Fonksiyonel beyin görüntüleme - Functional neuroimaging

Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme verileri

Fonksiyonel nörogörüntüleme , genellikle belirli beyin bölgelerindeki aktivite ile belirli zihinsel fonksiyonlar arasındaki ilişkiyi anlamak amacıyla, beyin fonksiyonunun bir yönünü ölçmek için nörogörüntüleme teknolojisinin kullanılmasıdır . Öncelikle bilişsel sinirbilim , bilişsel psikoloji , nöropsikoloji ve sosyal sinirbilimde bir araştırma aracı olarak kullanılır .

genel bakış

Ana beyin fonksiyonel görüntüleme tekniği çözünürlükleri

Yaygın fonksiyonel beyin görüntüleme yöntemleri şunları içerir:

PET, fMRI, fNIRS ve fUS, nöral aktivite ile ilgili serebral kan akışındaki lokalize değişiklikleri ölçebilir. Bu değişikliklere aktivasyonlar denir . Bir özne belirli bir görevi yerine getirdiğinde aktive olan beynin bölgeleri , davranışa katkıda bulunan nöral hesaplamalarda rol oynayabilir . Örneğin, oksipital lobun yaygın aktivasyonu tipik olarak görsel uyarı içeren görevlerde görülür (olmayan görevlere kıyasla). Beynin bu kısmı retinadan sinyaller alır ve görsel algıda rol oynadığına inanılır .

Diğer beyin görüntüleme yöntemleri, örneğin EEG ve MEG gibi elektrik akımlarının veya manyetik alanların kaydedilmesini içerir. Farklı yöntemlerin araştırma için farklı avantajları vardır; örneğin, MEG beyin aktivitesini yüksek zamansal çözünürlükle (milisaniye seviyesine kadar) ölçer, ancak bu aktiviteyi lokalize etme yeteneği sınırlıdır. fMRI, uzaysal çözünürlük için beyin aktivitesini lokalize etmede çok daha iyi bir iş çıkarır , ancak çok daha düşük bir zaman çözünürlüğü ile fonksiyonel ultrason (fUS) ilginç bir uzaysal-zamansal çözünürlüğe ulaşabilir (klinik öncesi modellerde 100 mikrometre, 100 milisaniyeye kadar, 15 MHz'de) fakat aynı zamanda nörovasküler bağlantı ile de sınırlıdır.

Son zamanlarda, Manyetik parçacık görüntüleme , beyin kan hacmindeki artışa dayalı olarak, fonksiyonel nörogörüntüleme için yeterli zamansal çözünürlüğe sahip yeni bir hassas görüntüleme tekniği olarak önerilmiştir. İlk klinik öncesi denemeler, kemirgenlerde fonksiyonel görüntülemeyi başarıyla göstermiştir.

Fonksiyonel beyin görüntüleme konuları

Belirli bir çalışmada kullanılan ölçü, genellikle ele alınan belirli soruyla ilgilidir. Ölçüm sınırlamaları teknikler arasında farklılık gösterir. Örneğin, MEG ve EEG, bir nöron popülasyonu aktif olduğunda meydana gelen manyetik veya elektriksel dalgalanmaları kaydeder. Bu yöntemler, sinirsel olayların zaman sürecini ölçmek için mükemmeldir (milisaniyeler düzeyinde), ancak bu olayların nerede gerçekleştiğini ölçmekte genellikle kötüdür. PET ve fMRI, sinirsel bir olayın yakınında kanın bileşimindeki değişiklikleri ölçer. Ölçülebilir kan değişiklikleri yavaş olduğundan (saniyeler düzeyinde), bu yöntemler sinirsel olayların zaman sürecini ölçmede çok daha kötüdür, ancak genellikle konumu ölçmede daha iyidir.

Geleneksel "aktivasyon çalışmaları", belirli görevlerle ilişkili dağıtılmış beyin aktivitesi modellerini belirlemeye odaklanır. Bununla birlikte, bilim adamları, beynin çeşitli bölgelerinden oluşan entegre bir ağ tarafından büyük miktarda nöral işlem yapıldığından, farklı beyin bölgelerinin etkileşimini inceleyerek beyin işlevini daha kapsamlı bir şekilde anlayabilirler. Aktif bir nörogörüntüleme araştırması alanı, uzamsal olarak uzak beyin bölgelerinin işlevsel bağlantısını incelemeyi içerir. İşlevsel bağlantı analizleri, belirli bilişsel veya motor görevler sırasında veya yalnızca dinlenme sırasındaki spontan aktiviteden bölgeler arası nöral etkileşimlerin karakterizasyonuna izin verir. FMRI ve PET, işlevsel ağlar olarak adlandırılan geçici olarak ilişkili beyin bölgelerinin farklı uzaysal dağılımlarının işlevsel bağlantı haritalarının oluşturulmasını sağlar. Nörogörüntüleme tekniklerini kullanan birkaç çalışma, kör bireylerdeki arka görsel alanların, Braille okuma, hafıza geri çağırma ve işitsel lokalizasyon gibi görsel olmayan görevlerin yanı sıra diğer işitsel işlevler sırasında aktif olabileceğini de ortaya koymuştur.

Fonksiyonel bağlanabilirliği ölçmek için doğrudan bir yöntem, beynin bir bölümünün uyarılmasının diğer alanları nasıl etkileyeceğini gözlemlemektir. Bu, transkraniyal manyetik uyarımı PET, fMRI veya EEG gibi nörogörüntüleme araçlarından biri ile birleştirerek insanlarda noninvaziv olarak yapılabilir . Massimi ve ark. ( Science , 30 Eylül 2005) uyarılan bölgeden aktivitenin nasıl yayıldığını kaydetmek için EEG'yi kullandı. REM dışı uykuda , beynin uyarılara kuvvetli bir şekilde yanıt vermesine rağmen, uyanıklık sırasında fonksiyonel bağlantının seviyesinden çok daha zayıf olduğunu bildirdiler . Böylece derin uyku sırasında "beyin bölgeleri birbiriyle konuşmaz".

Fonksiyonel nörogörüntüleme , teknolojiyi daha da geliştirmek ve rafine etmek için diğer biyolojik bilimler ( nöroanatomi ve nörofizyoloji gibi ), fizik ve matematik dahil olmak üzere bilişsel sinirbilim ve sosyal sinirbilim dışındaki birçok alandan gelen verilerden yararlanır.

Eleştiri ve dikkatli yorumlama

Fonksiyonel beyin görüntüleme çalışmaları dikkatle tasarlanmalı ve dikkatle yorumlanmalıdır. İstatistiksel analiz (genellikle istatistiksel parametrik haritalama adı verilen bir teknik kullanılarak ) beyindeki farklı aktivasyon kaynaklarının birbirinden ayırt edilebilmesi için sıklıkla gereklidir. Bu, özellikle kavramsallaştırılması zor olan veya bunlarla ilişkili kolayca tanımlanabilen bir görevi olmayan süreçler (örneğin inanç ve bilinç ) düşünüldüğünde zorlayıcı olabilir .

İlginç fenomenlerin fonksiyonel beyin görüntülemesi basında sıklıkla alıntılanır. Bir olayda belirgin fonksiyonel beyin görüntüleme bir grup araştırmacı bir mektup yazmak zorunda hissettim New York Times bir tepki olarak serbest kürsü sözde bir çalışma hakkında makale neuropolitics . Çalışmanın bazı yorumlarının "bilimsel olarak asılsız" olduğunu savundular.

Hastings Center , Mart 2014'te önde gelen nörobilimciler ve biyoetikçilerin makalelerini içeren "Nörogörüntüleri Yorumlamak: Teknolojiye ve Sınırlarına Giriş" başlıklı bir rapor yayınladı . Rapor, nörogörüntüleme teknolojilerini kısaca açıklıyor ve çoğunlukla eleştirileri, ancak aynı zamanda mevcut durumlarını, ithalatlarını ve beklentilerini biraz da savunuyor.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Cabeza, R. ve Kingstone, K. (ed.) (2006). Bilişin Fonksiyonel Nörogörüntüleme El Kitabı . MİT Basın.
  • Cacioppo, JT, Tassinary, LG ve Berntson, GG (2007). Psikofizyoloji El Kitabı. Cambridge Üniversitesi Yayınları.
  • Hillary, FG ve DeLuca, J. (2007). Klinik Popülasyonlarda Fonksiyonel Nörogörüntüleme .
  • Kanwisher, N., & Duncan, J. (2004). Görsel Bilişin İşlevsel Nörogörüntülemesi .
  • Silbersweig, D. ve Stern, E. (2001). Fonksiyonel Nörogörüntüleme ve Nöropsikolojinin Temelleri ve Uygulaması .
  • Thatcher, R, W. (1994). Fonksiyonel Nörogörüntüleme: Teknik Temeller.

Dış bağlantılar