Psychologia bez granic

Techniki obrazowania mózgu

EEG, PET, MRI i fMRI skanują mózg za pomocą różnych metod i mają różny stopień specyficzności i inwazyjności.

Neuroobrazowanie, lub skanowanie mózgu, obejmuje wykorzystanie różnych technik do bezpośredniego lub pośredniego obrazowania struktury, funkcji lub farmakologii mózgu. Jest to stosunkowo nowa dyscyplina w obrębie medycyny, neuronauki i psychologii. Lekarze specjalizujący się w wykonywaniu i interpretacji neuroobrazowania w warunkach klinicznych są znani jako neuroradiolodzy.

Neuroobrazowanie dzieli się na dwie szerokie kategorie:

1. Obrazowanie strukturalne, które dotyczy struktury mózgu i diagnostyki dużych chorób wewnątrzczaszkowych (takich jak nowotwory), a także urazów.
2. Obrazowanie funkcjonalne, które jest wykorzystywane do diagnozowania chorób metabolicznych i zmian na mniejszą skalę (takich jak choroba Alzheimera), a także do badań neurologicznych i poznawczo-psychologicznych. Obrazowanie funkcjonalne pozwala na bezpośrednią wizualizację przetwarzania informacji w mózgu, ponieważ aktywność w danym obszarze mózgu zwiększa metabolizm i „świeci się” na skanie.

Cztery z najczęstszych rodzajów skanów mózgu to EEG, PET, MRI i fMRI.

Elektroencefalografia (EEG)

Elektroencefalografia (EEG) jest używana do pokazania aktywności mózgu w pewnych stanach psychologicznych, takich jak czujność lub senność. Jest ona przydatna w diagnostyce napadów drgawkowych i innych problemów medycznych, które wiążą się z nadmiarem lub brakiem aktywności w pewnych częściach mózgu.

Aby przygotować się do badania EEG, elektrody umieszcza się na twarzy i skórze głowy. Po umieszczeniu każdej elektrody w odpowiedniej pozycji, potencjał elektryczny każdej elektrody może być mierzony. W zależności od stanu człowieka (czuwanie, sen, itp.), zarówno częstotliwość, jak i forma sygnału EEG są różne. Pacjenci cierpiący na epilepsję wykazują wzrost amplitudy pobudzeń widocznych w zapisie EEG. Wadą EEG jest to, że przewodnictwo elektryczne – a więc mierzone potencjały elektryczne – może się znacznie różnić u różnych osób, a także w czasie, ze względu na naturalne przewodnictwo innych tkanek, takich jak materia mózgu, krew i kości. Z tego powodu, czasami nie jest jasne, który dokładnie region mózgu emituje sygnał.

Emisyjna tomografia pozytonowa (PET)

Skanowanie emisyjnej tomografii pozytonowej (PET) mierzy poziomy cukru glukozy w mózgu w celu zobrazowania, gdzie ma miejsce odpalanie neuronów. Działa to, ponieważ aktywne neurony wykorzystują glukozę jako paliwo. W ramach skanowania do krwi wstrzykuje się substancję znacznikową połączoną z radioaktywnymi izotopami. Kiedy części mózgu stają się aktywne, krew (która zawiera znacznik) jest wysyłana w celu dostarczenia tlenu. W ten sposób powstają widoczne plamki, które są następnie wychwytywane przez detektory i wykorzystywane do tworzenia obrazu wideo mózgu podczas wykonywania określonego zadania. Jednak w przypadku skanów PET możemy zlokalizować jedynie uogólnione obszary aktywności mózgu, a nie konkretne lokalizacje. Ponadto, skany PET są kosztowne i inwazyjne, co sprawia, że ich zastosowanie jest ograniczone. Można je jednak stosować w niektórych formach diagnostyki medycznej, w tym w przypadku choroby Alzheimera.

Rezonans magnetyczny (MRI)

Skanowanie za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) i funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) jest formą obrazowania neuronalnego najbardziej bezpośrednio przydatną w dziedzinie psychologii.

MRI wykorzystuje silne pola magnetyczne, aby wyrównać wirujące jądra atomowe (zwykle protony wodoru) w tkankach ciała, a następnie zakłóca oś obrotu tych jąder i obserwuje sygnał o częstotliwości radiowej generowany w miarę powrotu jąder do stanu wyjściowego. W wyniku tego procesu w badaniu MRI powstaje obraz struktury mózgu. Skany MRI są nieinwazyjne, stanowią niewielkie ryzyko dla zdrowia i mogą być stosowane u niemowląt oraz in utero, zapewniając spójny sposób obrazowania w całym spektrum rozwoju. Jedną wadą jest to, że pacjent musi pozostać nieruchomo przez długi czas w głośnym, ciasnym pomieszczeniu, podczas gdy obrazowanie jest wykonywane.

FMRI to seria badań MRI, która mierzy zarówno strukturę, jak i aktywność funkcjonalną mózgu poprzez komputerową adaptację wielu obrazów. W szczególności, fMRI mierzy zmiany sygnału w mózgu, które wynikają ze zmieniającej się aktywności neuronalnej. W badaniu fMRI pacjent może wykonywać zadania umysłowe, a obszar działania może zostać wykryty poprzez przepływ krwi z jednej części mózgu do drugiej poprzez wykonanie zdjęć w odstępie mniejszym niż sekunda i pokazanie, gdzie mózg „świeci się”. Na przykład, gdy osoba przetwarza informacje wizualne, krew pędzi do tylnej części mózgu, gdzie znajduje się płat potyliczny. Rezonans magnetyczny pozwala pokazać, kiedy coś się dzieje, jak obszary mózgu zmieniają się w zależności od doświadczenia i które obszary mózgu współpracują ze sobą. Zostały one wykorzystane do badania szerokiej gamy zjawisk psychologicznych, w tym (ale nie tylko) aktywności neuronalnej związanej z mówieniem kłamstwa, różnic między nowicjuszami a ekspertami w grze na instrumencie muzycznym oraz tego, co dzieje się w naszych głowach, kiedy śnimy.