機能的な神経イメージングの理解
磁気共鳴イメージング （MRI）は、医師に脳の構造の非常に良好な画像を得る能力を与えている。 機能的MRIとして知られているより新しい技術は、脳活動を間接的に測定することによってさらに遠くに行くことができる。 ほとんどの場合、この技術は研究研究でのみ使用されていますが、臨床現場ではより一般的になっています。
ある時点で、機能的なMRIを使って作成された画像を見つけた可能性があります。
彼らは言語や動きのようないくつかの機能に関連する脳の領域を描いた色のついた領域を持つ脳を示します。 これらの研究は非常に人気があります。この技術を使用した何百もの科学論文が毎月発行されています。 しかし、これらのイメージはどのように作られ、実際には何を表していますか？
機能的MRIのしくみ
機能的MRIは、血液酸素レベル依存性（BOLD）コントラストと呼ばれる特別な信号を利用する。 脳を流れる血液は、 ヘモグロビンと呼ばれる分子に酸素を運ぶ。 ヘモグロビン分子も鉄を運び、したがって磁気信号を有する。 ヘモグロビン分子は、酸素を担持していないときと比べて、酸素に結合したときの磁気特性が異なり、この小さな差はMRI装置で検出できることが分かった。
脳の領域がよりアクティブになると、最初は血液中の酸素が多く消費されます。
その後すぐに、脳は酸素供給を回復するために局所血管を拡張する。 脳は、あまりにもうまくこの仕事をして、最初に使用されたものよりも多くの酸素化された血液がその領域に入るようにしてもよい。 MRI装置は、この血液酸素の増加に起因する信号の差を検出することができる。
したがって、機能的なMRI研究は、実際に神経活動を直接観察するのではなく、血液中の酸素レベルがどのように変化し、この活動を神経発火と相関させるかを検討しています。 研究は、血管の奇形、 腫瘍 、さらには正常な老化さえも、神経活動と局所血流との関係を変化させてBOLDシグナルを生じることがあるが、この仮定は通常正しいことを示している。
医師は機能的MRIをどのように使用できますか？
それは比較的新しい技術であり、他の技術がfMRIと同様の疑問に答えることができるため、fMRIは臨床または病院の設定では一般的に使用されません。 しかし、それは重要な脳の手術を計画するのに役立ちます。 例えば、神経外科医が脳の言語中心に近い脳腫瘍を除去したい場合、fMRI研究を命じて脳のどの領域が言語に関与しているかを正確に示すのを助けるかもしれない。 これは、 神経外科医が外科手術を行っている間にこれらの領域を損傷するのを防ぐのに役立つ。 しかし、fMRIの最も一般的な使用は医学研究である。
fMRIを使用した研究の種類
脳機能を視覚化するためにfMRIを使用する主な2つの方法があります。 1つの方法は、いくつかのタスクまたは刺激に応答する脳の特定の領域を見つけることに焦点を当てている。
例えば、MRIスキャナの人は、ある点では点滅するチェッカーボードを表示し、他の場合は空白の画面を表示することがある。 彼らは点滅しているチェッカーボードが見えるときはいつでもボタンを押すように求められるかもしれません。 タスク中の信号は、タスクが完了していないときの信号と比較され、その結果は、脳領域が点滅しているチェッカーボードを見て、次にボタンを押すことに関係していたものの一種の画像になります。
fMRIを使用するもう1つの方法は、ニューラルネットワークを評価することです。 これは、脳のどの領域が互いに話し合っているかを理解することを含む。 脳の1つの領域が通常別の領域と同時に点灯する場合、これらの2つの領域が接続されている可能性があります。
この種の研究を行うために必要な作業はありません。 この理由から、これらの研究は、静止状態の機能的磁気共鳴画像法と呼ばれることがある。
機能的MRI研究から得られる情報は非常に複雑であり、意味のある多くの統計的解析が必要である。 これは当初、多くの人々が機能的MRI研究の結果を不信に導いていました。なぜなら、分析の間違いの可能性が数多くあるように思われたからです。 しかし、研究者と査読者の両方が新しい技術に精通した結果、結果はより信頼され、信頼できるものになっています。
機能的MRIの今後の展望
機能的MRI研究では、すでに脳について多くの異なることが示されており、神経経路と局在について既に知っていたことを確認するだけでなく、 fMRIが臨床現場で一般的に使用されるかどうかは言い難いが、研究ツールとしてのその人気と有効性だけで、医師と一般人はこのツールがどのように機能するかを基本的に理解することが重要である。
ソース：
Pressman P、Gitelman D.機能的MRI：神経学的居住者のためのプライマー。 神経学2012年3月6日、78（10）e68-e71
Faro SH、Mohamed FB、Haughton V.機能的MRI：基本原則および臨床応用：オックスフォード大学Univrsity Press、USA、2006。