikük több kísérleti feladatot kapott – például fejszámolást vagy önéletrajzi emlékek előhívását –, amelyekről ismert, hogy előre látható fMRI-jelváltozásokat váltanak ki az elosztott agyi régiókban. E kísérletek során a kutatók egyidejűleg mérték a tényleges oxigénfogyasztást egy új, kvantitatív MRI technikával.

A fiziológiai eredmények a feladattól és az agyi régiótól függően változtak. A megnövekedett oxigénfogyasztás – például a számítási területeken – nem járt együtt a várt véráramlásnövekedéssel. A kvantitatív elemzések inkább azt mutatták, hogy ezek a régiók többletenergia-szükségletüket azáltal elégítették ki, hogy több oxigént vontak ki a változatlan vérellátásból. Ez lehetővé tette számukra, hogy hatékonyabban használhassák fel a vérben lévő oxigént anélkül, hogy fokozott véráramlásra lett volna szükség.

Az agyi rendellenességek értelmezésének következményei

Riedl szerint ezek az eredmények az agyi betegségekre vonatkozó kutatási eredmények értelmezését is befolyásolják: "Számos pszichiátriai vagy neurológiai betegségekkel foglalkozó fMRI vizsgálat – a depressziótól az Alzheimer-kórig - a véráramlás változásait megbízható jelként értelmezi a neuronok alul- vagy túlaktiválódásáról. Tekintettel az ilyen mérések korlátozott jelentőségére, ezt most újra kell értékelni. Főleg az érbetegségek vagy a betegcsoportok érrendszeri változásai miatti mérési értékek miatt elsősorban az érrendszeri különbségeket tükrözheti, és nem a neuronális hiányokat." A korábbi állatkísérletek már ebbe az irányba mutatnak.

A kutatók ezért azt javasolják, hogy a hagyományos MRI megközelítést kvantitatív mérésekkel egészítsék ki. Hosszú távon ez a kombináció képezheti az energiaalapú agymodellek alapját: A véráramlásra vonatkozó feltételezéseken alapuló aktivációs térképek megjelenítése helyett a jövőbeli elemzések olyan értékeket mutathatnak, amelyek azt mutatják, hogy mennyi oxigént – és ezáltal energiát – használnak fel az információ feldolgozására. Ez új távlatokat nyit az öregedés, pszichiátriai vagy neurodegeneratív betegségek vizsgálatára – és pontosabb megértésére – az energiaanyagcsere abszolút változásai tekintetében.

Források: