DEEL II: 6. Actie Flashcards
Structurele beeldvorming (structural imaging)
metingen van samenstelling van verschillende typen
hersenweefsel, die kunnen worden gebruikt om gedetailleerde statische afbeeldingen van de fysieke
hersenstructuur te maken (hoofdzakelijk CT en MRI).
CT
Computerized tomography (CT): een scan op basis van de mate van absorptie van
röntgenstralen (in Engels: X-ray) in verschillende weefseltypen. De absorptie hangt af van de
weefseldichtheid (hoe witter, hoe meer absorptie): bot absorbeert het meest (wit),
hersenvocht het minst (zwart), hersenweefsel gemiddeld (grijs).
MRI
Magnetic resonance imagine (MRI): een scan waarmee beelden van weefsel (grotendeels water) en organen worden gemaakt.
Hier wordt gebruik van gemaakt voor het driedimensionale beeld.
- Tijdens een MRI-scan ligt iemand in een lange tunnel die als grote magneet dient en tevens radiogolven uit zendt. Door het magnetische veld, richt een deel van de watermoleculen
(de waterstofkernen met een zwak magnetisch veld) zich hierop. Door een korte radiopuls wordt de richting van de protonen met 90 graden gedraaid. Bij deze draaiing wordt een magnetisch veld waarneembaar, die de basis vormt van het MR- signaal. De patronen richten zich uiteindelijk weer naar het magnetisch veld (relax). Dit proces wordt serieel herhaald, waardoor verschillende ‘plakjes’ van de hersenen geprikkeld worden. Met de huidige technieken kan het brein ongeveer 2 seconde worden gescand, met plakjes van 3 mm. - De sterkte van het magnetisch veld wordt gemeten in de eenheid Tesla.
- De kleur van het vocht verschilt per soort MRI-scan. Er bestaat onderscheid tussen T1- en T2-magnetisatie. Het verschil zit in de duur van de periode waarin radiogolven worden uitgezonden. Op T1 beelden wordt vocht zwart afgebeeld, terwijl dit op T2-beelden wit is. Lichaamsdelen waar geen water in zit zijn altijd zwart.
voordelen MRI t.o.v. CT
i Gebruikt geen ioniserende straling en is daarom volledig veilig.
ii Geeft een betere spatiale resolutie, waardoor afzonderlijke gyri
onderscheiden worden.
iii Het onderscheid witte en grijze stof beter, wat vroeg diagnose van een
aantal ziektebeelden mogelijk maakt.
iv Het kan, met een aanpassing, worden gebruikt voor het opsporen van
veranderingen in de zuurstofsaturatie van het bloed, die te maken hebben
met neurale activiteit (fMRI).
Functionele beeldvorming (functional imaging)
meet plaatselijke verandering in bloed- en
zuurstoftoevoer (hemodynamisch) in een hersengebied als gevolg van neurale activiteit. Hierdoor
kunnen kleine verschillen in structuur en concentratie van witte en grijze stof worden geanalyseerd,
wat aanwijzingen geeft hoe verschillen in de hersenstructuur te koppelen zijn aan verschillen in
cognitie.
- VBM
- DTI
- PET
- fMRI
- fNIRS
(VBM)
Voxel-based morphomentry: verdeelt het brein in tienduizenden kleine gebieden van
enkele kubieke milimeters groot, voxels genaamd. De concentratie van witte en grijze stof
wordt in elke voxel geschat, waardoor vergelijking (tussen individuen) mogelijk is.
DTI
Diffusion tensor imaging (DTI): meet de verbindingen van witte stof tussen hersengebieden.
- Fractionele anisotropie (FA): een meting waarbij de mate van diffusie door
watermoleculen in axonen in de ene richting meer optreedt dan in de andere.
PET
Positron emission tomography (PET): gebruikt een in de bloedbaan geïnjecteerde
radioactieve merkstof. Hoe meer bloed er in een gebied stroomt, hoe sterker het daar
uitgezonden signaal.
- De spatiale resolutie, de precisie waarmee bepaald kan worden waar een cognitieve
gebeurtenis plaatsvindt, ligt rond de 10 mm. De temporale resolutie, de precisie
waarmee bepaald kan worden wanneer een gebeurtenis plaatsvindt, ligt rond de 30
seconden. Omdat cognitieve gebeurtenissen meestal binnen 1 seconde plaatsvinden,
is dat traag.
fMRI
Functional magnetic resonance imaging (fMRI): een MR-signaal wordt gebruikt om de
hoeveelheid deoxyhemoglobine in het bloed te meten. Dit ontstaat doordat neuronen
zuurstof verbruiken, waarbij oxyhemoglobine omgezet wordt in deoxyhemoglobine, wat
sterke (en meetbare) paramagnetische eigenschappen heeft.
* De spatiale resolutie ligt rond de 1mm, afhankelijk van de voxelgrootte. De
temporale resolutie ligt op meerdere seconde. Dit maakt gebeurtenis gerelateerde
designs mogelijk, maar is nog altijd langzaam vergeleken met de snelheid waarmee
cognitieve processen plaatsvinden. Een gemaakte afbeelding door een scan wordt
T2* genoemd.
* BOLD
BOLD
Blood oxygen level-dependent contrast (BOLD): het gemeten signaal dat de
concentratie van deoxyhemoglobine weergeeft. De manier waarop dit signaal
veranderd op een toename van neurale activiteit wordt hemodynamische
reactiefunctie (HRF) genoemd en kent drie fasen:
i Initiële daling: een vermindering van het BOLD-signaal, door een kleine
stijging van de hoeveelheid deoxyhemoglobine door het verbruik van
zuurstof.
ii Overcompensatie: significante toename van het BOLD-signaal, door een
verhoogde bloedtoevoer naar het gebied. De toename is groter dan het
verbruik. Dit is de meting met fMRI.
iii Onderschrijding: daling van het BOLD-signaal doordat de bloedtoevoer en
het zuurstofgebruik dalen voordat ze weer terugkeren naar het
oorspronkelijke niveau. Dit duidt op ontspanning van het aderstelsel, wat
weer een tijdelijke toename van deoxyhemoglobine veroorzaakt.
fNIRS
Functional near infrared spectroscopy (fNIRS): eenzelfde BOLD-meting als bij een fMRI, maar
in plaats van een magnetisch veld wordt gewerkt met kleine ledlichtjes met bijna-infraroodlicht. Deze leds zijn verwerkt in een cab, die op het hoofd wordt gezet (en aanvoelt
als een mutsje). Erg populair vanwege de mogelijkheid tot beweging en goedkoper, alhoewel
alleen metingen dichtbij hoofdhuid gemaakt kunnen worden.
