fMRI volgt veranderingen in het zuurstofverbruik van de hersenen om activiteitsgebieden te identificeren, waardoor een gepersonaliseerde aanpak voor de behandeling van psychische aandoeningen en ontwikkelingsstoornissen mogelijk wordt. Deze technologie zorgt voor vooruitgang in het neurowetenschappelijk onderzoek en zou toepassingen kunnen hebben op verschillende gebieden, waaronder vroege diagnose en behandeling door middel van realtime monitoring, en het verbeteren van creativiteit en leren.
De functie van de hersenen is lange tijd een onderwerp van studie geweest, vanaf het moment dat mensen zich bewust werden van hun rol als centrum van beweging en denken. Vooral in de moderne tijd, nu het aantal hersengerelateerde ziekten is toegenomen, is het noodzakelijk geworden om de activiteit van de hersenen diepgaand te bestuderen, en er zijn veel analytische apparaten uitgevonden om aan deze behoefte te voldoen. We zijn bekend met CT, MRI, PET, enzovoort.
Hoewel deze apparaten ongetwijfeld grote vooruitgang hebben geboekt, zijn ze niet perfect. De hersenen bestaan uit miljarden neuronen en duizend keer meer synapsen. Het totale aantal neuronen, de neuronale eenheid, is een indicatie van hoe groot de hersenen zijn, en het feit dat het aantal synapsen groter is dan het aantal neuronen maakt het erg moeilijk om de diversiteit aan verbindingen tussen neuronen te begrijpen. Om de vraag ‘Welk deel van de hersenen is verantwoordelijk voor functie X?’ te beantwoorden, werden de bestaande instrumenten daarom beperkt door het feit dat ze eenvoudige beelden lieten zien en niet in staat waren specifieke delen te tonen. PET kan bovenstaande vragen uiteraard beantwoorden, maar het is te radioactief om meerdere keren te gebruiken.
Om deze reden werd fMRI ontwikkeld als een upgrade van MRI. De fMRI maakt gebruik van het feit dat wanneer de hersenen een bepaalde functie uitvoeren, het zuurstofverbruik in dat deel van de hersenen aanzienlijk toeneemt. Door dit te volgen, kunnen we de functionele organisatie van de hersenen bestuderen. Omdat het alleen het zuurstofverbruik volgt, is er geen risico op blootstelling aan straling, in tegenstelling tot andere beeldvormingsmodaliteiten, en wordt het daarom als een groot voordeel voor de vrijheid van experimenteren beschouwd.
Hoe identificeert fMRI een verhoogd zuurstofverbruik? Om dit te begrijpen, moeten we begrijpen hoe zuurstof in het lichaam wordt getransporteerd. In het lichaam wordt zuurstof getransporteerd door hemoglobine in de rode bloedcellen. Rode bloedcellen zijn eiwitten die bestaan uit miljarden hemoglobine, en aangezien hemoglobine maximaal vier zuurstofmoleculen bindt, is de hoeveelheid zuurstof die aan ons lichaam wordt geleverd aanzienlijk. Hemoglobine is daarom verdeeld in twee toestanden: ongebonden en gebonden aan zuurstofmoleculen, die respectievelijk deoxyhemoglobine en oxyhemoglobine worden genoemd. Zoals hierboven vermeld, neemt het aandeel oxyhemoglobine toe als er sprake is van verhoogde activiteit in de hersenen, omdat de hoeveelheid zuurstof die naar het gebied moet worden afgeleverd toeneemt. De fMRI kan in korte tijd snel veranderingen in deze verhouding van hemoglobinetoestanden in vivo vinden, waardoor onderzoekers actieve delen van de hersenen kunnen identificeren.
Laten we nu eens nadenken over waarvoor fMRI-technologie kan worden gebruikt. De hersenen zijn verdeeld in vijf delen: de grote hersenen, het cerebellum, de middenhersenen, de hersenstam en de zachte hersenen, waarvan de middenhersenen, de hersenstam en de zachte hersenen, ook wel de hersenstam genoemd, het nauwst verband houden met levensondersteuning. Deze delen van de hersenen zijn klinisch geïdentificeerd door middel van conventionele MRI's, en de gedragsaspecten van mensen worden aangestuurd door elektrische signalen van het zenuwstelsel, die zijn bevestigd door andere experimenten met elektrische signaalanalyse. De grote hersenen, het enige deel van de hersenen dat de mentale aspecten van mensen controleert, kunnen echter niet consistent worden geanalyseerd en zijn moeilijk te bestuderen vanwege de talloze mogelijkheden ervan. Dit is waar het vermogen van fMRI om “specifieke delen” van de hersenen te identificeren een sprong voorwaarts werd in het analyseren van de hersenen.
Stel dat u bijvoorbeeld een depressie wilt behandelen. Er is geen consistente oorzaak van depressie. We kunnen concluderen dat depressie wordt veroorzaakt door een probleem in een specifiek deel van het emotionele centrum van de hersenen, maar dat klopt niet. Er is geen garantie dat er één enkele regio verantwoordelijk is voor het emotioneel functioneren, en zelfs als dat wel het geval is, kunnen er plaatselijke verschillen tussen individuen bestaan. In dergelijke gevallen kan fMRI worden gebruikt om het exacte deel van de hersenen dat defect is te identificeren door het te vergelijken met een normale controlegroep. Met de huidige vooruitgang in de farmaceutische technologie is gerichte dosering nu mogelijk, waardoor antidepressiva beter kunnen worden toegediend. effectief en met een groter therapeutisch voordeel.
Door de reikwijdte van het onderzoek te verbreden, is fMRI ook toegepast op een aantal psychiatrische stoornissen die niet specifiek zijn geëtiketteerd. Naast de psychische aandoeningen waarmee we bekend zijn, waaronder ontwikkelingsstoornissen zoals ADHD, zijn er veel gevallen waarin de hersenen op een zeer geïndividualiseerde manier kunnen worden aangetast, en de oorzaak is vaak onbekend. Met fMRI zal het mogelijk zijn om deze individuele hersenproblemen te identificeren en de behandeling voor elke ziekte aan te passen. Natuurlijk geneest fMRI de ziekte zelf niet inherent, maar het heeft wel een einde gemaakt aan de verkeerde praktijk van het blindelings toedienen van medicijnen zonder de oorzaak te begrijpen, wat ertoe heeft geleid dat veel patiënten nadelige gevolgen hebben ondervonden.
Zoals u kunt zien, is fMRI-technologie een revolutionaire uitvinding geweest in de vooruitgang van de hersenwetenschap. De afgelopen jaren is fMRI nauwkeuriger geworden in het analyseren van de delen van de hersenen die worden gebruikt om specifieke taken uit te voeren, omdat het veranderingen kan identificeren die binnen microseconden plaatsvinden. Dankzij deze vooruitgang heeft de fMRI-technologie onlangs het punt bereikt waarop het gedetailleerde processen en hersensignalen kan vastleggen van welke delen van de hersenen worden gebruikt als reactie op audiovisuele stimuli bij mensen, en de teruggevonden audiovisuele herinneringen komen overeen met de originele herinneringen. een hoge graad. De implicatie van deze vooruitgang is dat fMRI in de toekomst kan worden gebruikt om de hersenen met een zeer hoge mate van betrouwbaarheid te bestuderen voor het analyseren van de menselijke psyche. In het licht hiervan zal de ontwikkeling van fMRI, die in staat is subtielere veranderingen vast te leggen met een groter analysevrijheidsbereik, steeds belangrijker worden, en de potentiële voordelen van een dergelijke ontwikkeling zijn enorm.
Technologische vooruitgang op het gebied van fMRI zal nog meer mogelijkheden openen voor neurowetenschappelijk onderzoek. Real-time monitoring van hersenactiviteit zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om vroege tekenen van bepaalde ziekten op te sporen, wat een belangrijke rol zou kunnen spelen bij vroege behandeling en preventie. Het kan ook worden gebruikt om de menselijke creativiteit, het geheugen en het leervermogen te analyseren en te verbeteren. Dit onderzoek heeft veel potentiële toepassingen in het onderwijs, de geneeskunde, psychotherapie en andere gebieden. Vooruitgang op het gebied van fMRI zal uiteindelijk een belangrijk instrument worden bij het verbeteren van de kwaliteit van het menselijk leven en het opbouwen van een betere toekomst.
