Funkciniai MRT signalai gali klaidingai parodyti tikrąją smegenų veiklą

Funkciniai MRT signalai gali klaidingai parodyti tikrąją smegenų veiklą

Miuncheno technikos universiteto (TUM) ir Friedricho-Aleksandro universiteto Erlangeno-Niurnbergo (FAU) mokslininkai nustatė, kad padidėjęs fMRI signalas yra susijęs su sumažėjusiu smegenų aktyvumu maždaug 40 procentų atvejų. Tuo pačiu metu jie pastebėjo sumažėjusius fMRI signalus regionuose, kuriuose padidėjęs aktyvumas.

Tai prieštarauja ilgalaikei prielaidai, kad padidėjusį smegenų aktyvumą visada lydi padidėjusi kraujotaka, kad būtų patenkintas didesnis deguonies poreikis. Kadangi dešimtys tūkstančių fMRI tyrimų visame pasaulyje yra pagrįsti šia prielaida, mūsų rezultatai gali sukelti priešingą interpretaciją daugelyje jų.

Dr Samira Epp, pirmoji autorė

Bandomieji elementai atskleidžia nukrypimus nuo standartinio aiškinimo

PD daktaras Valentinas Riedlas, dabar FAU profesorius, ir jo kolega Epp ištyrė daugiau nei 40 sveikų dalyvių, praleistų TUM. Kiekvienam iš jų buvo duota keletas eksperimentinių užduočių, tokių kaip protinė aritmetika arba autobiografinių prisiminimų paieška, kurios, kaip žinoma, sukelia nuspėjamus fMRI signalo pokyčius paskirstytuose smegenų regionuose. Šių eksperimentų metu mokslininkai tuo pačiu metu išmatavo faktinį deguonies suvartojimą, naudodami naują kiekybinį MRT metodą.

Fiziologiniai rezultatai skiriasi priklausomai nuo užduoties ir smegenų srities. Padidėjęs deguonies suvartojimas, pavyzdžiui, skaičiavimo srityse, nebuvo susijęs su tikėtinu kraujotakos padidėjimu. Atvirkščiai, kiekybinė analizė parodė, kad šie regionai patenkino savo papildomus energijos poreikius, pašalindami daugiau deguonies iš nepakitusio kraujo tiekimo. Tai leido jiems efektyviau panaudoti kraujyje esantį deguonį, nereikalaujant didesnės kraujotakos.

Smegenų sutrikimų aiškinimo pasekmės

Riedl teigimu, šios išvados taip pat turi įtakos smegenų ligų tyrimų rezultatų interpretavimui: „Daugelis fMRT tyrimų, susijusių su psichikos ar neurologinėmis ligomis – nuo depresijos iki Alzheimerio ligos – kraujo tėkmės pokyčius interpretuoja kaip patikimą signalą apie neuronų nepakankamą arba pernelyg aktyvų aktyvumą. Atsižvelgiant į ribotą tokių matavimų reikšmę, dabar reikia iš naujo įvertinti tai. pirmiausia gali atspindėti kraujagyslių skirtumus, o ne neuronų trūkumus. Ankstesni tyrimai su gyvūnais jau rodo šią kryptį.

Todėl mokslininkai siūlo papildyti tradicinį MRT metodą kiekybiniais matavimais. Ilgainiui šis derinys galėtų būti energija pagrįstų smegenų modelių pagrindas: užuot rodę aktyvinimo žemėlapius, pagrįstus prielaidomis apie kraujotaką, būsimos analizės galėtų parodyti vertes, rodančias, kiek deguonies (taigi ir energijos) iš tikrųjų sunaudojama informacijai apdoroti. Tai atveria naujas perspektyvas tirti – ir tiksliau suprasti – senėjimo, psichikos ar neurodegeneracines ligas, atsižvelgiant į absoliučius energijos apykaitos pokyčius.

Šaltiniai: