Funkcionális agyi képalkotás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A funkcionális agyi képalkotás eljárásai az agyi funkciók valamely aspektusának mérésére szolgálnak az agyi képalkotás technológiájának segítségével, ami a meghatározott területeken tapasztalható agyi aktivitások és bizonyos mentális funkciók összefüggéseinek feltérképezését jelenti. Kutatási eszközként, valamint a klinikai diagnosztikában használatos eszköz, főként a kognitív idegtudomány, kognitív pszichológia, neuropszichológia és a szociális idegtudomány területein.

Áttekintés[szerkesztés]

A funkcionális agyi képalkotás gyakori módszerei:

A PET, az fMRI és a NIRS eljárások helyhez kötött, lokális, az idegi aktivitás által kiváltott változásokat mérik az agyi vérkeringésben. Ezeket a változásokat „aktivációknak” nevezik. Azok az agyi területek, melyek egy meghatározott feladatvégzés során aktiválódnak, a komputációs idegtudomány|idegi komputáció elméletei szerint hozzájárulnak a viselkedés vezérléséhez. Így például az okcipitális lebeny kiterjedt aktivációja tipikusan olyan feladatok esetében figyelhető meg, amelyek vizuális ingereket tartalmaznak, szemben az egyéb ingereket tartalmazó feladatokkal. Ez az terület, az agynak a vizuális feldolgozás elsődleges területeként, a retinaból továbbított jelek alapján járul hozzá a vizuális észleléshez. Az agyi képalkotás más módszerei, például az EEG vagy a MEG, az elektromos áram, vagy a mágneses mező változásait érzékeli az agyban, ugyancsak az idegi aktivitás következményeként. A különböző módszerek más és más előnyökkel rendelkeznek a kutatás szempontjából: a MEG például magas idői felbontásra képes az agyi aktivitás mérésében, ami ezredmásodperces részletességet jelent, megtartva emellett a kapott kép elfogadható téri felbontását. Az fMRI ennél is alaposabb az agyi aktivitás lokalizálása terén, ami viszonylag magas téri felbontó képességének köszönhető, ez a jó eredmény azonban a sebesség kárára megy.[1]

Az agyi képalkotó eljárások kutatási területei[szerkesztés]

A kutatások során az egyes tanulmányokban alkalmazott mérési módszereket általában az abban aktuálisan felmerülő kérdésekhez illesztik. A különböző technikák más és más korlátokkal rendelkeznek. Így például a MEG vagy az EEG olyan mágneses vagy az elektromos fluktuációt regisztrál, mely az idegek egy csoportjának aktivitásba lépésekor keletkezik. Ezek a módszerek kiválóan követik az idegi események – milliszekundumokig tagolt – idői aspektusát, viszont az EEG esetében elmondhatjuk, hogy általában hanyagul adnak számot az éppen zajló agyi események pontos helyéről. A PET és az fMRI a vér összetételének változását méri, mely az idegi aktivitás környezetében jön létre. Mivel a vér mérhető változásai lassan mennek végbe (több másodperces folyamatról van szó), ezért ezek a módszerek kevésbé megbízhatók az idegi aktivitás idői aspektusának mérésében, ellenben többnyire, a MEG-hez hasonlóan, pontosabbak a lokalizáció terén. Az aktivációval kapcsolatos korai tanulmányok főként arra irányultak, hogy meghatározzák az agyi tevékenységnek bizonyos feladatokhoz kapcsolódó, szerteágazó mintázatait. Az agyi funkcióknak, az egyes területek között az egy-egy viselkedéssel szinkronban megjelenő, aktivációs kapcsolatoknak az alaposabb megértésében a képalkotás segíti a tudósokat a különálló agyi területek közötti interakció vizsgálatával. Az idegrendszeri feldolgozás túlnyomó része ugyanis, az agy különböző területeinek integrált hálózatos együttműködésének eredménye. Az agyi képalkotó eljárásokat alkalmazó kutatások aktív területe tehát a térben egymástól távol eső agyi területek funkcionális összeköttetésével foglalkozik. A funkcionális összeköttetések elemzései lehetővé teszik a régiók közötti neurális interakciók felfedését az egyes kognitív, vagy motoros feladatok végzése, vagy akár spontán, pihenés közbeni aktivitás alatt. Az fMRI és a PET vizsgálatok által az esetenként összekapcsolódó agyi területek különálló téri eloszlásának funkcionális összeköttetéseit tartalmazó térképek nyerhetők, melyeket funkcionális hálózatoknak nevezünk.

Funkcionális agyi képalkotás segítségével tett felfedezések[szerkesztés]

Több, agyi képalkotó eljárásokat használó vizsgálat is kimutatta, hogy a vak személyek poszterior látókérgi területei is aktiválódhatnak az olyan nem vizuális feladatok végzése közben, mint a Braille olvasás, emlékezeti felidézés, hallási lokalizáció, vagy egyéb auditoros funkciók esetében.[2] Az agyban megfigyelhető funkcionális összeköttetések mérésének egy közvetlen módszereként azt figyelték meg, hogy az agy egy bizonyos részének ingerlése milyen hatással van a többi területre. Ez a vizsgálat a transzkraniális mágneses stimuláció és valamely képalkotó eljárás (PET, fMRI, vagy EEG) kombinálásának segítségével, noninvazív (beavatkozást nem igénylő) módon végezhető az emberek esetében. Massimini és munkatársai (Science, 2005. szeptember 30.) EEG-t használtak annak regisztrálására, hogy egy bizonyos stimulált területről hogyan terjed tovább az idegi aktiváció. Arról számoltak be, hogy a non-REM alvás során az agy ugyan jól észlelhetően reagál a stimulációra, a funkcionális összeköttetés azonban az éber állapothoz képest jóval alul marad. Ilyetén formán, mély alvás alatt „az agyi területek nem beszélgetnek egymással”. A funkcionális agyi képalkotó eljárások a kognitív idegtudomány, vagy a szociális idegtudomány mellett, számos egyéb területről merítenek adatokat, ide értve a biológiatudományokat, mint a neuroanatómia és a neuropszichológia), a fizika és a matematika, melyek a technológia továbbfejlesztésében és finomításában játszanak szerepet.

Kritika és gondos interpretáció[szerkesztés]

A funkcionális agyi képalkotást alkalmazó tanulmányok tervezése és eredményeinek értelmezése kényes feladat. A különböző statisztikai elemzések segítségével az aktivációs forrásokat elkülöníthetjük az inaktív területektől. Ezek során a feltételezett aktivációs hipotézishez statisztikai eljárások segítségével mérjük hozzá a ténylegesen kapott aktiváció adatait, ily módon nyerünk bizonyosságot arról, hogy a képalkotás során nyert adat a feladat hatására valóban azt az összekapcsolt agyi területet tükrözi vissza funkciójában, amit a kutatás megcélzott. A funkcionális képalkotásban különösen nagy kihívást jelent a nehezen konceptualizálható folyamatok mérése, vagy ha nehezen körülhatárolható a hozzájuk kapcsolható feladat (ilyen például a hit vagy a lelkiismeret). A kiemelkedően érdekes jelenségek kapcsán végzett funkcionális agyi képalkotás eredményeit előszeretettel idézi a sajtó is, gyakran előfordul azonban, hogy pontatlanul. Egy alkalommal egy csoport funkcionális agyi képalkotással dolgozó kutató úgy érezte, kötelessége kifejeznie nem tetszését a New York Timesban megjelent, külsős újságíró által írt cikk kapcsán, mely egy úgynevezett neuropolitikai tanulmányról szólt.[3] A kutatócsoport azzal érvelt, hogy a tanulmányban szereplő értelmezések némelyike „tudományosan megalapozatlan” volt.[4]

Lásd még[szerkesztés]

Források[szerkesztés]

  1. Poldrack, R. and Sandak, R. 2004. Introduction to This Special Issue: The Cognitive Neuroscience of Reading. Scientific Studies of Reading, 8(3), 199-202.
  2. Gougoux F, Zatorre RJ, Lassonde M, Voss P, Lepore F (2005) A Functional Neuroimaging Study of Sound Localization: Visual Cortex Activity Predicts Performance in Early-Blind Individuals. PLoS Biol 3(2): e27.
  3. Marco Iacoboni et al. (2007). "This Is Your Brain on Politics". In: The New York Times 11 November 2007.
  4. Chris Frith et al. (2007). "Politics and the Brain". In: The New York Times, 14 November 2007.

További források[szerkesztés]

  • Cabeza, R., & Kingstone, K. (eds.) (2006). Handbook of Functional Neuroimaging of Cognition. MIT Press.
  • Cacioppo, J.T., Tassinary, L.G., & Berntson, G. G. (2007). Handbook of Psychophysiology. Cambridge University Press.
  • Hillary, F.G., & DeLuca, J. (2007). Functional Neuroimaging in Clinical Populations.
  • Kanwisher, N., & Duncan, J. (2004). Functional Neuroimaging of Visual Cognition.
  • Silbersweig, D., & Stern, E. (2001). Functional Neuroimaging and Neuropsychology Fundamentals and Practice.
  • Thatcher, R, W. (1994). Functional Neuroimaging: Technical Foundations.

Külső hivatkozások[szerkesztés]