Comprensione del Neuroimaging funzionale
La risonanza magnetica (MRI) ha dato ai medici la capacità di ottenere immagini molto buone delle strutture del cervello. Una nuova tecnica nota come risonanza magnetica funzionale può andare anche oltre misurando indirettamente anche l'attività cerebrale. Mentre la maggior parte delle volte la tecnica viene utilizzata solo negli studi di ricerca, sta diventando più comune nel contesto clinico.
Probabilmente hai già trovato immagini create usando la risonanza magnetica funzionale a un certo punto.
Mostrano un cervello con aree colorate che raffigurano aree del cervello associate ad alcune funzioni come linguaggio o movimento. Questi studi sono molto popolari: centinaia di articoli scientifici che utilizzano questa tecnologia vengono pubblicati ogni mese, molti dei quali sono menzionati anche nella stampa laica. Ma come sono fatte queste immagini e cosa rappresentano in realtà?
Come funziona la risonanza magnetica funzionale
La risonanza magnetica funzionale utilizza un segnale speciale chiamato contrasto del livello di ossigeno nel sangue (BOLD). Il sangue che scorre attraverso il cervello trasporta ossigeno su molecole chiamate emoglobina . Le molecole di emoglobina trasportano anche ferro e quindi hanno un segnale magnetico. Risulta che le molecole di emoglobina hanno proprietà magnetiche diverse quando sono attaccate all'ossigeno rispetto a quando non trasportano ossigeno, e questa piccola differenza può essere rilevata con una macchina per risonanza magnetica.
Quando un'area del cervello è più attiva, inizialmente consuma molto ossigeno nel sangue.
Poco dopo, il cervello dilata i vasi sanguigni locali per ripristinare l'apporto di ossigeno. Il cervello potrebbe anche fare questo lavoro un po 'troppo bene in modo che più sangue ossigenato entri nell'area rispetto a quello che era inizialmente usato. La macchina per la risonanza magnetica può rilevare la differenza nel segnale che risulta da questo aumento di ossigeno nel sangue.
Quindi gli studi RM funzionali non stanno guardando direttamente all'attività neuronale, ma stanno osservando come i livelli di ossigeno nel sangue cambiano e correlano questa attività con i nervi. Gli studi hanno dimostrato che questa ipotesi è generalmente corretta, sebbene malattie come malformazioni vascolari, tumori e persino l'invecchiamento normale possano modificare la relazione tra l'attività neurale e il flusso sanguigno locale che si traduce in segnale BOLD.
Come possono i medici utilizzare la risonanza magnetica funzionale?
Poiché si tratta di una tecnologia relativamente nuova e poiché altre tecniche possono rispondere a domande simili a quelle della risonanza magnetica funzionale, la fMRI non viene comunemente utilizzata in ambito clinico o ospedaliero. Tuttavia, può essere utilizzato per aiutare a pianificare importanti interventi chirurgici al cervello. Ad esempio, se un neurochirurgo vuole rimuovere un tumore cerebrale che si trova vicino ai centri del linguaggio del cervello, può ordinare uno studio fMRI per aiutare a mostrare esattamente quali aree del cervello sono coinvolte con il linguaggio. Questo aiuta il neurochirurgo a evitare di danneggiare quelle regioni durante l'intervento chirurgico. Tuttavia, l'uso più comune di fMRI è nella ricerca medica.
Quali tipi di ricerca viene eseguita utilizzando l'fMRI?
Ci sono due modi principali di usare la fMRI per visualizzare la funzione cerebrale. Un metodo si concentra sulla ricerca di specifiche aree del cervello che rispondono ad alcuni compiti o stimoli.
Ad esempio, la persona nello scanner MRI potrebbe mostrare una scacchiera lampeggiante in alcuni punti e altre volte una schermata vuota. Potrebbero essere invitati a premere un pulsante ogni volta che vedono la scacchiera lampeggiante. Il segnale durante l'attività verrà quindi confrontato con il segnale quando l'attività non viene eseguita, e il risultato sarà una sorta di immagine di quali regioni del cervello sono state coinvolte nel vedere una scacchiera lampeggiante e quindi premere un pulsante.
L'altro modo in cui l'fMRI può essere utilizzato è quello di valutare le reti neurali. Ciò implica capire quali aree del cervello si parlano tra loro. Se una zona del cervello di solito si illumina contemporaneamente ad un'altra, queste due aree del cervello possono essere collegate.
Nessun compito può essere nemmeno necessario per fare questo tipo di studio. Per questo motivo, questi studi sono talvolta denominati imaging a risonanza magnetica funzionale a riposo.
Le informazioni che provengono dagli studi di risonanza magnetica funzionale sono molto complicate e richiedono un sacco di analisi statistiche per essere significative. Questo inizialmente ha portato molte persone a diffidare dei risultati degli studi di risonanza magnetica funzionale, poiché sembrava ci fossero molte possibilità di errore nell'analisi. Tuttavia, poiché sia i ricercatori che i revisori hanno acquisito maggiore familiarità con la nuova tecnologia, i risultati stanno diventando più affidabili e affidabili.
Cosa riserva il futuro alla risonanza magnetica funzionale?
Gli studi di risonanza magnetica funzionale hanno già mostrato molte cose diverse sul cervello, oltre a confermare ciò che già sapevamo sui percorsi neurali e sulla localizzazione. Mentre è difficile dire se l'fMRI sarà mai comunemente usato in un contesto clinico, la sua popolarità ed efficacia come strumento di ricerca da solo rendono importante sia per i medici che per i laici avere una conoscenza di base di come funziona questo strumento.
fonti:
Pressman P, Gitelman D. RM funzionale: un primer per i residenti di neurologia. Neurologia 2012, 06 marzo, 78 (10) e68-e71
Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. RM funzionale: Principi di base e applicazioni cliniche: Oxford Univrsity Press, USA, 2006.