Мрт мовних зон. Магнітно-резонансна та комп'ютерна томографія. Магнітно-резонансна томографія проводиться для всіх органів та тканин

З червня 2009 року у Центрі променевої діагностики ЛРЦ працює група функціональної МРТ (ФМРТ) головного мозку. Фахівці групи проводять як наукові дослідження, так і прийом пацієнтів. Групою розроблено цілу низку проб для пацієнтів, які мають пройти нейрохірургічну операцію або програму реабілітації. Проби дозволяють картувати моторні, мовні, перцептивні та керуючі функції.

Результати, отримані в рамках фундаментальних та прикладних досліджень, які проводяться групою функціональної МРТ головного мозку, доповідалися на:

Московському семінарі з когнітивної науки (Москва, 2011, 2014);
щорічному з'їзді Радіологічної спільноти Північної Америки (RSNA, Чикаго, 2011, 2014);
Європейської радіологічної конференції (ECR, Відень, 2012, 2013, 2014, 2015);
конференції "Когнітивна наука в Москві: нові дослідження" (Москва, 2011, 2013);
II конференції з функціонального нейроіміджингу (Москва, 2012);
Конгресі Російської Асоціації Радіологів (Москва, 2014);
ESLP Conference in Rotterdam (Netherlands, 2014);
2nd International Workshop "Neuro-cognitive mechanisms of conscious and unconscious visual perception" (Delmenhorst, 2014);
Конференції користувачів магнітно-резонансних томографів компанії SIEMENS «MAGNETOM Club» (2012);
V та VI Міжнародній конференції з когнітивної науки (Калінінград, 2012, 2014);
V, VI та VIII Всеросійському національному конгресі променевих діагностів та терапевтів «Радіологія-2011, 2012, 2014» (Москва, 2011, 2012, 2014);
«Національний з'їзд радіологів» (Москва, 2012);
6th Annual Fulbright Conference (Moscow, 2013);
Московському міжнародному конгресі, присвяченому 110-річчю від дня народження Олександра Романовича Лурія» (2012 рік);
Європейської конференції з зорового сприйняття (Alghero, Sardinia, Italy, 2012);
Щорічну зустріч Товариства наук про зір (VSS-2012);
XIV Міжнародних читання пам'яті Л.С. Виготського;
Науковій конференції з афазіології (SoA – 2014);
Конференції «Сучасні проблеми нейропсихології та психофізіології», присвячена 85-річчю від дня народження Євгенії Давидівни Хомської;
«Велика ілюзія свідомості – 4: феномени, експерименти, моделі» (Санкт-Петербург, 2014);
серії тематичних семінарів «ФМРТ-дослідження мови: від дизайну експерименту до аналізу даних» (Москва, 2013);
«Вступ до BOLD-фМРТ та DTI» (Москва, 2013);
«Функціональна МРТ головного мозку: наука та практика» (Москва, 2014).

22 квітня 2014 року у ФДБУ «ЛРЦ» МОЗ було проведено одноденний семінар «Функціональна МРТ головного мозку: наука та практика». курси лекцій та практичних занять, присвячених фМРТ головного мозку:

Печенкова О.В. Спецпрактикум у рамках курсу «Теоретичні та методологічні проблеми когнітивної науки» у програмі магістратури РДГУ «Психологія пізнання та когнітивні науки» (2009-2012)
Печенкова О.В, Румшиська О.Д. Сучасні можливості методів променевої діагностики Елективний курс для студентів ФФМ МДУ на базі Центру променевої діагностики (ЦЛД) ФДБУ "Лікувально-реабілітаційний центр" МОЗ РФ http://www.fbm.msu.ru/stud/lechdelo/el/2013_autumn/xray. php
Власова Р.М. Курс «Нейропсихологічні аспекти методів нейровізуалізації» на кафедрі нейро- та патопсихології МДУ імені М.В. Ломоносова (2014)
Печенкова Є.В., Власова Р.М. «Функціональна МРТ у дослідній та клінічній роботі психолога» - курси, організовані «Всеросійською спільнотою молодих психологів» (2012, 2013)
Печенкова О.В. Науково-популярна лекція у «Гіперіоні»: «Функціональна магнітно-резонансна томографія, або робота мозку в картинках» (Москва, 2013)

Окремі лекції у рамках навчальних семінарів та наукових шкіл:

на семінарі «ФМРТ-дослідження мови: від дизайну експерименту до аналізу даних», організованому Центром патології мови та нейрореабілітації та Вищою школою економіки (26-29 березня 2013 року);
на семінарі «Вступ до BOLD-фМРТ та DTI», організованому НДІ невідкладної дитячої хірургії та травматології за підтримки компанії Neurobotics (29 жовтня 2013 року);
на Літній нейролінгвістичній школі (1-5 вересня 2014 року);
на Літній школа з когнітивної психології пам'яті Карла Дункера (1 вересня 2014 року);
на школі “Active and passive methods of the brain mapping”, організованій Національною Мережею Аспірантур з Біотехнологій у Нейронауках (BioN), 1-4 листопада 2014 року;
на літній школі «Російського Репортера» 2014 року, майстерня «Мова-Мозок»;
на Всеросійській Зимовій Психологічній Школі РДГУ (Москва, 2011).

> Функціональна МРТ (магнітно-резонансна томографія)

Ця інформація не може використовуватися при самолікуванні!
Обов'язково потрібна консультація з фахівцем!

Що виявляє функціональна МРТ?

Функціональна МРТ - це один з різновидів магнітно-резонансної томографії, що спеціалізується на фіксації змін у роботі головного мозку залежно від його активності.

При активізації роботи певних відділів мозку насичення тканин киснем і швидкість струму крові в них посилюються, і, відповідно, зростає інтенсивність сигналу, що уловлюється томографом. Внаслідок фіксації цих змін вдається отримати зображення, які потім накладаються на знімки, отримані в результаті звичайної МРТ. Поєднання тривимірної комп'ютерної графіки та даного методу дають можливість скласти розгорнуту на площині функціональну карту практично всієї кори головного мозку.

Функціональна МРТ дає можливість оцінити та порівняти активність певної зони головного мозку в період спокою з активністю, спричиненою впливом окремих факторів, наприклад, розумової діяльності чи рухової активності.

За допомогою цього виду діагностики можна визначити індивідуально для кожного пацієнта розташування мозкових центрів - мовних, рухових, сенсорних та інших. Хірурги на підставі результатів дослідження можуть скласти план майбутньої операції на мозку, максимально запобігши різним ускладненням, наприклад, ушкодженню розмовного та рухового центрів. Радіологи мають можливість точно розрахувати дозу опромінення під час лікування ракових новоутворень.

Показання до проведення функціональної МРТ

Показаннями до проведення функціональної МРТ є пухлини головного мозку, особливо якщо останні розташовуються поблизу функціонально значущих областей кори мозку. Цей метод також допомагає виявити вогнища епілепсії. У нейропсихології його застосовують для вивчення порушень пам'яті, уваги, мови та інших змін когнітивних функцій.

За допомогою цього виду МРТ можна виявити деякі захворювання на ранніх стадіях, наприклад, визначити ділянки ішемії (недостатнє надходження кисню) і запобігти тим самим інсульту. Також вона дозволяє виявити перші ознаки хвороб Паркінсона та Альцгеймера.

Направляють на цю процедуру найчастіше неврологи, нейрохірурги, психіатри, онкологи.

Де пройти функціональну МРТ?

Для проходження функціональної МРТ недостатньо знайти медичний центр, оснащений магнітно-резонансним томографом. Діагностичний апарат повинен бути високочутливим, тобто мати необхідні для даного обстеження технічні характеристики (потужність магнітного поля, постійна та тимчасова роздільна здатність).

Для розшифрування отриманих результатів фахівець повинен мати знання як структурної, так і функціональної організації мозку.

Підготовка, протипоказання та методика проведення функціональної МРТ

Перед проведенням діагностики необхідно зняти з тіла та одягу всі металеві предмети. Якщо є якісь імплантати або протези, що не знімаються, питання про можливість проведення процедури вирішується спеціалістом-радіологом в індивідуальному порядку. Не рекомендується проведення МРТ під час вагітності.

Пацієнт міститься всередину тунелю томографа в положенні лежачи. Він повинен виконувати всі рекомендації променевого діагноста. На відміну від звичайної МРТ, коли від пацієнта потрібно просто нерухомо лежати під час обстеження, при функціональній МРТ його просять виконувати будь-які завдання. Передаються команди зазвичай через переговорний пристрій.

Розшифровка результатів, як правило, проводиться спільно фахівцем-радіологом та нейрохірургом або неврологом.

Перспективи застосування функціональної МРТ

На підставі проведених досліджень вчені вважають, що функціональну МРТ можна буде використовувати у майбутньому навіть для читання думок та візуалізації снів. Теоретично з її допомогою можна створити умови для спілкування із паралізованими людьми. Ця методика має безмежні перспективи в медицині, психології та багатьох інших областях.

Функціональна магнітно-резонансна томографія, або Ф-я МРТ, є методом вивчення мозкової діяльності. Він працює шляхом виявлення змін у оксигенації крові та її потоці, Що виникають у відповідь на нервову діяльність – це коли області мозку більш активно споживають більше кисню і чим активніша та чи інша область мозку, тим більше вона вимагає припливу крові. Функціональна МРТможе бути використана для отримання активної карти мозку, що показує, яка частина мозку бере участь у тих чи інших психічних процесах.

Розвиток функціональної МРТу 1990-х, зазвичай приписують Сейджі та Кен Огава Квонгу, вони є останнім у довгій черзі нововведень, у тому числі в області позитронно-емісійної томографії (ПЕТ)і інфрачервоної спектроскопії (НДРС), які використовують кровотоку та кисневого обміну, щоб захопити мозкову діяльність. Як методика візуалізації головного мозку, функціональна МРТ має кілька значних переваг:

1. Це неінвазивний метод і не спричиняє випромінювання, що робить його безпечним для суб'єкта.
2. Він має відмінний просторовий та тимчасовий дозвіл.
3. Його легко використовувати для досліджень.

Винятковість функціональної МРТзробила його популярним інструментом до роботи із зображеннями нормальної функції мозку — особливо психологів. За останнє десятиліття метод функціональної МРТ надав новий погляд на дослідження того, як формуються спогади, мова, біль, навчання та емоції, цей список можна продовжити. Функціональна МРТ також застосовується у клінічній практиціта у комерційних умовах.

Як функціональна МРТ працює?

У трубці циліндричної томографа знаходиться дуже потужний електромагніт. Типове сканування має напруженість поля 3 тесла (Т), це близько 50 000 разів більше, ніж магнітне поле Землі. Магнітне поле сканера впливає ядра атомів. Зазвичай атомні ядра орієнтовані випадковим чином, але під впливом магнітного поля ядра стають поєднаними із напрямком поля. Чим сильніше поле, тим більший рівень узгодженості. При наведенні в тому ж напрямку, крихітні магнітні сигнали від окремих ядер складаються когерентно, в результаті чого сигнал стає досить великим, щоб його виміряти . У МРТ саме магнітний сигнал від ядер воднюу водному середовищі (H2O) може його виявити.

Механізмом дії МРТ є те, Що сигнал від ядер водню змінюється в силу в залежності від його оточення. Це забезпечує можливість розглянути сіру речовину, білу речовину та спинномозкову рідину у вигляді структурних зображень мозку.

Кисень надходить у нейрони за допомогою гемоглобіну з капілярної мережі. Коли активність нейронів збільшується, виникає підвищений попит на кисень і це проявляється у вигляді місцевої реакції як збільшення припливу крові до області, де відбувається підвищена нервова діяльність.

Гемоглобін змінює магнітне поле коли він насичений киснем, і коли ні. Ця різниця в магнітних властивостях призводить до невеликих змін сигналу МРТ залежно від ступеня оксигенації. Оскільки оксигенація крові змінюється в залежності від рівня нейронної активності, ці відмінності можуть бути використані для фіксації діяльності мозку. Ця форма МРТ відома як оксигенація крові залежно від рівня насичення киснем.

МРТ BOLD (виразний) Ефект

Ще один момент: це напрямок зміни оксигенації з підвищеною активністю. Можна було б очікувати, що оксигенація крові зменшується з її активацією магнітним полем, але реальність набагато складніша. Існує миттєве зниження рівня оксигенації крові відразу після того, як нейронна активність зростає, вона відома як «початковий провал» у гемодинамічній відповіді. За цією фазою слідує період, коли збільшує приплив крові, не тільки до місця, де потреба в кисні задовольняється, але і до навколишніх тканин. Це означає, що оксигенація крові насправді збільшує подальшу нейронну активацію.

Як виглядає МРТ сканування?

МРТ сканування

Зображення, показане тут, є результатом простий функціональної МРТ. У той час, як людина лежить у томографі, за ним спостерігає екран, який чергується візуальними показами і стає темним кожні 30 секунд. Тим часом томограф відстежує сигнал по всьому мозку. Візуалізуються області мозку, які реагують на стимули, коли сигнал йде вгору і вниз, і вони ніби включається і вимикається, хоча стають трохи розмитими через затримки у відповіді кровотоку.

Дослідники дивляться на активність при скануванні у вигляді вокселів - або об'ємних пікселів, найменш помітної коробчастої частини тривимірного зображення. Активність у вокселях визначається, як близький хід сигнал від цього вокселя відповідає очікуваному часу.

МРТ зображення голови людини Магнітно-резонансна томографія (МРТ, MRT, MRI) томографічний метод дослідження внутрішніх органів і тканин з використанням фізичного явища ядерного магнітного резонансу … Вікіпедія

- (ін. грец. τομή перетин) метод неруйнівного пошарового дослідження внутрішньої структури об'єкта за допомогою його багаторазового просвічування в різних напрямках, що перетинаються. Зміст 1 Термінологічні питання … Вікіпедія

- … Вікіпедія

Наука, що вивчає зв'язок активності головного мозку та інших сторін нервової системи з пізнавальними процесами та поведінкою. Особливу увагу приділяє когнітивна нейробіологія вивченню нейронної основи розумових процесів. Когнітивна… … Вікіпедія

фМРТ- функціональна магнітно-резонансна томографія фМРТ ФМРТ функціональна магнітно-резонансна томографія … Словник скорочень та абревіатур

1. Півкуля великого мозку (Кінцевий мозок) 2. Таламус (… Вікіпедія

Електроенцефалограф медичний електровимірювальний прилад, за допомогою якого вимірюють і реєструють різницю потенціалів між точками головного мозку, що знаходяться в глибині або на поверхні. Освіта та коливання ... Вікіпедія

Ця стаття має бути повністю переписана. На сторінці обговорення можуть бути … Вікіпедія

ФМРТ функціональна магнітно-резонансна томографія. Метод ФМРТ базується на можливості використання магнітного резонансу не лише для вивчення анатомічної структури головного мозку, але й для оцінки кровообігу, зміна якого… Вікіпедія

Дає досліднику дуже багато інформації про анатомічну будову органу, тканини або іншого об'єкта, що потрапляє у поле видимості. Однак, щоб склалася цілісна картина процесів, що відбуваються, не вистачає даних про функціональну активність. І для цього існує BOLD-функціональна магнітно-резонансна томографія (BOLD - blood oxygenation level dependent contrast, або контрастність, яка залежить від ступеня насичення крові киснем).

BOLD фМРТ - це один із найбільш застосовних та широко відомих способів визначати мозкову активність. Активація призводить до посилення місцевого кровотоку зі зміною відносної концентрації оксигенованого (збагаченого киснем) та дезоксигенованого (бідного киснем) гемоглобіну в місцевому кровотоку.

Рис.1.Схема реакції мозкового кровотоку в відповідь на збудження нейронів.

Дезоксигенована кров є парамагнетиком (речовиною, здатною намагнічуватись) і веде до падіння рівня сигналу МРТ. Якщо в області мозку більше оксигенованої крові – рівень МРТ-сигналу збільшується. Таким чином, кисень у крові виконує роль ендогенної контрастної речовини.

Рис.2.Об `єм мозкового кровопостачання (а) і BOLD-відповідь фМРТ (b) при активації первинної моторний корилюдини. Сигнал проходить в 4 стадії. 1 стадія – внаслідок активації нейронів підвищується споживаннякисню, збільшується кількість дезоксигенованої крові, BOLD— сигнал трохи зменшується (на графікуне показано, зменшення незначне). Судини розширюються, внаслідок чого кілька зменшуєтьсякровопостачання мозковий тканини. Стадія 2 – тривалий збільшення сигналу. Потенціал дії нейронівзакінчується, але потік оксигенованої крові збільшується інерційно, можливо внаслідок впливубіохімічних маркерів гіпоксії. Стадія 3 – тривалий зниження сигналу внаслідок нормалізаціїкровопостачання. 4 стадія – постстимульний спад – викликаний повільним відновленням початковогокровопостачання.

Для активації роботи нейронів у певних областях кори є спеціальні активуючі завдання. Дизайн завдань, як правило, буває двох видів: «block» та «event-related». Кожен вид передбачає наявність двох фаз, що чергуються - активного стану і спокою. У клінічній фМРТ найчастіше використовуються завдання виду «block». Виконуючи такі вправи, випробуваний чергує звані ON- (активний стан) і OFF- (стан спокою) періоди однакової чи нерівної тривалості. Наприклад, при визначенні області кори, що відповідає за рухи рук, завдання складаються з рухів, що чергуються, пальцями і періодів бездіяльності, тривалістю в середньому близько 20 секунд. Дії повторюють кілька разів збільшення точності результату фМРТ. У разі завдання «event-related» випробуваний виконує одну коротку дію (наприклад, ковтання або стиснення кулака), за яким слідує період спокою, при цьому дії, на відміну від блокового дизайну, чергуються нерівномірно та непослідовно.

На практиці BOLD фМРТ використовується під час передопераційного планування резекції (видалення) пухлин, діагностики судинних мальформацій, при операціях при тяжких формах епілепсії та інших уражень головного мозку. У ході операції на головному мозку важливо максимально точно видалити ділянку ураження, в той же час уникаючи зайвого ушкодження сусідніх функціонально важливих ділянок головного мозку.

Рис.3.

а – тривимірне МРТ— зображення головного мозку. Стрілкою вказано розташування моторний кори впрецентральної звивині.

b – мапа фМРТ—активності мозку в прецентральної звивині при русі рукою.

Метод дуже ефективний щодо дегенеративних захворювань, наприклад, хвороб Альцгеймера і Паркінсона, особливо у ранніх стадіях. Він не передбачає використання іонізуючого випромінювання та рентгеноконтрастних речовин, до того ж він неінвазивний. Тому його можна вважати досить безпечним для пацієнтів, які потребують тривалих та регулярних фМРТ-обстежень. ФМРТ можна застосовувати для дослідження механізмів формування епілептичних нападів і дозволяє уникнути видалення функціональної кори у хворих з важковиліковною епілепсією лобової частки. Спостереження за відновленням мозку після інсультів, вивчення впливу лікарських засобів або іншої терапії, спостереження та контроль лікування психіатричних захворювань – це не повний перелік можливого застосування фМРТ. Крім цього, існує ще фМРТ спокою, в якій складна обробка даних дозволяє побачити мережі мозку, що функціонують у стані спокою.

Джерела:

Як добре, щоб підтвердити neural origins fMRI BOLD signal? Owen J.Arthur, Simon Boniface. TRENDS in Neurosciences Vol.25 No.1 January 2002
Психологія функціонального magnetic resonance imaging (fMRI) R. B. Buxton. Rep. Прог. Phys. 76 (2013)
Застосування функціональної магнітно-резонансної томографії у клініці. Науковий огляд. Бєляєв А., Пек Кюнг К., Бреннан Н., Холодний А. Російський електронний журнал з радіології. Том 4 №1 2014р.
Мозок, пізнання, розум: введення в когнітивні нейронауки. Частина 2 . Б. Баарс, Н. Гейдж. М: Біном. 2014р. З. 353-360.

Текст: Дарія Прокудіна