การสร้างภาพโดยกิจด้วยเรโซแนนท์แม่เหล็ก
นักวิจัยกำลังดูภาพ fMRI การสร้างภาพโดยกิจด้วยเรโซแนนท์แม่เหล็ก (อังกฤษ : Functional magnetic resonance imaging หรือ functional MRI) เป็นการสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก วิธีหนึ่งที่วัดการทำงานของสมอง โดยจับความเปลี่ยนแปลงของการเดินโลหิตที่สัมพันธ์กัน[ 1] เซลล์ประสาท นั้นควบคู่กัน เมื่อเขตหนึ่งในสมองกำลังทำงานอยู่ การเดินโลหิตในเขตนั้นก็เพิ่มขึ้นด้วย
แบบหลักของ fMRI ใช้ค่าความต่างของ BOLD (blood-oxygen-level-dependent)[ 2] ดร. เซจิ โอกาวา นี่เป็นการตรวจสมองและร่างกายแบบพิเศษเพื่อที่จะสร้างภาพการทำงานของเซลล์ประสาทในสมองหรือในไขสันหลัง ในมนุษย์หรือในสัตว์ โดยจับภาพความแปรเปลี่ยนของการเดินโลหิต (hemodynamic response) เมื่อเทียบกับพลังงานที่เซลล์ประสาทใช้[ 3] [ 4]
fMRI เป็นเทคนิคที่ใช้ทั้งในงานวิจัยและในการรักษา (แม้ว่าจะใช้น้อยกว่าในการรักษา) สามารถใช้ร่วมกับการตรวจวัดสมองโดยวิธีอื่นๆ เช่น EEG และ NIRS นักวิจัยกำลังค้นหาเทคนิคใหม่ๆ ที่เพิ่มความละเอียดทั้งโดยพื้นที่และโดยกาลเวลา เทคนิคเหล่านั้นมักจะใช้ค่าการวัดอย่างอื่นที่ไม่ใช่ค่า BOLD
การสร้างภาพโดยวิธี fMRI ใช้เทคโนโลยีการสร้างภาพของ MRI ที่มีมาก่อน บวกกับการค้นพบคุณสมบัติของโลหิต ที่สมบูรณ์ด้วยออกซิเจน การสร้างภาพสมองด้วย MRI นั้นใช้สนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงและคงที่เพื่อที่จะจัดแนวของนิวเคลียส ในส่วนของสมองที่ต้องการจะศึกษา หลังจากนั้น สนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงยิ่งกว่านั้น คือสนามแม่เหล็กเกรเดียนต์ (gradient field) ก็จะถูกปล่อยเพื่อปรับให้นิวเคลียสเหล่านั้นมีระดับแม่เหล็กที่สูงยิ่งขึ้นไป และนิวเคลียสในแต่ละที่ในสมองก็จะได้รับผลต่างๆ กัน เมื่อสนามแม่เหล็กเกรเดียนต์ ถูกระงับ นิวเคลียสเหล่านั้นก็กลับคืนไปสู่ภาวะเดิมอย่างช้าๆ และพลังงานที่นิวเคลียสเหล่านั้นปลดปล่อย ก็จะถูกวัดด้วยขดลวดเพื่อบันทึกตำแหน่งและพิกัดของนิวเคลียสเหล่านั้น ดังนั้น ภาพที่ทำด้วย MRI จึงเป็นภาพนิ่งของโครงสร้างของสมอง ส่วนวิวัฒนาการที่สำคัญของ fMRI ก็คือการขยายสมรรถภาพของ MRI ให้บันทึกความเปลี่ยนแปลงในสมองที่เกิดจากการทำงานของเซลล์ประสาท การตรวจพบความเปลี่ยนแปลงนั้นเป็นไปได้ก็เพราะปฏิกิริยาต่อสนามแม่เหล็กที่ต่างกันระหว่างโลหิตแดง (สมบูรณ์ด้วยออกซิเจน) และโลหิตดำ (ขาดออกซิเจน)[ 5]
รู้กันมาตั้งแต่คริสต์ทศวรรษ 1890 แล้วว่า ความเปลี่ยนแปลงของการเดินโลหิตและระดับออกซิเจนของโลหิตในสมอง (เรียกรวมๆ กันว่า hemodynamics) มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการทำงานของเซลล์ประสาท[ 6] เฮโมโกลบิน ในเม็ดเลือดแดง แต่เฮโมโกลบินที่ขาดออกซิเจน (Deoxygenated hemoglobi, ตัวย่อ dHb) นั้นมีระดับแม่เหล็กที่สูงกว่าเฮโมโกลบินที่สมบูรณ์ด้วยออกซิเจน (oxygenated hemoglobin, ตัวย่อ Hb) ที่จริงๆแล้ว ไม่ถูกดึงดูดเพราะสนามเหล็ก (คือมีคุณสมบัติเป็นไดอะแมกเนติก[ 7] [ 8]
↑ Huettel, Song & McCarthy (2009)
↑ Huettel, Song & McCarthy (2009 , p. 26)
↑ Huettel, Song & McCarthy (2009 , p. 26)
↑ Huettel, Song & McCarthy (2009 , p. 4)
↑ Huettel, Song & McCarthy (2009 , pp. 198–200, 208–211)
↑ Huettel, Song & McCarthy (2009 , p. 168); Roy & Sherrington (1890) ↑ ไดอะแมกเนติกเป็นคุณสมบัติของธาตุที่ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กมีขั้วตรงกันข้ามกับสนามแม่เหล็กภายนอกที่ธาตุนั้นอยู่ในเขต ไม่เหมือนธาตุที่มีคุณสมบัติเป็นเฟร์โรแมกเนติก ธาตุที่เป็นไดอะแมกเนติกจะไม่เป็นแม่เหล็กอย่างถาวร คือจะก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กเมื่ออยู่ในเขตของสนามแม่เหล็กภายนอกเท่านั้น สนามแม่เหล็กในธาตุที่เป็นไดอะแมกเนติกโดยมากมีกำลังน้อย ธาตุตัวอย่างก็คือบิสมัทและพลวง
↑ Huettel, Song & McCarthy (2009 , pp. 198–200, 208–211)
"Brain scam?", Nature Neuroscience , 7 (7): 683, 2004, doi :10.1038/nn0704-683 PMID 15220922 Brammer, M. (2004), "Correspondence: Brain scam?", Nature Neuroscience , 7 (10): 1015, doi :10.1038/nn1004-1015 , PMID 15452565 , S2CID 5158938 Bulte, D. (2006), BOLD Physiology (Lecture slides) (PDF) , Center for FMRI of the Brain, University of Oxford, คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF) เมื่อ May 24, 2012, สืบค้นเมื่อ December 31, 2011 Carr, Valerie A.; Rissman, Jesse; Wagner, Anthony D. (February 2010). "Imaging the Human Medial Temporal Lobe with High-Resolution fMRI" . Neuron . 65 (3): 298–308. doi :10.1016/j.neuron.2009.12.022 . PMC 2844113 PMID 20159444 . Devlin, H. (2012), Introduction to fMRI: Clinical and commercial use แหล่งเดิม เมื่อ December 7, 2011, สืบค้นเมื่อ January 1, 2012 Functional MR Imaging (fMRI) - Brain , สืบค้นเมื่อ December 30, 2011 Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. (2009), Functional Magnetic Resonance Imaging (2 ed.), Massachusetts: Sinauer, ISBN 978-0-87893-286-3 Ilmoniemi, R. J.; Aronen, H. J. (2000), Moonen, C. T. W.; Bandettini, P. A. (บ.ก.), Medical Radiology: Diagnostic imaging, Functional MRI: Cortical excitability and connectivity reflected in fMRI, MEG, EEG, and TMS , Medical Radiology, Berlin: Springer, pp. 453–463, doi :10.1007/978-3-642-58716-0_37 , ISBN 978-3-540-67215-9 Kim, S. G.; Lee, S. P.; Goodyear, B.; Silva, A. C. (2000), Moonen, C. T. W.; Bandettini, P. A. (บ.ก.), Medical Radiology: Diagnostic imaging, Functional MRI: Spatial resolution of BOLD and other fMRI techniques , Medical Radiology, Berlin: Springer, pp. 195–203, doi :10.1007/978-3-642-58716-0_18 , ISBN 978-3-540-67215-9 Lindquist, M. A. (2008), "The statistical analysis of fMRI data", Statistical Science , 23 (4): 439–64, arXiv :0906.3662 doi :10.1214/09-STS282 , S2CID 14221210 Logothetis, N. K. (June 12, 2008), "What we can do and what we cannot do with fMRI", Nature , 453 (7197): 869–78, Bibcode :2008Natur.453..869L , doi :10.1038/nature06976 , PMID 18548064 , S2CID 4403097 Lowenberg, K. (October 7, 2008), Neuro-Cola: Neuroscience's ability to measure consumer preference , สืบค้นเมื่อ January 1, 2012 McClure, S.; Li, J.; Tomlin, D.; Cypert, K. S.; Montague, L. M.; Montague, P. R. (2004), "Neural Correlates of Behavioral Preference for Culturally Familiar Drinks", Neuron , 44 (2): 379–387, doi :10.1016/j.neuron.2004.09.019 PMID 15473974 , S2CID 15015392 Miller, G. (2010), "fMRI lie detection fails a legal test", Science , 328 (5984): 1336–1337, Bibcode :2010Sci...328.1336M , doi :10.1126/science.328.5984.1336-a , PMID 20538919 Narayan, A. (July 20, 2009), "The fMRI brain scan: A better lie detector?" , Time , คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม เมื่อ August 3, 2009, สืบค้นเมื่อ January 1, 2012 Ogawa, S.; Lee, T. M.; Nayak, A. S.; Glynn, P. (1990), "Oxygenation-sensitive contrast in magnetic resonance image of rodent brain at high magnetic fields", Magnetic Resonance in Medicine , 14 (1): 68–78, doi :10.1002/mrm.1910140108 , PMID 2161986 , S2CID 12379024 Ogawa, S.; Sung, Y. (2007), "Functional Magnetic Resonance Imaging", Scholarpedia , 2 (10): 3105, Bibcode :2007SchpJ...2.3105O , doi :10.4249/scholarpedia.3105 Raichle, M. E. (2000), Toga, A. W.; Mazziotta, J. C. (บ.ก.), Brain mapping: the systems ISBN 978-0-12-692545-6 แหล่งเดิม เมื่อ 2012-01-13 Rombouts, S. A. R. B.; Barkhof, F.; Sheltens, P. (2007), Clinical applications of functional brain MRI , UK: Oxford University Press, ISBN 978-0-19-856629-8 Roy, C. S.; Sherrington, C. S. (1890), "On the regulation of the blood-supply of the brain", Journal of Physiology , 11 (1–2): 85–158, doi :10.1113/jphysiol.1890.sp000321 , PMC 1514242 PMID 16991945 Sahito, F.; Slany, W. (2012), "Functional Magnetic Resonance Imaging and the Challenge of Balancing Human Security with State Security" , Human Security Perspectives 1 , 2012 (1): 38–66, arXiv :1204.3543 Bibcode :2012arXiv1204.3543S
Joseph P. Hornak, The basics of MRI , http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside.htm
Richard B. Buxton, Introduction to functional magnetic resonance imaging: Principles and techniques , Cambridge University Press, 2002, ISBN 0-521-58113-3
Roberto Cabeza and Alan Kingstone, Editors, Handbook of Functional Neuroimaging of Cognition, Second Edition , MIT Press, 2006, ISBN 0-262-03344-5
Langleben, D.D.; Schroeder, L.; Maldjian, J.A.; Gur, R.C.; McDonald, S.; Ragland, J.D.; O'Brien, C.P.; Childress, A.R. (March 2002). "Brain Activity during Simulated Deception: An Event-Related Functional Magnetic Resonance Study". NeuroImage . 15 (3): 727–732. doi :10.1006/nimg.2001.1003 . PMID 11848716 . S2CID 14676750 . Mehagnoul-Schipper, D. Jannet; van der Kallen, Bas F.W.; Colier, Willy N.J.M.; van der Sluijs, Marco C.; van Erning, Leon J.Th.O.; Thijssen, Henk O.M.; Oeseburg, Berend; Hoefnagels, Willibrord H.L.; Jansen, René W.M.M. (May 2002). "Simultaneous measurements of cerebral oxygenation changes during brain activation by near-infrared spectroscopy and functional magnetic resonance imaging in healthy young and elderly subjects" . Human Brain Mapping . 16 (1): 14–23. doi :10.1002/hbm.10026 . PMC 6871837 PMID 11870923 . Sally Satel; Scott O. Lilienfeld (2015). Brainwashed: The Seductive Appeal of Mindless Neuroscience . Basic Books. ISBN 978-0465062911
