Neuroimagistica funcțională - Functional neuroimaging

Date funcționale de imagistică prin rezonanță magnetică

Neuroimagistica funcțională este utilizarea tehnologiei de neuroimagistică pentru a măsura un aspect al funcției creierului, adesea în vederea înțelegerii relației dintre activitatea din anumite zone ale creierului și funcțiile mentale specifice. Acesta este utilizat în principal ca un instrument de cercetare în neuroștiințe cognitive , psihologia cognitivă , neuropsihologie , si neurostiintele sociale .

Prezentare generală

Rezoluțiile principale ale tehnicii de imagistică funcțională a creierului

Metodele comune de neuroimagistică funcțională includ

PET, fMRI, fNIRS și fUS pot măsura modificările localizate ale fluxului sanguin cerebral legate de activitatea neuronală. Aceste modificări sunt denumite activări . Regiunile creierului care sunt activate atunci când un subiect îndeplinește o anumită sarcină pot juca un rol în calculele neuronale care contribuie la comportament. De exemplu, activarea pe scară largă a lobului occipital este de obicei observată în sarcini care implică stimulare vizuală (comparativ cu sarcini care nu). Această parte a creierului primește semnale de la retină și se crede că joacă un rol în percepția vizuală .

Alte metode de neuroimagistică implică înregistrarea curenților electrici sau a câmpurilor magnetice, de exemplu EEG și MEG. Diferite metode au avantaje diferite pentru cercetare; de exemplu, MEG măsoară activitatea creierului cu rezoluție temporală ridicată (până la nivelul de milisecunde), dar este limitată în ceea ce privește capacitatea sa de a localiza acea activitate. RMN face o treabă mult mai bună de localizare a activității creierului pentru rezoluția spațială, dar cu o rezoluție de timp mult mai mică, în timp ce ultrasunetele funcționale (fUS) pot ajunge la o rezoluție spațio-temporală interesantă (până la 100 micrometri, 100 milisecunde, la 15 MHz în modelele preclinice) dar este limitat și de cuplarea neurovasculară.

Recent, imagistica cu particule magnetice a fost propusă ca o nouă tehnică de imagistică sensibilă care are o rezoluție temporală suficientă pentru neuroimagistica funcțională bazată pe creșterea volumului sanguin cerebral. Primele studii preclinice au demonstrat cu succes imagistica funcțională la rozătoare.

Subiecte funcționale de neuroimagistică

Măsura utilizată într-un anumit studiu este în general legată de întrebarea specială abordată. Limitările de măsurare variază între tehnici. De exemplu, MEG și EEG înregistrează fluctuațiile magnetice sau electrice care apar atunci când o populație de neuroni este activă. Aceste metode sunt excelente pentru măsurarea cursului de timp al evenimentelor neuronale (de ordinul milisecundelor), dar, în general, slab la măsurarea locului în care se întâmplă aceste evenimente. PET și fMRI măsoară modificările compoziției sângelui în apropierea unui eveniment neuronal. Deoarece modificările de sânge măsurabile sunt lente (de ordinul secundelor), aceste metode sunt mult mai rele la măsurarea evoluției timpului evenimentelor neuronale, dar sunt în general mai bune la măsurarea locației.

„Studiile de activare” tradiționale se concentrează pe determinarea tiparelor distribuite ale activității creierului asociate cu sarcini specifice. Cu toate acestea, oamenii de știință sunt capabili să înțeleagă mai bine funcția creierului prin studierea interacțiunii unor regiuni cerebrale distincte, deoarece o mare parte a procesării neuronale este realizată de o rețea integrată de mai multe regiuni ale creierului. O zonă activă de cercetare neuroimagistică implică examinarea conectivității funcționale a regiunilor cerebrale îndepărtate spațial. Analizele de conectivitate funcțională permit caracterizarea interacțiunilor neuronale interregionale în timpul anumitor sarcini cognitive sau motorii sau doar din activitatea spontană în timpul odihnei. FMRI și PET permit crearea hărților de conectivitate funcțională a distribuțiilor spațiale distincte ale regiunilor cerebrale corelate temporal numite rețele funcționale. Mai multe studii care utilizează tehnici de neuroimagistică au stabilit, de asemenea, că zonele vizuale posterioare la persoanele nevăzătoare pot fi active în timpul îndeplinirii sarcinilor non-vizuale, cum ar fi citirea în Braille, recuperarea memoriei și localizarea auditivă, precum și alte funcții auditive.

O metodă directă de măsurare a conectivității funcționale este de a observa modul în care stimularea unei părți a creierului va afecta alte zone. Acest lucru se poate face neinvaziv la om prin combinarea stimulării magnetice transcraniene cu unul dintre instrumentele de neuroimagistică, cum ar fi PET, fMRI sau EEG. Massimini și colab. ( Science , 30 septembrie 2005) a folosit EEG pentru a înregistra modul în care activitatea se răspândește de la locul stimulat. Ei au raportat că în somnul non-REM , deși creierul răspunde energic la stimulare, conectivitatea funcțională este mult atenuată de la nivelul său în timpul stării de veghe. Astfel, în timpul somnului profund, „zonele creierului nu vorbesc între ele”.

Neuroimagistica funcțională se bazează pe date din multe domenii, altele decât neuroștiința cognitivă și neuroștiința socială , inclusiv alte științe biologice (cum ar fi neuroanatomia și neurofiziologia ), fizică și matematică , pentru a dezvolta și perfecționa în continuare tehnologia.

Critică și interpretare atentă

Studiile funcționale de neuroimagistică trebuie proiectate cu atenție și interpretate cu grijă. Analiza statistică (adesea folosind o tehnică numită cartografiere parametrică statistică ) este adesea necesară, astfel încât diferitele surse de activare din creier să poată fi distinse între ele. Acest lucru poate fi deosebit de dificil atunci când se iau în considerare procese care sunt dificil de conceptualizat sau care nu au o sarcină ușor de definit asociată cu acestea (de exemplu credința și conștiința ).

Neuroimagistica funcțională a fenomenelor interesante este adesea citată în presă. Într - un caz , un grup de cercetatori proeminent neuroimagistice functionale au simțit obligați să scrie o scrisoare către New York Times ca răspuns la un op-ed articol despre un studiu al așa-numitelor neuropolitics . Aceștia au susținut că unele dintre interpretările studiului au fost „nefondate științific”.

Centrul Hastings a emis un raport în martie 2014 intitulat „Interpretarea neuroimaginilor: o introducere în tehnologie și limitele sale”, cu articole ale neurologilor și bioeticienilor de frunte . Raportul explică pe scurt tehnologiile de neuroimagistică și mai ales critici, dar și oarecum apără starea lor actuală, importul și perspectivele.

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

  • Cabeza, R. și Kingstone, K. (eds.) (2006). Manual de Neuroimagistică Funcțională a Cunoașterii . Apăsați MIT.
  • Cacioppo, JT, Tassinary, LG și Berntson, GG (2007). Manual de psihofiziologie. Cambridge University Press.
  • Hillary, FG și DeLuca, J. (2007). Neuroimagistica funcțională în populațiile clinice .
  • Kanwisher, N. și Duncan, J. (2004). Neuroimagistica funcțională a cunoașterii vizuale .
  • Silbersweig, D. și Stern, E. (2001). Neuroimagistica funcțională și Neuropsihologie Fundamente și practică .
  • Thatcher, R, W. (1994). Neuroimagistica funcțională: fundamentele tehnice.

linkuri externe