Semnalele RMN funcționale pot reprezenta greșit activitatea creierului real

Semnalele RMN funcționale pot reprezenta greșit activitatea creierului real

Cercetătorii de la Universitatea Tehnică din München (TUM) și de la Universitatea Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU) au descoperit că un semnal fMRI crescut este asociat cu o activitate redusă a creierului în aproximativ 40% din cazuri. În același timp, au observat semnale fMRI reduse în regiunile cu activitate crescută.

Acest lucru contrazice presupunerea de lungă durată conform căreia creșterea activității creierului este întotdeauna însoțită de un flux sanguin crescut pentru a satisface cerințele mai mari de oxigen. Deoarece zeci de mii de studii fMRI din întreaga lume se bazează pe această presupunere, rezultatele noastre ar putea duce la interpretări opuse în multe dintre ele.”

Dr. Samira Epp, prim autor

Itemii testului relevă abateri de la interpretarea standard

PD Dr. Valentin Riedl, acum profesor la FAU, și colegul său Epp au examinat mai mult de 40 de participanți sănătoși în timpul lor la TUM. Fiecare a primit mai multe sarcini experimentale - cum ar fi aritmetica mentală sau regăsirea amintirilor autobiografice - despre care se știe că provoacă modificări predictibile ale semnalului fMRI în regiunile distribuite ale creierului. În timpul acestor experimente, cercetătorii au măsurat simultan consumul real de oxigen folosind o nouă tehnică cantitativă RMN.

Rezultatele fiziologice au variat în funcție de sarcină și regiunea creierului. Consumul crescut de oxigen – de exemplu în zonele de calcul – nu a fost însoțit de creșterea așteptată a fluxului sanguin. Mai degrabă, analizele cantitative au arătat că aceste regiuni și-au îndeplinit nevoile suplimentare de energie prin retragerea mai multor oxigen din sursa de sânge nemodificată. Acest lucru le-a permis să utilizeze oxigenul prezent în sânge mai eficient, fără a fi nevoie de un flux sanguin crescut.

Implicații pentru interpretarea tulburărilor cerebrale

Potrivit lui Riedl, aceste descoperiri influențează și interpretarea rezultatelor cercetării asupra bolilor creierului: „Multe studii fMRI privind bolile psihiatrice sau neurologice - de la depresie la Alzheimer - interpretează modificările fluxului sanguin ca un semnal de încredere de sub- sau supra-activare neuronală. Având în vedere semnificația limitată a unor astfel de măsurători, acest lucru trebuie acum reevaluat pentru grupuri de pacienți sau de exemplu vasculare. boli vasculare - valorile măsurate pot reflecta în primul rând diferențe vasculare și nu deficite neuronale." Studiile anterioare pe animale indică deja această direcție.

Prin urmare, cercetătorii propun completarea abordării tradiționale RMN cu măsurători cantitative. Pe termen lung, această combinație ar putea sta la baza modelelor de creier bazate pe energie: în loc să arate hărți de activare bazate pe ipoteze despre fluxul sanguin, analizele viitoare ar putea arăta valori care să indice cât de mult oxigen - și, prin urmare, energie - este utilizat de fapt pentru a procesa informații. Acest lucru deschide noi perspective pentru a examina – și a înțelege mai precis – îmbătrânirea, bolile psihiatrice sau neurodegenerative în ceea ce privește modificările absolute ale metabolismului energetic.

Surse: