Functional imaging
Dotaz
Zobrazit nápovědu
Cílem sděleni je seznámit čtenáře se základními principy, na kterých je založena funkční magnetická rezonance. Práce shrnuje dosavadní poznatky, které tato nová metoda přinesla, a ukazuje možnosti, kterými se tato již dnes samostatná disciplina neuroradiologického oboru bude nejspíše V blízké budoucnosti zabývat. Článek klade důraz na praktické zaměření a pomoc, kterou může metoda přinést každodenní medicínské praxi. Práce rovněž shrnuje výsledky našeho více než ročního snažení na tomto poli. V závěru dává přehledný článek návod, jak je třeba postupovat, aby se bez většího prodlení rozšířila tato nová užitečná pomocná vyšetřovací metoda i na jiná pracoviště magnetické rezonance v naší republice.
The objective of this review is to make the reader familiar with basic principles and ideas of functional magnetic resonance imaging, a new discipline of neuroradiology. Findings from the history, present state of the art and ideas of future development are summarized. The authors demonstrate results of their own past as well as present work and stress the need to introduce this useful technique into the everyday routine. The possible practical use in future is outlined in the field of neurosurgery, neurology, psychiatry and as a research tool where it may prove helpful in solving problems concerning sleep disorders or generation and perception of speech Brief overview of needs and necessary background is given for those who wish to start their own activity in this fascinating field.
elektronický časopis
- Konspekt
- Fyziologie člověka a srovnávací fyziologie
- NLK Obory
- fyziologie
- radiologie, nukleární medicína a zobrazovací metody
- NLK Publikační typ
- elektronické časopisy
Funkční magnetická rezonance (fMR) a evokované potenciály (EP) jsou účinnými metodami funkční neuroanatomie a neurofyziologie. fMR vypovídá především o topografických, EP o časových aspektech procesu zpracování informace. FMR se od standardní magnetické rezonance (MR) liší schopností detekovat dynamické změny signálu způsobené lokálním kolísáním poměru oxy- a deoxyhemoglobinu v závislosti na neuronální aktivitě. Deoxyhemoglobin má tzv. paramagnetické vlastnosti, což vede v místech s jeho vyšší koncentrací k rychlejšímu úbytku MR signálu. Statistickým srovnáním dat získaných za klidového stavu a za stavu stimulace lze zobrazit všechny oblasti mozkové kůry, které jsou během stimulace aktivovány. Metoda EP je založena na registraci výkyvů elektrického pole mozku vázaných na určitou událost, např. na počátek opakované prezentace externího stimulu. Výsledná křivka EP je následně získána zprůměrněním definovaných úseků nativního EEG, které po každém podnětu bezprostředně následovaly. Díky vzájemné komplementaritě metod fMR a EP a použití obdobných stimulačních úloh lze obě techniky s výhodou kombinovat a přispět tak k jejich vzájemnému zpřesnění. fMR a EP stírají rozdíly mezi zobrazovacími a neurofyziologickými technikami a stávají se významnými neinvazivními nástroji nejen pro ověření klasických neuroanatomických schémat, ale i ke zpřesnění diagnostiky některých neurologických a psychiatrických onemocnění.
Functional magnetic resonance imaging (fMR) and evoked potentials (EP) are effective methods of functional neuroanatomy and neurophysiology. fMR describes mainly topographical and EP chronological aspects of the brain processing. In addition to the common magnetic resonance imaging (MRI), the fMR can detect dynamic changes of MR signal caused by local fluctuations of the oxy- and deoxyhemoglobin ratio related to increased neuronal activity. Due to paramagnetic properties of deoxyhemoglobin, more rapid decrease of MR signal in locations with its higher concentration may be observed. Using statistical comparison of both volumes of fMR data obtained with and without stimulation, all activated brain regions can be visualized. The EPs are based on recordings of brain electrical fluctuations related to certain event, e.g. to the onset of repetitive presentation of an external stimulus. The final EP waveform is then obtained by averaging all defined epochs of the raw EEG, which immediately followed each external stimulus. The accuracy of the fMR and EP can be improved by combining both methods, because both the fMR and EP are cross-complementary and both may use similar stimulation tasks. fMR and EP are breaking down the differences between classical neuroimaging and neurophysiological methods and become important non-invasive tools, which may confirm classical neuroanatomical schemes and improve diagnostics in neurology and psychiatry.
- MeSH
- elektroencefalografie metody využití MeSH
- evokované potenciály MeSH
- jednofotonová emisní výpočetní tomografie MeSH
- lidé MeSH
- magnetická rezonanční tomografie metody využití MeSH
- magnetoencefalografie metody využití MeSH
- nemoci centrálního nervového systému MeSH
- oxyhemoglobiny diagnostické užití MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
Východisko. Znalosti o patofyziologických mechanizmech vnímání času jsou spíše omezené. Cílem naší studie bylo hledání „akumulátoru času“, tzn. takové části mozku, do které se ukládají informace o délce časových intervalů. Metody a výsledky. Do studie bylo zařazeno devět zdravých osob, které během vyšetření funkční magnetickou rezonancí (fMRI) řešili tzv. úlohu reprodukce časových intervalů. Subjekt si měl nejprve trvání podnětu zapamatovat (fáze prezentace) a následně jej vymezit stiskem tlačítka pomocí ukazováku pravé ruky (fáze reprodukce). Při analýze byly použity dva metodické postupy: event-related analýza (P<0,05, s FWR korekcí) a parametrická analýza založená na korelaci vzestupu/poklesu BOLD signálu s trváním časového intervalu během fáze prezentace/reprodukce (P<0,01, s FDR korekcí). Při použití event-related analýzy byla zaznamenána oboustranná aktivace dolní prefrontální kůry (IPFC), doplňkové motorické oblasti (SMA), precuneu a sekundární zrakové kůry. V pravé hemisféře došlo k aktivaci dorzolaterální prefrontální kůry (DLPFC), gyrus cinguli a lobulus parietalis inferior. Vlevo byla pozorována aktivace primární senzorimotorické kůry. Ve fázi prezentace korelovala aktivita levé DLPFC s délkou časového intervalu inverzně, přičemž ve fázi reprodukce korelovala aktivita téměř identické oblasti mozkové kůry pozitivně. Závěry. Event-related analýza neumožnila odlišit proces vnímání času od mnoha jiných kognitivních procesů probíhajících paralelně. Parametrická analýza však vedla k zobrazení řady oblastí mozkové kůry, ve kterých signál koreloval s proměnlivou délkou časových intervalů za předpokladu, že úroveň pozornosti, procesy rozhodování, přípravy a vykonávání behaviorální odpovědi zůstaly během řešení úlohy konstantní. Z našich výsledků přitom vyplývá, že pravá a levá DLPFC zřejmě plní v procesu percepce času zcela rozdílné úlohy. Zatímco levá má funkci „časového akumulátoru“, pravá se podílí na procesu rozpoznávání okamžiku právě uplynulého časového intervalu.
Background. Knowledge of physiological mechanisms underlying time perception is still rather limited. The aim of our study was to search for a ‘time accumulator', i.e. the part of the brain where information on the duration of time is stored. Methods and results. Nine healthy volunteers were given a time reproduction task during event-related fMRI. Subjects were instructed to retain the duration of the stimulus presented (presentation phase) and then to reproduce it by pressing a button (reproduction phase). Two different analyses were made: event-related (P<0.05, FWR corrected) and parametric (BOLD signal increase/decrease during the presentation/reproduction phases correlated with the time intervals; P<0.01, FDR corrected). When the event-related approach was employed, activation was noted bilaterally in the inferior prefrontal cortex (IPFC), supplementary motor area (SMA), precuneus and secondary visual cortex. On the right, there was activation in the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), gyrus cinguli and inferior parietal lobule. On the left, the primary sensory-motor cortex was activated. While during the presentation phase the left DLPFC activity inversely correlated with the presented duration, a nearly identical area showed positive correlation in the reproduction phase. Conclusions. The event-related analysis did not allow distinguishing the process of time perception from many cognitive processes running simultaneously. In turn, the parametric analysis was based on visualizing regions, in which the signal correlated with the varying duration of the time interval provided the level of attention, decisionmaking and the processes of behavioral response planning and execution were constant. Moreover, the right and left DLPFC seem to play different roles in time perception. While the left one is functioning as a „time accumulator”, the right one is rather involved in the recognition of previously perceived intervals.
- MeSH
- lidé MeSH
- magnetická rezonanční tomografie metody přístrojové vybavení MeSH
- paměť MeSH
- prefrontální mozková kůra fyziologie MeSH
- vnímání času fyziologie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- srovnávací studie MeSH
Funkční MR zobrazování (fMRI) patří již déle než dvě dekády mezi metody, které jsou využívány k výzkumu lidského mozku, ale také při sledování funkčních změn ve spojitosti s patologickými procesy. Tento článek krátce osvětluje fyzikální a fyziologickou podstatu metod fMRI, ukazuje její výhody a limitace. Jsou zde také ukázány používané typy měření a vyhodnocení dat fMRI, včetně diskuze o jejich přednostech a omezeních. Na několika příkladech je demonstrována široká variabilita ve využití fMRI počínaje tradičním zobrazením mozkových aktivací až po modernější přístup zkoumání konektivity mozkových sítí jakožto autonomně pracujících oblastí, specializovaných na výkon určitých funkcí. Článek nemá ambice být přehledem literárních výsledků na poli fMRI, ale spíše dává čtenáři určitý návod, jak se v dané problematice zorientovat, včetně nastínění některých nových trendů v této oblasti.
Functional MR imaging (fMRI) belongs already longer than two decades between methods used for the investigation of the human brain but also for monitoring of functional changes related to pathological processes. This article shortly explains physical and physiological basis of fMRI methods and shows its advantages and limitations. Also, various types of fMRI data acquisition and evaluation are discussed including their benefits as well as restrictions. Using several examples, different approach to fMRI application is demonstrated beginning with traditional visualization of activated regions to more modern way of investigation of the brain network connectivity. This article is not a survey of published results in fMRI field but rather it should help to reader with orientation in entire issues concerning of fMRI including some new trends in this region.
- MeSH
- funkční zobrazování neurálních procesů * metody MeSH
- lidé MeSH
- magnetická rezonanční tomografie * metody MeSH
- mozek diagnostické zobrazování MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
V souhrnném článkuje podán stručný výklad principů funkčního MR zobrazování, MR zobrazení difúze a perfúze. Současné možnosti těchto metod jsou dokumentovány na typických příkladech jejich klinického využiti. Uvedeny jsou i některé výsledky nejnovějších prací, které naznačují i budoucí směry rozvoje všech tří metod magnetické rezonance.
A brief explanation of principles of functional MR imaging, diffusion and perfusion MR imaging are presented in this review paper. Current potentials of these methods are documented on typical examples of clinical applications. Some recent results which indicate possible future directions in this field are discussed.
- MeSH
- finanční podpora výzkumu jako téma MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
- srovnávací studie MeSH
elektronický časopis
- Konspekt
- Lékařské vědy. Lékařství
- NLK Obory
- radiologie, nukleární medicína a zobrazovací metody
- NLK Publikační typ
- elektronické časopisy
xi, 523 s. : il., tab., grafy ; 24 cm
... introduction to fMRI -- MRI scanners -- Basic principles of MR signal generation -- Basic principles of MR image ...
2nd ed. xvi, 542 s. : il.
- MeSH
- magnetická rezonanční tomografie * MeSH
- mapování mozku metody MeSH
- Publikační typ
- příručky MeSH
- Konspekt
- Patologie. Klinická medicína
- NLK Obory
- radiologie, nukleární medicína a zobrazovací metody
