เนื้อหา
Magnetic Resonance Imaging (MRI) ทำให้แพทย์สามารถรับภาพโครงสร้างของสมองที่ดีมาก เทคนิคใหม่ที่เรียกว่า MRI ที่ใช้งานได้สามารถไปได้ไกลขึ้นโดยการวัดการทำงานของสมองทางอ้อมเช่นกัน แม้ว่าเวลาส่วนใหญ่จะใช้เทคนิคนี้ในการศึกษาวิจัยเท่านั้น แต่ก็พบได้บ่อยในสภาพแวดล้อมทางคลินิกคุณอาจเจอภาพที่สร้างขึ้นโดยใช้ MRI ที่ใช้งานได้ในบางครั้ง พวกเขาแสดงสมองที่มีพื้นที่สีซึ่งแสดงถึงพื้นที่ของสมองที่เกี่ยวข้องกับการทำงานบางอย่างเช่นภาษาหรือการเคลื่อนไหว การศึกษาเหล่านี้ได้รับความนิยมอย่างมาก: บทความทางวิทยาศาสตร์หลายร้อยเรื่องที่ใช้เทคโนโลยีนี้ได้รับการตีพิมพ์ทุกเดือนซึ่งหลายบทความได้รับการกล่าวถึงในหนังสือพิมพ์ แต่ภาพเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไรและแท้จริงแล้วมันแสดงถึงอะไร?
MRI ทำงานอย่างไร
MRI ที่ใช้งานได้ใช้ประโยชน์จากสัญญาณพิเศษที่เรียกว่าคอนทราสต์ขึ้นอยู่กับระดับออกซิเจนในเลือด (BOLD) เลือดที่ไหลผ่านสมองจะนำพาออกซิเจนไปยังโมเลกุลที่เรียกว่าฮีโมโกลบิน โมเลกุลของฮีโมโกลบินยังมีธาตุเหล็กดังนั้นจึงมีสัญญาณแม่เหล็ก ปรากฎว่าโมเลกุลของฮีโมโกลบินมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่แตกต่างกันเมื่อพวกมันยึดติดกับออกซิเจนมากกว่าตอนที่ไม่ได้รับออกซิเจนและสามารถตรวจพบความแตกต่างเล็กน้อยนี้ได้ด้วยเครื่อง MRI
เมื่อพื้นที่ของสมองทำงานมากขึ้นในขั้นต้นจะใช้ออกซิเจนในเลือดเป็นจำนวนมาก หลังจากนั้นไม่นานสมองจะขยายหลอดเลือดในท้องถิ่นเพื่อฟื้นฟูปริมาณออกซิเจน สมองอาจทำงานนี้ได้ดีเกินไปเล็กน้อยเพื่อให้เลือดที่มีออกซิเจนเข้าไปในบริเวณนั้นมากกว่าที่ใช้ในตอนแรก เครื่อง MRI สามารถตรวจจับความแตกต่างของสัญญาณที่เป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของออกซิเจนในเลือด
ดังนั้นการศึกษา MRI เชิงฟังก์ชันจึงไม่ได้ดูที่การทำงานของเซลล์ประสาทโดยตรง แต่กำลังพิจารณาว่าระดับออกซิเจนในเลือดเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรและมีความสัมพันธ์กับกิจกรรมนี้กับการกระตุ้นเส้นประสาทอย่างไร จากการศึกษาพบว่าข้อสันนิษฐานนี้มักจะถูกต้องแม้ว่าโรคต่างๆเช่นความผิดปกติของหลอดเลือดเนื้องอกและแม้กระทั่งอายุปกติก็สามารถเปลี่ยนความสัมพันธ์ระหว่างการทำงานของระบบประสาทและการไหลเวียนของเลือดในท้องถิ่นซึ่งส่งผลให้เกิดสัญญาณ BOLD
แพทย์ใช้ MRI ตามหน้าที่อย่างไร
เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่กว่าและเนื่องจากเทคนิคอื่น ๆ สามารถตอบคำถามที่คล้ายคลึงกันซึ่ง fMRI ทำได้จึงไม่นิยมใช้ fMRI ในสถานพยาบาลหรือสถานพยาบาล อย่างไรก็ตามสามารถใช้เพื่อช่วยวางแผนการผ่าตัดสมองที่สำคัญได้ ตัวอย่างเช่นหากศัลยแพทย์ระบบประสาทต้องการเอาเนื้องอกในสมองที่อยู่ใกล้กับศูนย์ภาษาของสมองพวกเขาอาจสั่งให้มีการศึกษา fMRI เพื่อช่วยแสดงให้เห็นว่าส่วนใดของสมองที่เกี่ยวข้องกับภาษา สิ่งนี้ช่วยให้ศัลยแพทย์ระบบประสาทหลีกเลี่ยงการทำลายบริเวณเหล่านั้นขณะทำการผ่าตัด อย่างไรก็ตามการใช้ fMRI ที่พบบ่อยที่สุดคือการวิจัยทางการแพทย์
ประเภทของการวิจัยที่ทำโดยใช้ fMRI
มีสองวิธีหลักในการใช้ fMRI เพื่อแสดงภาพการทำงานของสมอง วิธีการหนึ่งมุ่งเน้นไปที่การค้นหาพื้นที่เฉพาะของสมองที่ตอบสนองต่องานหรือสิ่งกระตุ้นบางอย่าง ตัวอย่างเช่นบุคคลในเครื่องสแกน MRI อาจเห็นกระดานหมากรุกกะพริบในบางจุดและบางครั้งก็เป็นหน้าจอว่างเปล่า พวกเขาอาจถูกขอให้กดปุ่มทุกครั้งที่เห็นกระดานหมากรุกกะพริบ จากนั้นสัญญาณระหว่างงานจะถูกเปรียบเทียบกับสัญญาณเมื่องานยังไม่เสร็จและผลลัพธ์จะเป็นภาพของส่วนต่างๆของสมองที่เกี่ยวข้องกับการเห็นกระดานหมากรุกที่กะพริบแล้วกดปุ่ม
วิธีอื่นที่สามารถใช้ fMRI คือการประเมินโครงข่ายประสาทเทียม สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการหาว่าส่วนใดของสมองที่พูดคุยกัน หากส่วนหนึ่งของสมองมักจะสว่างขึ้นในเวลาเดียวกันกับอีกส่วนหนึ่งของสมองทั้งสองส่วนนี้อาจเชื่อมต่อกัน อาจไม่จำเป็นต้องมีงานใด ๆ เพื่อทำการศึกษาประเภทนี้ ด้วยเหตุนี้การศึกษาเหล่านี้บางครั้งจึงเรียกว่าการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ทำงานอยู่นิ่ง
ข้อมูลที่มาจากการศึกษา MRI เชิงฟังก์ชันมีความซับซ้อนมากและต้องใช้การวิเคราะห์ทางสถิติจำนวนมากเพื่อให้มีความหมาย สิ่งนี้ทำให้คนจำนวนมากไม่ไว้วางใจในผลการศึกษา MRI เชิงฟังก์ชันเนื่องจากดูเหมือนว่ามีโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์ได้มากมาย อย่างไรก็ตามในขณะที่ทั้งนักวิจัยและผู้ตรวจสอบมีความคุ้นเคยกับเทคโนโลยีใหม่มากขึ้นผลลัพธ์จึงกลายเป็นที่น่าเชื่อถือและไว้วางใจมากขึ้น
อนาคตคืออะไร
การศึกษา MRI เกี่ยวกับการทำงานได้แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่แตกต่างกันมากมายเกี่ยวกับสมองนอกเหนือจากการยืนยันสิ่งที่เรารู้แล้วเกี่ยวกับเส้นทางประสาทและการแปล แม้ว่าจะเป็นการยากที่จะบอกว่า fMRI จะถูกใช้โดยทั่วไปในสถานที่ทางคลินิกหรือไม่ แต่ความนิยมและประสิทธิผลในฐานะเครื่องมือวิจัยเพียงอย่างเดียวทำให้ทั้งแพทย์และคนทั่วไปมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเครื่องมือนี้