Funkcionalni signali MRI lahko napačno predstavijo pravo možgansko aktivnost

Funkcionalni signali MRI lahko napačno predstavijo pravo možgansko aktivnost

Raziskovalci na Tehnični univerzi v Münchnu (TUM) in Univerzi Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU) so ugotovili, da je povečan signal fMRI povezan z zmanjšano aktivnostjo možganov v približno 40 odstotkih primerov. Hkrati so opazili zmanjšane signale fMRI v regijah s povečano aktivnostjo.

To je v nasprotju z dolgotrajno domnevo, da povečano možgansko aktivnost vedno spremlja povečan pretok krvi za izpolnitev večjih potreb po kisiku. Ker na desettisoče študij fMRI po vsem svetu temelji na tej predpostavki, bi lahko naši rezultati vodili do nasprotnih interpretacij v mnogih izmed njih.«

Dr. Samira Epp, prva avtorica

Testne postavke razkrivajo odstopanja od standardne interpretacije

PD Dr. Valentin Riedl, zdaj profesor na FAU, in njegov kolega Epp sta med svojim časom na TUM pregledala več kot 40 zdravih udeležencev. Vsak je dobil več eksperimentalnih nalog - kot je mentalna aritmetika ali pridobivanje avtobiografskih spominov - za katere je znano, da izzovejo predvidljive spremembe signala fMRI v porazdeljenih regijah možganov. Med temi poskusi so raziskovalci hkrati merili dejansko porabo kisika z uporabo nove kvantitativne tehnike MRI.

Fiziološki rezultati so se razlikovali glede na nalogo in možgansko regijo. Povečane porabe kisika – na primer v območjih izračuna – ni spremljalo pričakovano povečanje pretoka krvi. Namesto tega so kvantitativne analize pokazale, da so te regije zadovoljile svoje dodatne energetske potrebe z odvzemom več kisika iz nespremenjene oskrbe s krvjo. To jim je omogočilo učinkovitejšo uporabo kisika v krvi brez potrebe po povečanem pretoku krvi.

Posledice za razlago možganskih motenj

Po besedah Riedla te ugotovitve vplivajo tudi na interpretacijo rezultatov raziskav o možganskih boleznih: "Številne študije fMRI o psihiatričnih ali nevroloških boleznih - od depresije do Alzheimerjeve bolezni - razlagajo spremembe krvnega pretoka kot zanesljiv signal premajhne ali prekomerne aktivacije nevronov. Glede na omejen pomen takšnih meritev je treba to zdaj ponovno oceniti. Zlasti pri skupinah bolnikov z žilnimi spremembami - na primer zaradi staranja ali vaskularne bolezni - izmerjene vrednosti lahko odražajo predvsem vaskularne razlike in ne nevronskih primanjkljajev." Prejšnje študije na živalih že kažejo v to smer.

Raziskovalci zato predlagajo dopolnitev tradicionalnega pristopa MRI s kvantitativnimi meritvami. Dolgoročno bi lahko ta kombinacija predstavljala osnovo za modele možganov, ki temeljijo na energiji: namesto prikazovanja aktivacijskih zemljevidov, ki temeljijo na predpostavkah o pretoku krvi, bi lahko prihodnje analize pokazale vrednosti, ki kažejo, koliko kisika - in s tem energije - se dejansko porabi za obdelavo informacij. To odpira nove perspektive za preučevanje – in natančnejše razumevanje – staranja, psihiatričnih ali nevrodegenerativnih bolezni v zvezi z absolutnimi spremembami v energetski presnovi.

Viri: