Imagem de ressonância magnética funcional

o imagem de ressonância magnética funcional (fMRI) é um método de imagem por ressonância magnética para a representação visual de mudanças fisiológicas no corpo. É baseado nos princípios físicos da ressonância magnética nuclear. No sentido mais restrito, o termo é usado em conexão com o exame de áreas ativadas do cérebro.

O que é a ressonância magnética funcional?

Com a ressonância magnética clássica, imagens estáticas dos órgãos e tecidos correspondentes são exibidas, enquanto a ressonância magnética mostra as mudanças na atividade do cérebro por meio de imagens tridimensionais quando certas atividades são realizadas.

Com base na tomografia por ressonância magnética (MRT), o físico Kenneth Kwong desenvolveu a tomografia por ressonância magnética funcional (fMRI) para visualizar as mudanças na atividade nas diferentes áreas do cérebro. Este método mede as mudanças no fluxo sanguíneo cerebral que estão ligadas a mudanças na atividade nas áreas correspondentes do cérebro por meio do acoplamento neurovascular.

Este método usa o ambiente químico diferente dos núcleos de hidrogênio medidos na hemoglobina de sangue pobre e rico em oxigênio. A hemoglobina oxigenada (oxihemoglobina) é diamagnética, enquanto a hemoglobina livre de oxigênio (desoxiemoglobina) tem propriedades paramagnéticas. As diferenças nas propriedades magnéticas do sangue também são conhecidas como efeito BOLD (efeito dependente do nível de oxigenação do sangue). Os processos funcionais do cérebro são registrados na forma de uma série de imagens seccionais.

Desta forma, as mudanças na atividade nas áreas cerebrais individuais podem ser examinadas por meio de tarefas específicas no assunto de teste. Este método é inicialmente usado para pesquisa básica para comparar padrões de atividade em pessoas saudáveis ​​do controle com as atividades cerebrais de pessoas com transtornos mentais. Em um sentido mais amplo, o termo tomografia por ressonância magnética funcional também inclui tomografia por ressonância magnética cinemática, que descreve a representação em movimento de vários órgãos.

Função, efeito e objetivos

A imagem por ressonância magnética funcional é um desenvolvimento adicional da imagem por ressonância magnética (MRT). Com a ressonância magnética clássica, imagens estáticas dos órgãos e tecidos correspondentes são exibidas, enquanto a ressonância magnética mostra as mudanças na atividade do cérebro por meio de imagens tridimensionais quando certas atividades são realizadas.

Com a ajuda desse procedimento não invasivo, o cérebro pode ser observado em diferentes situações. Como acontece com a ressonância magnética clássica, a base física da medição é inicialmente baseada na ressonância magnética nuclear. Ao aplicar um campo magnético estático, os spins dos prótons da hemoglobina são alinhados longitudinalmente. Um campo alternado de alta frequência aplicado transversalmente a esta direção de magnetização garante a deflexão transversal da magnetização para o campo estático até a ressonância (frequência de Lamor). Se o campo de alta frequência for desligado, leva um certo tempo para liberar energia até que a magnetização se alinhe novamente ao longo do campo estático.

Este tempo de relaxamento é medido. No fMRI, o fato de que a desoxihemoglobina e a oxihemoglobina são magnetizadas de forma diferente é explorado. Isso resulta em diferentes valores medidos para ambas as formas, que podem ser atribuídos à influência do oxigênio. No entanto, como a proporção de oxihemoglobina para desoxihemoglobina muda constantemente durante os processos fisiológicos no cérebro, gravações em série são realizadas como parte do fMRI, que registra as mudanças o tempo todo. Desta forma, as atividades das células nervosas podem ser exibidas com precisão milimétrica em uma janela de tempo de alguns segundos. A localização da atividade neural é determinada experimentalmente pela medição do sinal de ressonância magnética em dois pontos diferentes no tempo.

Primeiro, a medição ocorre no estado de repouso e, em seguida, no estado de excitação. Em seguida, a comparação das gravações é realizada em um procedimento de teste estatístico e as diferenças estatisticamente significativas são atribuídas espacialmente. Para fins experimentais, o estímulo pode ser apresentado à pessoa do teste várias vezes. Isso geralmente significa que uma tarefa é repetida muitas vezes. As diferenças da comparação dos dados da fase de estímulo com os resultados da medição da fase de repouso são calculadas e depois representadas graficamente. Com esse procedimento foi possível determinar quais áreas do cérebro estão ativas em qual atividade. Além disso, as diferenças entre certas áreas do cérebro em doenças psicológicas e cérebros saudáveis ​​podem ser determinadas.

Além da pesquisa básica, que fornece insights importantes sobre o diagnóstico de doenças psicológicas, o método também é utilizado diretamente na prática clínica. A principal área clínica de aplicação de fMRI é a localização de áreas cerebrais relevantes para a linguagem na preparação de operações em tumores cerebrais. Isso é para garantir que essa área seja amplamente poupada durante a operação. Outras áreas clínicas de aplicação da ressonância magnética funcional referem-se à avaliação de pacientes com comprometimento da consciência, como coma, estado vegetativo ou MCS (estado mínimo de consciência).

Riscos, efeitos colaterais e perigos

Apesar do grande sucesso da tomografia por ressonância magnética funcional, esse método também deve ser visto de forma crítica em termos de seu valor informativo. Foi possível estabelecer conexões essenciais entre certas atividades e a ativação das áreas cerebrais correspondentes. A importância de certas áreas do cérebro para doenças psicológicas também se tornou mais clara.

No entanto, apenas as mudanças na concentração de oxigênio da hemoglobina são medidas aqui. Como esses processos podem ser localizados em certas áreas do cérebro, presume-se que essas áreas do cérebro também sejam ativadas devido ao acoplamento neurovascular. Portanto, o cérebro não pode ser observado diretamente durante o pensamento. Deve-se observar que a mudança no fluxo sanguíneo ocorre somente após um período de latência de alguns segundos após a atividade neural. Portanto, uma atribuição direta às vezes é difícil. A vantagem do fMRI sobre outros métodos de exame neurológico não invasivo é a localização espacial muito melhor das atividades.

No entanto, a resolução temporal é muito menor. A determinação indireta das atividades neuronais por meio de medições de fluxo sanguíneo e oxigenação de hemoglobina também cria uma certa incerteza. Uma latência de mais de quatro segundos é assumida. Resta ser investigado se atividades neurais confiáveis ​​podem ser assumidas com estímulos mais curtos. No entanto, também existem limites de aplicação técnica da tomografia de ressonância magnética funcional, que se baseiam, entre outras coisas, no fato de que o efeito BOLD não é gerado apenas pelos vasos sanguíneos, mas também pelo tecido celular adjacente aos vasos.