機能的磁気共鳴イメージングの説明

磁気共鳴画像法（MRI）は、脳の構造の非常に良い画像を得る能力を医者に与えました。機能的MRIとして知られるより新しい技術は、同様に間接的に脳活動を測定することによってさらに遠くに行くことができます。ほとんどの場合、この手法は研究研究でのみ使用されますが、臨床現場ではより一般的になりつつあります。

あなたはおそらくある時点で機能的MRIを用いて作成された画像に出くわすでしょう。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付きの領域で脳を見せています。これらの研究は非常に人気があります。この技術を使った何百もの科学論文が毎月発表されており、その多くは一般の新聞にも掲載されています。しかし、これらの画像はどのように作られていますか、そしてそれらは実際に何を表していますか？

機能的MRIのしくみ

機能的MRIは、血中酸素濃度依存（BOLD）コントラストと呼ばれる特別な信号を利用します。脳を流れる血はヘモグロビンと呼ばれる分子に酸素を運びます。ヘモグロビン分子もまた鉄を担持しており、したがって磁気信号を有する。ヘモグロビン分子は、酸素に結合している場合と、酸素を運んでいない場合とで磁気特性が異なることがわかりました。このわずかな違いは、MRI装置で検出できます。

脳のある領域がより活発になると、最初は血液中の酸素を大量に使い果たします。その直後、脳は酸素供給を回復するために局所血管を拡張します。頭脳はこの仕事をややうまく行かないかもしれないので、最初に使われたものより多くの酸素化された血液がその領域に入る。 ＭＲＩ装置は、この血中酸素の増加から生じる信号の違いを検出することができる。

したがって、機能的MRI研究は実際には神経活動を直接見ているのではなく、血中酸素レベルがどのように変化するかを見ており、この活動を神経発火と相関させています。血管奇形、腫瘍、さらには通常の老化のような病気は神経活動とBOLDシグナルをもたらす局所的な血流との関係を変えることができますが、研究は通常この仮定が正しいことを示しました。

医師はどのように機能的MRIを使用することができますか？

それは比較的新しい技術であり、他の技術がfMRIがすることができる同様の質問に答えることができるので、fMRIは臨床または病院環境では一般的に使用されていません。しかし、それは重要な脳外科手術を計画するのを助けるのに使用することができます。例えば、脳神経外科医が脳の言語中心に近い位置にある脳腫瘍を切除したい場合、彼らは脳のどの領域が言語に関与しているのかを正確に示すのを助けるためにfMRI研究を命じるかもしれません。これは脳神経外科医が手術を行いながらこれらの領域を傷つけないようにするのに役立ちます。しかし、fMRIの最も一般的な用途は医学研究です。

fMRIを使って行われる研究の種類は何ですか？

fMRIを使用して脳機能を視覚化するには、主に2つの方法があります。 １つの方法は、何らかの課題または刺激に反応する脳の特定の領域を見つけることに焦点を合わせている。例えば、ＭＲＩスキャナの人は、いくつかの点で点滅するチェッカーボードを見せられ、他の場合には空白の画面を見せられるかもしれない。彼らは点滅しているチェッカーボードを見るたびにボタンを押すように頼まれるかもしれません。タスク中の信号はタスクが実行されていないときの信号と比較され、その結果はどのような脳の領域が点滅するチェッカーボードを見てボタンを押すのに関わっているかの一種の絵になります。

fMRIを使用できる他の方法は、ニューラルネットワークを評価することです。これには、脳のどの部分が互いに話し合っているのかを把握することが含まれます。通常、脳のある領域が別の領域と同時に点灯する場合は、これら2つの領域がつながっている可能性があります。この種の研究をするために何の作業も必要ないかもしれません。このため、これらの研究は静止状態機能的磁気共鳴画像法と呼ばれることがあります。

機能的MRI研究から得られる情報は非常に複雑であり、有意義であるためには多くの統計解析が必要です。分析の誤りの可能性がたくさんあるように思われたので、これは当初多くの人々が機能的MRI研究の結果に不信を抱くようにしました。しかし、研究者と査読者の両方が新技術に精通するにつれて、結果はより信頼され信頼されるものになりつつあります。

機能的MRIに将来はどうなるか

機能的MRI研究は、神経経路と局在化について我々がすでに知っていることを確認することに加えて、脳について多くの異なることをすでに示しています。 fMRIが臨床現場で一般的に使用されるようになるかどうかを言うことは困難ですが、研究ツールとしての人気と有効性だけで、医師と一般人の両方にとってこのツールの機能の基本的な理解が重要になります。