Wie FMRI funktioniert – Openlearn – Open University

Was ist FMRI?

Hintergrund

  1. Es ist nicht-invasiv und umfasst keine Strahlung, so dass es sicher für das Subjekt.
  2. Es verfügt über hervorragende räumliche und guter zeitlicher Auflösung.
  3. Es ist einfach für den Experimentator zu bedienen.

Die Attraktionen von FMRI haben es zu einem beliebten Werkzeug für die Abbildung normale Funktion des Gehirns gemacht – vor allem für Psychologen. Im letzten Jahrzehnt hat neue Einblicke in die Untersuchung, wie Erinnerungen entstehen, Sprache, Schmerzen, Lernen und Emotionen, um nur ein paar Bereiche der Forschung zur Verfügung gestellt. FMRI wird auch in klinischen und kommerziellen Einstellungen verwendet.

Urheberrechtlich geschütztes Bild Copyright: FMRIB University of Oxford

Sensorischen Regionen des Gehirns – mit freundlicher Genehmigung von Peter Hobden, FMRIB

Wie funktioniert MRI?

FMRI ist eine spezielle Art von magnetischen Abtastung.

Das Zylinderrohr eines MRI-Scanners befindet sich ein sehr leistungsfähiges Elektromagneten. Eine typische Forschungs Scanner (wie FMRIB Zentrum Scanner) eine Feldstärke von 3 Tesla (T), etwa 50.000-mal größer ist als das Erdmagnetfeld.

Das Magnetfeld im Inneren des Scanners beeinflusst die magnetischen Kerne der Atome. Normalerweise Atomkerne zufällig orientiert sind, aber unter dem Einfluß eines Magnetfeldes die Kerne mit der Richtung des Feldes ausgerichtet ist. Je stärker das Feld desto größer ist der Grad der Ausrichtung.

Als zeigen in die gleiche Richtung, die winzigen magnetischen Signale von einzelnen Kerne summieren sich kohärent, was zu einem Signal, das groß genug ist, zu messen. In FMRI es ist das magnetische Signal von Wasserstoffkernen in Wasser (H2 O), die detektiert wird.

Der Schlüssel zur MRI ist, daß das Signal von Wasserstoffkernen in Abhängigkeit von der Umgebung ändert der Festigkeit. Dies stellt ein Mittel zur Unterscheidung zwischen grauer Substanz, weißer Substanz und Rückenmarksflüssigkeit in Strukturbilder des Gehirns.

Was bedeutet FMRI messen?

Hämoglobin ist diamagnetisch, wenn mit Sauerstoff angereichert, aber wenn paramagnetische Sauerstoff befreit. Dieser Unterschied in den magnetischen Eigenschaften führt zu kleinen Unterschieden in der MR-Signal von Blut in Abhängigkeit von dem Grad der Sauerstoffanreicherung. Da Blutoxygenierung variiert entsprechend den Niveaus neuronaler Aktivität Diese Unterschiede können verwendet werden, um die Gehirnaktivität zu detektieren. Diese Form der MRT als Blutoxygenierung pegelabhängig (BOLD) Bildgebung bekannt.

Urheberrechtlich geschütztes Bild Copyright: FMRIB Zentrum

Diagramm des BOLD-Effekt – Mit freundlicher Genehmigung von Stuart Clare, FMRIB

Ein Punkt zu beachten ist, die Richtung der Sauerstoffänderung mit erhöhter Aktivität. Man könnte erwarten, Blutoxygenierung um mit der Aktivierung zu verringern, aber die Realität ist ein wenig komplexer.

Aktivierungskarten

Urheberrechtlich geschütztes Bild Copyright: FMRIB Dieses Bild [links, mit freundlicher Genehmigung Steve Smith, FMRIB ] Ist das Ergebnis von der einfachsten Art von fMRI-Experiment. Beim Liegen in der MRI-Scanner Gegenstand sah einen Bildschirm, der zwischen die einen visuellen Reiz und dunkel jede 30 Sekunden abwechseln. Inzwischen ist die MRI-Scanner verfolgt das Signal im gesamten Gehirn.

Voxel, deren Signal entspricht dicht sind eine hohe Aktivierungs Punktzahl gegebenen Voxel, die keine Korrelation haben eine geringe Punktzahl und Voxel, die die entgegengesetzte (Deaktivierung) sind eine negative Punktzahl gegeben. Diese können dann in Aktivierungskarten übersetzt werden.

Urheberrechtlich geschütztes Bild Copyright: FMRIB Zentrum

Zeitlicher Verlauf Graphen mit freundlicher Genehmigung von Steve Smith, FMRIB

Bilder von fMRT-Experimente werden häufig in der Farbe dargestellt, um es einfacher zu Ergebnissen zu visualisieren.

Klinische und kommerzielle Nutzung

FMRI hat jetzt eine kleine, aber wachsende Rolle in der klinischen Neuroimaging. Es wird in der Vor-OP-Planung verwendet werden, um die Gehirnfunktion zu lokalisieren.

Es wurden mehrere frühen Ventures auf FMRI profitieren. Zwei Unternehmen wurden in Nordamerika bietet Lügendetektion Dienstleistungen mittels fMRT gesetzt. Es gibt auch mehrere Neuromarketing-Unternehmen, mittels fMRT, um Einblicke in das Verbraucher Denken und Verhalten zu gewinnen.

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