Funkčné signály MRI môžu skresľovať skutočnú mozgovú aktivitu

Funkčné signály MRI môžu skresľovať skutočnú mozgovú aktivitu

Výskumníci z Technickej univerzity v Mníchove (TUM) a Friedrich-Alexander University Erlangen-Norimberg (FAU) zistili, že zvýšený signál fMRI je spojený so zníženou mozgovou aktivitou v približne 40 percentách prípadov. Zároveň pozorovali znížené signály fMRI v oblastiach so zvýšenou aktivitou.

To je v rozpore s dlhoročným predpokladom, že zvýšená aktivita mozgu je vždy sprevádzaná zvýšeným prietokom krvi, aby sa splnili vyššie nároky na kyslík. Keďže desiatky tisíc štúdií fMRI po celom svete sú založené na tomto predpoklade, naše výsledky by mohli v mnohých z nich viesť k opačným interpretáciám.“

Dr. Samira Epp, prvá autorka

Testované položky odhaľujú odchýlky od štandardnej interpretácie

PD Dr. Valentin Riedl, teraz profesor na FAU, a jeho kolega Epp vyšetrili viac ako 40 zdravých účastníkov počas svojho pôsobenia na TUM. Každý z nich dostal niekoľko experimentálnych úloh – ako je mentálna aritmetika alebo získavanie autobiografických spomienok – o ktorých je známe, že vyvolávajú predvídateľné zmeny signálu fMRI v distribuovaných oblastiach mozgu. Počas týchto experimentov výskumníci súčasne merali skutočnú spotrebu kyslíka pomocou novej kvantitatívnej MRI techniky.

Fyziologické výsledky sa líšili v závislosti od úlohy a oblasti mozgu. Zvýšená spotreba kyslíka – napríklad v oblastiach výpočtu – nebola sprevádzaná očakávaným zvýšením prietoku krvi. Kvantitatívne analýzy skôr ukázali, že tieto oblasti splnili svoje dodatočné energetické potreby tým, že odobrali viac kyslíka z nezmeneného krvného zásobenia. To im umožnilo efektívnejšie využívať kyslík prítomný v krvi bez potreby zvýšeného prietoku krvi.

Dôsledky pre interpretáciu porúch mozgu

Podľa Riedla tieto zistenia ovplyvňujú aj interpretáciu výsledkov výskumu o ochoreniach mozgu: "Mnohé štúdie fMRI o psychiatrických alebo neurologických ochoreniach - od depresie po Alzheimerovu chorobu - interpretujú zmeny prietoku krvi ako spoľahlivý signál neuronálnej pod- alebo nadmernej aktivácie. Vzhľadom na obmedzený význam takýchto meraní je teraz potrebné prehodnotiť to. Najmä u skupín pacientov s neurovaskulárnymi zmenami a predovšetkým v dôsledku vaskulárnych rozdielov - napríklad v dôsledku vaskulárnych rozdielov - napr. deficity“. Predchádzajúce štúdie na zvieratách už ukazujú týmto smerom.

Výskumníci preto navrhujú doplniť tradičný prístup MRI o kvantitatívne merania. Z dlhodobého hľadiska by táto kombinácia mohla tvoriť základ pre modely mozgu založené na energii: Namiesto zobrazovania aktivačných máp založených na predpokladoch o prietoku krvi by budúce analýzy mohli ukázať hodnoty, ktoré naznačujú, koľko kyslíka – a teda aj energie – sa skutočne spotrebuje na spracovanie informácií. To otvára nové perspektívy na skúmanie – a presnejšie pochopenie – starnutia, psychiatrických či neurodegeneratívnych chorôb s ohľadom na absolútne zmeny energetického metabolizmu.

Zdroje: