Funkcionālie MRI signāli var nepareizi attēlot patieso smadzeņu darbību

Funkcionālie MRI signāli var nepareizi attēlot patieso smadzeņu darbību

Minhenes Tehniskās universitātes (TUM) un Frīdriha-Aleksandra universitātes Erlangenas-Nirnbergas (FAU) pētnieki atklāja, ka palielināts fMRI signāls ir saistīts ar samazinātu smadzeņu darbību aptuveni 40 procentos gadījumu. Tajā pašā laikā viņi novēroja samazinātus fMRI signālus reģionos ar paaugstinātu aktivitāti.

Tas ir pretrunā ar ilgstošu pieņēmumu, ka palielināta smadzeņu darbība vienmēr ir saistīta ar palielinātu asins plūsmu, lai apmierinātu augstākas skābekļa prasības. Tā kā desmitiem tūkstošu fMRI pētījumu visā pasaulē ir balstīti uz šo pieņēmumu, mūsu rezultāti daudzos no tiem var novest pie pretējas interpretācijas.

Dr Samira Epp, pirmā autore

Testa vienumi atklāj novirzes no standarta interpretācijas

PD Dr. Valentīns Riedls, tagad FAU profesors, un viņa kolēģis Epp pārbaudīja vairāk nekā 40 veselus dalībniekus TUM laikā. Katram tika doti vairāki eksperimentāli uzdevumi, piemēram, garīgā aritmētika vai autobiogrāfisku atmiņu iegūšana, kas, kā zināms, izraisa paredzamas fMRI signālu izmaiņas sadalītajos smadzeņu reģionos. Šo eksperimentu laikā pētnieki vienlaikus mērīja faktisko skābekļa patēriņu, izmantojot jaunu kvantitatīvu MRI metodi.

Fizioloģiskie rezultāti mainījās atkarībā no uzdevuma un smadzeņu reģiona. Palielinātam skābekļa patēriņam – piemēram, aprēķinu apgabalos – netika pievienots paredzamais asins plūsmas pieaugums. Drīzāk kvantitatīvās analīzes parādīja, ka šie reģioni apmierināja savas papildu enerģijas vajadzības, atņemot vairāk skābekļa no nemainītās asins piegādes. Tas ļāva viņiem efektīvāk izmantot asinīs esošo skābekli bez nepieciešamības palielināt asins plūsmu.

Ietekme uz smadzeņu darbības traucējumu interpretāciju

Pēc Rīdla teiktā, šie atklājumi ietekmē arī smadzeņu slimību pētījumu rezultātu interpretāciju: "Daudzi fMRI pētījumi par psihiskām vai neiroloģiskām slimībām — no depresijas līdz Alcheimera slimībai — asins plūsmas izmaiņas interpretē kā uzticamu signālu par neironu nepietiekamu vai pārmērīgu aktivāciju. Ņemot vērā šādu mērījumu ierobežoto nozīmi, tas tagad ir atkārtoti jānovērtē. Īpaši ņemot vērā asinsvadu slimības, piemēram, asinsvadu slimības, piemēram, izmaiņas, piemēram, pacientu grupās. galvenokārt var atspoguļot asinsvadu atšķirības, nevis neironu deficītu." Iepriekšējie pētījumi ar dzīvniekiem jau norāda uz šo virzienu.

Tāpēc pētnieki ierosina papildināt tradicionālo MRI pieeju ar kvantitatīviem mērījumiem. Ilgtermiņā šī kombinācija varētu būt par pamatu uz enerģiju balstītiem smadzeņu modeļiem: tā vietā, lai parādītu aktivizācijas kartes, pamatojoties uz pieņēmumiem par asins plūsmu, turpmākās analīzes varētu parādīt vērtības, kas norāda, cik daudz skābekļa un līdz ar to arī enerģijas tiek faktiski izmantots informācijas apstrādei. Tas paver jaunas perspektīvas, lai izpētītu un precīzāk izprastu novecošanas, psihiskas vai neirodeģeneratīvas slimības attiecībā uz absolūtām enerģijas metabolisma izmaiņām.

Avoti: